大断面黄土隧道浅埋、偏压施工技术

大断面黄土隧道浅埋、偏压

施工技术

陈守重

兴保铁路II标项目部

摘要：通过对郑家塔隧道浅埋、偏压段施工的工程实例，论述了大断面黄土隧道浅埋、偏压

段控制围岩变形的开挖支护，监控量测，临时支护等施工技术和施工方法。 关键词： 浅埋 偏压 变形 控制

1、工程概况

郑家塔隧道位于山西省吕梁市瓦塘镇境内全长697米，设计为双线隧道。隧道洞身最大埋深为79.72米，最小埋深2.5米，与魏瓦联络线瓦塘2号隧道最小线间距20.56米。隧道洞身最大开挖跨度13.7米，开挖高度11.61米。

3、设计参数

按V级围岩复合衬砌断面设计，初支采用I20a工字钢，φ22药包锚杆,L=3.5米。φ8钢筋网20×20cm。喷射C25混凝土喷射厚度27cm。二衬主筋为φ22螺纹钢，纵向距离20cm，环向φ14分布筋，环向间距25cm，φ8的箍筋。衬砌厚度为50cm。

初期支护喷射混凝土环向Φ50排水管，纵向Φ80排水管挂设土工布,350g/㎡挂设防水板，厚度1.5mmC40混凝土浇筑50cm2、地形地貌

郑家塔隧道（DK0+560～DK0+490）横穿地表冲沟，冲沟呈“V”字型，两侧坡脚60。沟内有两处雨水冲刷深坑、植被稀疏。地表覆盖层厚度最小2.5m，偏压段土体倾角40

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左右，土质疏松、地表植被稀疏。此段2014年8-10月施工，多雨，由于地表土体渗水，开挖时沉降量较大。

药包锚杆纵、环向间距

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4、现状分析

4.1、地表开裂

在施工过程中沿线路方向左右侧山坡

各出现2条纵向贯穿裂缝，位置分别靠近两侧的开挖轮廓线，裂缝影响范围DK0+560-DK0+490,裂缝宽0.5cm-12cm,裂缝处土体位移明显。

4.2、洞内裂缝

由于岩层松散、破碎，山体存在偏压，开挖初支完成后初期沉降较大，洞内拱部出现环向裂缝，中下台阶初支出现纵向裂缝。开裂处采用人工凿除，凿除后复喷。

中下台阶法兰盘处裂缝

拱顶环向裂缝

4.3、沉降情况

洞内最大的5cm/d，累计最大沉降36cm，最大收敛4.3cm/d，累计最大收敛18.5cm。

5、治理方案

5.1、地表处理

施工前使用黏土夯填地表陷穴，加大网喷封闭范围，网喷采用C20喷射砼，厚10cm，φ6单层钢筋网，网格间距20*20cm。

5.2、监控量测

为实现动态设计，利用监控量测手段监控和指导施工，确保支护参数的合理性，实

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行了多层面，全方位的监测手段。监控量测断面由5.0m调整为3.0m，每环设置7个监控量测点。监测数据采集每8小时进行一次，并进行数据整理，及时将监测结果反馈至施工现场，指导施工。

拱顶下沉点水平相对净空测线水平相对净空测线台阶法施工地段加设隧左道中右线內轨顶面图例拱顶下沉测点周边收敛测点5.3、开挖

为减少对围岩的扰动，洞内采用三台阶设置临时横撑法。开挖采用人工开挖，开挖进尺50cm/环。上、中、下台阶间距控制在3～5m。左右侧错开距离3.0m。上、中、下台不同时开挖。

开挖施工时在DK0+518-DK0+512预留70cm预留量作为施作管棚的空间。DK0+512-DK0+590预留40cm的预留变形量。 5.4、初支

钢架纵向间距由设计的60cm/环,改为50cm/环。连接筋环向间距由设计的100cm，改为80cm增强初支整体受力性。在上台阶

和中台阶采用扩大拱脚的办法缓减沉降。

郑家塔隧道出口上台阶和中台阶法兰盘加工图注：1、图中尺寸以毫米计。 2、焊缝必须满焊。

两榀钢架拱脚上50cm采用28b槽钢纵向连

接。

超前小导管由设计的单层φ42壁厚为3.5mm单根长为3.5米长的无缝钢管改为φ

50壁厚为5mm的无缝钢管。超小导管由设计的1.8米打设一环改为1米施工一次。

锁脚由2根壁厚为5mm的φ42无缝钢管改为4根φ50壁厚为5mm的钢管。

在洞内已支护完成地段，设置20a工字钢拱架临时支撑，纵向距由设计的1.2m改为0.5m。素喷砼填充间隔，临时支撑联结板处焊接，提高整体性。临时支撑待衬砌施工时再行拆除。 5.5、喷锚

在喷锚结束后待喷锚强度达到设计强度的80％时，再施工下一循环。 5.6、及时施做仰拱初支及仰拱砼

拱初支设置I20a工字钢与边墙初支型

钢螺栓连接，仰拱初支逐榀进行。仰拱砼每3.0m施作一次，仰拱距离掌子面距离不大于

25米，二衬距离掌子面不大于45米。

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掌子面核心土临时橫撑临时橫撑5.7、加紧衬砌施工，尽快完成永久支护

衬砌紧跟，衬砌钢筋由设计的φ22螺纹钢主筋改为φ25螺纹钢主筋。 5.8、洞内管棚法

结合本段施工过程中存在的沉降开裂等问题。综合考虑，研究决定在洞内采取施作两次洞内管棚穿越冲沟。

冲沟中心里程为DK0+509处所以第一次管棚桩号定在DK0+518处，管棚采用φ108钢管，壁厚5mm。预定打设长度为27米，打设41根，管棚环向间距40cm，注射水灰比为1:1砂浆。第二次管棚定在DK0+512处，管棚搭接12米。第二次洞内管棚预计打设30根环向间距40cm，长度30米。

第一循环大管棚在施工的过程中，在DK0+505出现塌孔现场，施做的第一循环大管棚不理想；因此在DK0+512处施做第二循环大管棚，打设30根环向间距40cm，长度30米。为消除塌孔的影响，采用φ60mm钻杆直接钻入作为管棚。注浆采用水灰比为1:1砂浆。

在施工过程中通过监控量测情况，动态调整施工确保安全施工。

洞内第一次管棚

洞内第二次管棚

6、体会

黄土隧道浅埋、偏压地形隧道施工，风险较大，稍不注意，围岩受到扰动，隧道施工将会陷入极大被动，因此，在施工前，要详细勘查地势，根据土体特性分析、判断可能存在的情况，洞内管棚法不失为经济有效的处治偏压地势的方式，监控量测当作一道工序来安排和管理，全方位、多层面布设点位，监测地表及洞内岩层状态是施工人员准确判断的前提，并将监控量测成果及时分析、反馈，才能理性的作出判断，采取合理的处治方案，处理偏压。另外，施工前，必须做好浅埋、偏压地段地表的防排水工程，特别是雨水丰富地区，因雨水渗透，造成岩层滑动这一现象，施工人员必须注意。最好封闭地表。

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参考文献

[1] 姜福兴，岩层质量指数及其应用[J]，岩石力学与工程学报，1994,13（3）：270-278 [2] 王 兵，谢锦昌，偏压隧道模型试验及可靠度分析[J].工程力学，1998 ,15（1）：85-92

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