大年岭隧道洞口段施工技术.docx

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大年岭隧道洞口段施工技术

大年岭双连拱隧道洞口段施工技术

王治德雷伦松尤丁剑

摘要本文简述了大年岭双连拱隧道洞口段施工情况，分析了滑坡成因，叙述了洞口病害整治中所采取的滑坡刷坡卸载、预应力锚索框架、洞顶回填注浆、超前大管棚支护、三导洞及上下台阶开挖支护等技术措施和施工工艺。

关键词滑坡洞口加固施工技术

1．工程概况

大年岭隧道为一曲墙连拱式隧道，位于三福高速公路三明市境SA3合同段，起讫桩号k150+370～k150+580（其中k150+370～k150+380为加长明洞），全长210米。

隧道进口受地质构造影响比较严重，地下水丰富，右洞埋深较浅，左洞埋深较厚，拱圈部分在原地面以上，隧道开挖过程中及施工完成后都存在严重的偏压。

隧道进洞口段开挖左侧坡体，形成高35米路堑边坡，与洞门仰坡开挖边坡结合形成连续折线边坡。

2001年8月3日，堑顶附近开挖边坡面上产生连续贯通裂缝，下错达几十厘米，坡面节理裂隙松驰张开，在一、二级坡面间沿构造裂面形成出口并向下剪出。

2．滑坡原因分析

2．1滑坡特征

该边坡变形性质为强风化变粒岩开挖边坡形成的边坡滑坡病害。

滑体沿滑动方向长30米，沿开挖坡面走向宽25米，滑体平均厚5—8米，已滑动岩土体体积约5000米3。

滑坡周界由构造面控制，滑面由产状为NW61°～64°/SW22°～31°的构造面构成。

滑带内具厚1-10厘米的糜棱物，风化遇水后形成泥化夹层。

现滑面倾角22°，主滑方向SW26°左右。

2．2原因分析

坡体变形主要是由于地层古老，风化严重，岩土体强度较低；受构造作用强烈，节理裂隙发育，存在多组倾向临空的贯通构造裂面，形成滑坡周界；开挖边坡，改变坡体临空条件，切断了缓倾角构造面并使其在坡面出露；边坡高陡，坡体松驰，应力调整，裂面张开，表水下渗进入缓倾角构造面，软化岩体，降低了岩土体的强度等原因造成的。

滑坡整体变形速率较大，已处于滑动阶段，下滑的可能性较大，同时构成已有滑面的缓倾角构造面在洞口处贯通、发育，每隔数米即有一条，坡面开挖必然切割该组构造面而形成新的临空条件，存在沿深层构造面滑动并在线路标高附近剪出的潜在威胁。

3．洞口段施工整治措施的确定

初步方案确定时，拟采用抗滑桩支挡方案，但考虑抗滑桩施工进度慢，施工过程中不安全因素多，工程造价较高，最终舍弃。

本着“经济合理，安全可靠，一次根治，不留隐患”的原则，把滑坡治理和隧道进洞方案充分结合起来，既考虑边仰坡已发生变形，又考虑潜在病害，同时还要解决右洞偏压问题，以保证隧道的正常开挖、施工安全及竣工后的安全运营为目的，最终确定滑坡体刷坡卸载、预应力锚索框架、洞顶回填注浆，超前大管棚，三导洞及上下台阶开挖支护等技术措施。

4．洞口段治理工程措施及施工工艺

4．1滑坡体刷坡卸载

由于已滑动坡体后缘下错已超过2米，坡面裂缝密布，滑体整体性结构已遭受巨大破坏，物质松散，对现有坡面进行加固已不可取，施工时对滑坡体进行了刷坡卸载。

刷坡时，隧道仰坡及转折段从隧道进口内侧向上按一定坡率进行清坡刷方，转折段开挖坡面走向垂直于路堑与端墙的45°等分线，按台阶式边坡进行刷坡，仰坡段边坡开挖坡面走向垂直于线路方向（见图1）。

图1洞口平面布置图

卸载之前，为防止山坡上的地表水进入滑坡体，应在坡顶不少于5m处修筑浆砌片石截水沟，引排地表水。

4．2预应力锚索施工

预应力锚索框架把破碎松散岩体锚固在地层深部稳固的岩体上，施加预应力后，软弱岩体被挤压，岩层间的正压力和摩阻力大大提高，进而增大了抗滑力，阻止开裂松散岩体位移，从而加固了边坡，使坡体趋于稳定。

通过锚索孔的高压注浆，浆液能充填坡体内裂隙和空隙，提高了坡体内破碎岩体的强度，增强了坡体的整体稳定性。

4．2．1锚索布置

通过钻探，坡体深部存在与已滑动滑面平行的贯通构造面，坡脚开挖后，该面成为潜在滑动面，为避免沿该面产生滑动，在三级坡面上设置锚索框架工程。

在坡体上部，为避免新开挖后原滑动面所依附的的构造面形成新的滑面及减少深层滑面推力，在四级坡面上设置锚索框架工程。

共布置预应力锚索框架12片半，Ⅰ型锚索框架7片半，Ⅱ型锚索框架5片（见图1、图2）。

图2仰坡锚索布置剖面图

4．2．2锚索的杆体结构

锚索由钢铰线、导向帽、架线环、波纹管、锚垫板及锚头等部件组成（如图3），根据其受力状态可分为锚固段、自由段、张拉段。

4．2．3施工工艺

a钻孔

通过测量放线，定出孔口位置。

安装并固定好钻机后进行钻孔，钻孔过程中应超钻2m为宜。

锚索钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚索施工不致于恶化边坡岩体工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。

锚孔下倾与水平夹角为25°，允许误差±1°，为确保锚孔深度，实际钻孔深度要求大于设计深度0.3米。

钻进过程中应对每个孔的地层变化、钻进状态、地下水及一些特殊情况作现场记录，如遇地层松散、破碎时，应采用跟套管的钻进技术，以使钻孔完整不坍。

如遇坍孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理，待水泥浆初凝后，重新清孔钻进。

b锚索制作

根据框架梁厚度、千斤顶长度、工具锚和工作锚的厚度、张拉操作预留量及下料误差对钢绞线长度的影响加工锚索。

锚索编束前，要确保每根钢绞线顺直，不扭不叉，排列均匀，对有死弯、机械损伤处应剔出。

要对每孔锚索进行编号，并表明锚索总长、自由段和锚固段的长度。

c注浆

注浆采用孔底到孔口反向注浆，注浆M40水泥净浆，注浆压力平均为0.6Mpa，至浆液从孔口溢出，浆液凝固收缩后再进行补灌。

d锚索框架

框架为C25级钢筋混凝土结构，是一个完全受压构件，它把锚具的集中荷载均匀地传递到岩面。

因孔口岩面与锚索轴线不垂直，故框架有调整岩面受力方向的作用。

框架必须连同HVM锚垫板及孔口波纹管、螺旋筋、注浆管一起现场浇注。

e锚索张拉

框架C25级钢筋混凝土达到一定强度后即可对锚索进行张拉，锚索张拉前，需对张拉设备进行标定。

锚索的张拉按一定次序分级张拉，张拉加荷分5级进行，分别为设计荷载的25%、50%、75%、100%和110%。

4．3洞口偏压整治

洞口段右洞浅埋偏压，表层为厚3～5m的残坡积土层，在隧道开挖过程中会因偏压、地质条件差等因素而造成塌方、冒顶，为确保施工安全和结构安全，确定了清土、回填、注浆加固的方案。

4．3．1清土、回填

洞顶的坡积土影响注浆效果，施工中予以清除，清除时应清至风化层，并在右侧洞身以外形成台阶，再分层回填碾压，顶面施工30cm的粘土封层。

（见图4）

图4

4．3．2施工止浆墙

在洞口处设25cm厚C20砼止浆墙，墙体内设20×20cm的φ8钢筋网，由止浆自注浆体内伸出2m长的φ22拉筋，拉筋与φ8钢筋网连接牢固。

止浆墙施工完毕后，再进行回填。

4．3．3注浆

导管采用φ50无缝钢管，上开6mm梅花型布置的花孔，注浆导管应进入原天然地层约30--50cm，导管长度应换填深度而定，确保注浆饱满，使新老地层结合良好，共同受力，注浆导管的间距为80cm，梅花形布置。

4．3．4注浆材料及注浆参数

注浆材料采用水泥水玻璃双液浆，水泥与水玻璃的体积比例为1：

0.5，水玻璃的浓度为30--40Be，模数不胜数为2.4，注浆压力达到终压1.5MPa，且稳定时间达3分钟以上时可结束注浆。

4．4洞口超前大管棚支护

大管棚工艺流程

4．4．1大管棚布置

大管棚采用直径为89mm，壁厚6mm的热轧钢管，钢管前端制作或锥状，尾部焊接φ10加劲箍，管壁四周钻12mm压浆孔，内安装钢筋骨架。

图5大管棚布置及洞口段支护

4．4．2导向墙和止浆墙施工

为确保大管棚砼准确，在钻孔之前，首先施工导向墙，导向墙径向厚度1米，纵向长度为1米，导向墙中的导向孔预埋127×5mm的钢管，钢管外侧端部与套拱外侧平齐，内侧伸出部分埋入土中，钢管轴线与隧道轴线之间的方向夹角为1度。

在洞口进洞的开挖面上，用喷射砼封闭围岩，在管棚附近喷射砼厚度加厚至20cm，做为止浆墙。

4．4．3大管棚注浆

注浆时采用水泥水玻璃双液浆（1：

0.5），孔上设有封堵塞，并有进料孔，出气孔，在出气孔流浆后，注浆压力达到设计要求后，终止注浆。

4．5洞口段进洞施工

大年岭双连拱隧道洞口段围岩为Ⅱ类围岩，采用三导洞方案进洞，浇注中隔C25防水砼后，对正洞分上下台阶开挖及支护，施工顺序按图中序号进行，具体如下：

a中导洞开挖及中隔墙浇注：

①中导洞开挖；

②中导洞支护：

锚喷网支护、格栅钢架支撑、超前支护等；

③中隔墙衬砌：

基础喷射砼找平、中隔墙浇注；

④中隔墙顶处理：

中隔墙顶用砼充填密实；

（所有中导洞开挖及中隔墙衬砌完毕后再进行侧导洞和主洞开挖和衬砌）

b侧导洞施工：

⑤侧导坑开挖；

⑥侧导坑锚喷支护，U25型钢支撑等；

c主洞上台阶施工：

⑦在后开挖一侧正洞的空隙处设置14号工字钢临时支撑，纵向间距1.5米

⑧上台阶开挖；

⑨上断面支护：

锚喷支护、U25型钢支撑、超前支护；

d主洞下台阶施工：

⑩挖除下台阶其余部位土石方；完成初期支护；

e全断面二次衬砌施工：

⑾仰拱衬砌、仰拱回填、洞身防排水设施设置、洞身二次衬砌。

图5

5．结束语

现在大年岭隧道进口段施工已完成，经过南方4～6月份雨季之后，对滑坡体及洞内进行监控量测，结果表明各项监控指标均符合规范要求，证明所采取的综合治理方案是成功的，这为以后工程施工中遇到类似问题的处理提供了值得借鉴的经验。

参考文献

1．铁道部科学研究院西北研究所．滑坡文集．中国铁道出版社．2000年

2．蒋忠信．加固滑坡的预应力锚索技术．中国计划出版社．1996年

技术总结、论文申报评审表

题目

大年岭双连拱隧道洞口段施工技术

作者姓名

王治德

工作单位

第一工程有限公司三福项目部

职称职务

工程师

施工科长

作者姓名

雷伦松

工作单位

第一工程有限公司三福项目部

职称职务

助工

作者姓名

尤丁剑

工作单位

第一工程有限公司三福项目部

职称职务

助工

工程名称

三福高速公路SA3合同段

工程完工时间

2002.3.20

内容提要

简述了大年岭双连拱隧道洞口段施工情况，分析了滑坡成因，叙述了洞口病害整治中所采取的滑坡刷坡卸载、预应力锚索框架、洞顶回填注浆、超前大管棚支护、三导洞及上下台阶开挖支护等技术措施和施工工艺。

综合评价

层次清晰，重点突出，对以后施工遇到的类似问题提供了值得借鉴的经验。

申报单位评审意见及推荐等级

同意申报局一等

局评审意见

备注