胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技术.docx

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胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技术

胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技术

胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技

术

胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技术

徐长久

（中铁十九局集团有限公司工程经营部,北京100176）摘要:

胡麻岭隧道3#,4#斜井和隧道正洞区段穿越第三系弱胶结粉细砂岩,由于地层岩性软,地下水丰

富,施工中涌水,流砂,掌子面泥化现象明显,施工难度极大.介绍了施工中所采用的降水,围岩加固,加强支

护等措施和方法,有效保证了工期和施工质量.施工经验可供同类工程参考.关键词:

隧道施工;第三系粉细砂岩;二次支护;水平旋喷桩;帷幕注浆中图分类号:

U455.49文献标识码:

B文章编号:

1672—3953（2011）O6—0055—041工程概况

新建兰州至重庆铁路LYS-1标段胡麻岭隧道

全长13611m,进,出口里程DK68+626,DK82+

237,隧道最大埋深295m.除隧道进口936.95m位

于R一6000m的曲线上,洞身2106.05m位于R一

5000m的曲线上及出口724.9m位于R一5000

m的曲线上外,其余地段均在直线上.隧道内线

路7974m位于纵坡为8‰,2500m位于纵坡为

12.8‰,2390m位于纵坡为13g0及744m位于纵

坡为12.8‰的单面上坡段上.

隧道洞身地表主要为第四系全新统冲积砂质黄

土和粗圆砾土;第四系上更新统风积砂质黄土;下伏

基岩主要有上第三系砂岩,泥岩;下第三系砾岩,砂

岩,泥岩;白垩系下统砂岩,泥岩等.其中DK75+

800DK79+600长3800m一段围岩以第三系粉

细砂岩为主,3#和4#斜井就处在这种地层中.这种地层岩性软,岩质疏松,成岩作用差,遇水易泥化,稳定性很差,属极软岩.当粉细砂岩不含水或含水率较低时,围岩级别为V级围岩,当地下水发育或含水率较高时,泥化现象明显,粉细砂岩多呈泥状,基底有渗水时被浸泡成淤泥,拱部及边墙塌落掉块均很严重,围岩级别为?

级围岩.

隧道洞顶山体冲沟发育,沟床纵坡较大,但汇水面积较小,虽然隧道洞身山体内各冲沟未见有常年流水,但雨后各冲沟内洪水都比较大.隧道地下水类型为第四系松散残积物孑L隙潜水和基岩裂隙水,收稿日期:

2011-09—09

作者简介:

徐长久（1966一）,男,高级工程师,1990年毕业于石家庄铁道学院工业与民用建筑专业,主要从事土木工程施工管理工作

基岩裂隙水主要为构造裂隙水和风化裂隙水.预测隧道最大涌水量为Q一8951m./d.2施工状况及存在问题

2.1当时施工状况

胡麻岭隧道自2009年2月开工,截至2010年8月,全隧道仅完成2660m正洞进尺,而位于第三系粉细砂岩段中的东古路（3#）斜井工区和歇地山（4#）斜井工区,施工进度缓慢,工期严重滞后,当时两个工区的情况如下:

（1）东古路（3#）斜井工区.3#斜井长770m.当洞身开挖至X5+90时拱脚开始有渗水现象,至X5+60时渗水范围扩大到拱腰,出水点分布不均,出水量约150~200rn./d,掌子面前有积水,经施工扰动后基底泥化,围岩变形严重,掌子面和侧墙下部稳定性差,施工中发生多次塌方,施工进度缓慢.截

止到2010年8月,17个月才累计掘进了594rn,进入第三系粉细砂岩围岩段后,每月只能进14~181TI.

（2）歇地山（4#）斜井工区.4#斜井长664m.当洞身开挖至X2+92时,掌子面开始渗水,地层受水浸泡,基底扰动后软化,围岩收敛严重,掌子面及侧墙下部稳定性差,施工至X1+05,X0+98段地下水出水量约为150~2001TI./d,掌子面前有积水,拱部下沉量达1.2m（见图1）,施工进度缓慢.

2.2存在问题

（1）围岩第三系粉细砂岩地层成岩性差,遇水易软化,掌子面泥化现象明显（见图2）,基底呈稀糊状,隧道变形大,支护破坏乃至坍塌,施工进度缓慢,施工难度大,安全风险极高,工期严重滞后.

（2）拱脚开挖时砂子随着渗水流出,造成拱架背后脱空,两侧边墙易垮塌,斜井下半部断面拱架接腿国防交通工程与技术_201l第6期

成果与应用?

胡麻岭隧道第三系粉细砂岩段施工关键技术徐长久

图1X0+98拱部下沉

图2掌子面泥化现象

难度极大.由于钢架多次连接施工扰动大,钢架不能及时封闭.

（3）斜井拱顶下沉及收敛变形较大,单车道斜井断面开挖过程中需要加设横撑[1.和临时仰拱来控制变形（见图3）;已支护地段变形不稳定,伴有喷混凝土剥落,钢架扭曲现象发生.

一图3斜井施作横撑

（4）受裂隙水浸泡后掌子面纵向稳定性较差,上半断面开挖中需要采用喷混凝土及时封闭掌子面和

增设超前小导管等保护措施,基底开挖时,需设排桩防护（见图4）.

图4排桩防护照片

3施工对策

根据现场实际情况,经各方多次研讨后决定,对3#和4#斜井施工采取以下加强措施:

（1）对斜井断面进行优化,采用曲墙带仰拱断面形式.施工过程中增大开挖预留沉降量50cm.

（2）加强超前支护和初期支护,必要时采用二次初期支护措施.

（3）采取集中排水和井点降水的措施降低掌子面水位.

（4）基底加深0.5m,用混凝土干拌料换填,并用喷混凝土快速封闭.

（5）增设5号斜井（700m）,6号斜井（480m）,8号斜井（450m）和7号竖井,增加工作面,加快整个隧道的施工进度.

43#和4#斜井增设二次支护措施及

施工方法

3#和4#斜井（围岩为V级）施工中采取了增强二次支护等措施及施工方法:

（1）超前支护.拱部设置Q42mm小导管预注浆,长4m,间距0.2m;3#斜井施工中边墙开挖轮廓设置[-14a槽钢插板长1m,间距0.2,O.3m,其规格见图5.4#斜井施工中,拱墙开挖轮廓线周边及断面中部设置桩径为60cm的水平旋喷桩.水平旋喷桩开挖轮廓线上的桩间距为40cm,互相咬合10cm,桩长15m,搭接长度5m,拱部180.范围内外插坡度3.注入浆液为水泥浆,水灰比0.6:

1

1:

1,浆液注入量70L/m,旋喷压力35MPa,旋转速度15,20r/min,退杆速度15,30cm/min.旋喷桩体胶结硬化以后强度可以达到0.5,8MPa.水平旋喷桩具有梁的效应和土体改良加强效应,能够起到防流沙,抗滑移,防渗透的作用,保证隧道掘进安全.水平旋喷桩布置详见图6.

（2）掌子面加固采用全断面帷幕注浆,止浆墙厚

1.5m,施作帷幕注浆墙时应设置泄水度为1.2,

孑L.帷幕注浆掌子面加固布置见图7.全断面帷幕注浆参数:

加固范围,开挖轮廓线外3m,扩散半径2m,注浆孑L直径110mm,钻孔深度31m.注浆材料为水泥一水玻璃双浆液,水泥浆配合比0.6:

1,水玻璃浓度为30~35.Be,体积比1:

0.3,l:

0.5,图5槽钢插板规格图（单位:

mm）

国防交通工程与技术囵2o1l第6期

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【每循环开挖搭接长度51-/

:

二次衬砌掌子面喷混凝土J盈霉日一,,旋喷桩NN（Ig/I~5cl疆

麓

临时钻机平台,磁缓臻

二次衬砌并设置栈桥

…,,,……暂

'初期支护…………I………I……I…II喷长度11Ill图64#斜井全断面旋喷桩布置正面和纵断面（单位:

cm）注浆固结外缘线/一线

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图73#和4#斜井（双车道段）帷幕注浆正面图和剖面图（单位:

cm）

注浆速度50,110L/min,注浆终压6,7MPa.（3）初期支护.全环喷C25混凝土,厚25cm.拱部Q22mm组合中空锚杆,长3m,边墙Q22mm砂浆锚杆,长3m,间距均为1.0in×1.0rn;设置8根Q42mm锁脚锚管,长4.5m;Q6mm钢筋网,网孔间距20cm×20cm;全环I20b型钢架,间距0.5rn,设置纵向E32a槽钢托梁,并设置35cm×35cm×15cm的混凝土垫块;纵向连接筋为22mm螺纹钢筋,"Z"字型连接,环向间距1.0m.（4）二次支护（必要时设）.全环喷C25混凝土,厚20cm;钢架为全环I16型钢,间距0.5rn,设置纵向[-32a槽钢托梁,并设置35cm×35cm×15cm的混凝土垫块;纵向连接筋为22mm螺纹钢

筋,"Z"字型连接,环向间距1.0m.

（5）仰拱部分的二次支护要在一次支护仰拱施作的同时做完,拱墙预留二次支护空间,根据变形情况及时增设二次支护,并与仰拱二次支护封闭成环.二次支护钢架与初期支护钢架交错布置.（6）基底扰动段采用井点降水疏干基底地下水,同时采用滤网积水坑抽取汇集水.

（7）基底换填50cm的混凝土干拌料.

（8）采用台阶法施工,单工序作业,快挖快支,用5cm的C25喷混凝土封闭掌子面.坚持"管超前,强支护,短进尺,早封闭,勤量测"的施工原则,坚持快挖快支,确保施工安全.

5正洞支护措施及施工方法

第三系粉细砂岩围岩段正洞施工中采取了下列增强二次支护等支护加强措施及施工方法:

（1）围岩分级为V级;预留变形量35cm.

（2）超前支护.拱部Q89mm超前管棚,长10,

15rn,间距0.4ITI;拱墙设置Q42mm小导管预注浆,长4m,间距0.4In.

（3）掌子面加固采用全断面帷幕注浆,止浆墙厚度为1.2,1.5rn,施作帷幕注浆墙时应设置泄水孔.（4）初期支护.全环喷33cm厚C25混凝土;系统锚杆拱部采用Q22mm组合中空锚杆,长41TI,边墙采用Q22mm砂浆锚杆,长4m,间距1.2m×1.0m;接头部位设置16根Q42mm锁脚锚管,长为4.5m;Q8mm钢筋网,网孔间距20cm×20cm;全环I25b型钢架,问距0.5In,钢架设置纵向E32a槽钢托梁,并设置35cm×35cm×15cm的混凝土垫

块;纵向连接筋采用Q22mm螺纹钢筋,"Z"字型连接,环向间距1.0m.

（5）二次支护（必要时设）.全环喷20cm厚C25混凝土;钢架为全环I16型,间距0.5m,设置纵向[-32a槽钢托梁,并设置35cm×35ciTIX15cm的混凝土垫块;纵向连接筋为Q22mm螺纹钢筋,"Z"国防交通工程与技术囫2011第6期

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字型连接,环向间距1.0m.

（6）基底扰动段采用井点降水疏干基底地下水,同时采用滤网积水坑抽取汇集水.

（7）基底处理采用50cm的混凝土干拌料.（8）采用台阶法施工,并辅以临时仰拱和立柱,快挖快支,施工时应采用5cm的C25喷混凝土封闭掌子面.

6施工注意事项

（1）隧道开挖过程中要尽量减小施工对原始岩层的干扰,减轻围岩泥化.

（2）隧道开挖后立即进行初喷,及时封闭岩面,防止围岩风化.

（3）钢架接头处是受力的薄弱环节,要做好钢架联接和锁脚锚管.

（4）加强井点降水,加快隧道排水,尽量减小水对围岩的影响.

（5）施工中要强调一个"快"字,即快开挖,快支护,快封闭."快支护"要求开挖后及时封闭暴露面,尽快施作锚网喷等支护措施,防止砂岩长时间暴露,过快泥化的情况发生."快封闭"要求支护结构在最

短的时间发挥最有效的作用,支护尽快成环,仰拱和拱墙衬砌施工紧跟.施工中要贯彻一个"快"字,不得中途停工.

（6）做好监控量测及资料的分析工作,根据变形情况及时采取措施,防止初支变形侵限.监控量测中纵向量测断面间距按5in?

布置;每个量测断面设拱顶沉降点1处,水平测线两条,分别位于上台阶和中台阶,开挖后立即布设测点,不允许滞后布点;量测频率按1,2次/d,可以根据围岩情况适当加密;量测数据要及时进行整理和分析,发现异常立即采取果断措施,并上报建设,监理单位.

（7）施工时,在基底设置舟曲泥石流抢险中所用过的大型平板栈桥,以减少施工对基底的扰动.（8）施工中要加强开挖面的地质素描和综合施工超前地质预测预报工作,根据地质,水文条件的变化及时调整施工方法和采取相应的措施,确保施工安全.

（9）胡麻岭隧道为高风险隧道,施工时应加强现场施工管理和做好应急预案,并严格按照《铁路隧道施工前线救援指导意见》相关要求办理.7施工效果

采取了文中所述的种种措施和方法以后,围岩泥化现象大大减轻,施工安全有了保证,施工进度大有提高.2011年初3#和4#斜井顺利完工,现在都已进入正洞施工.

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.TB102042002铁道隧道施工规范Es].北京:

中国铁道出版社,2002E2]铁道部第二工程局.铁路工程施工技术手册:

隧道[M].

北京:

中国铁道出版社,1995

E3]关宝树.隧道工程施工要点EM].北京:

人民交通出版社,

2003

KeyTechniquesfortheConstructionofthe3rdSystemFine-Powdered

SandyRockSectionoftheHumalingTunnel

XuChan~iu

（TheManagingDepartmentofthe19thBureauGroupoftheRailwayBuildingCorporationofChina,Beijing100176,China）

Abstract:

ThethirdandfourthobliqueshaftsandthesectionofthemainbodyoftheHumalingTunnelgothroughthethird

systemunder-cementedfine-powderedsandyrockstratum,wheretherockofthestratumissoftandundergroundwaterisrich,

owingtowhichgushofundergroundwaterandflowingsandarisehereandthere,andtheslurryingphenomenonofthework

faceisobvious.whichmaketheconstructionextremelydifficult.Introducedinthepaperaretechnicalmeasuresandmethodsre—

latedtodrainingundergroundwater,solidifyingthesurroundingrockandstrengtheningthesupport,etc:

allofwhichhelpen—

suretheconstructiondurationandquality.Theexperienceoftheprojectmayserveasausefulreferenceforotherprojectsofthe

sametype.

Keywords:

constructionoftunnels;third—systemfinesandyrock;secondarysupport;level

—swivel—sprayedpile;heavy-curtainjet—

ting

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