隧道進(jìn)洞施工技術(shù)

隧道進(jìn)洞施工技術(shù)摘要：新奧法是以巖土力學(xué)原理為基礎(chǔ)，視圍巖為支護(hù)體系的一部分，并依據(jù)監(jiān)控量測信息指導(dǎo)施工的一種動態(tài)方法。圍巖的性質(zhì)直接關(guān)系到支護(hù)方式的選擇。以具體工程為例，對隧道進(jìn)洞時新奧法施工技術(shù)的整體施工方法進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：隧道；進(jìn)洞施工Abstract:NewOrleansmethodisbasedontheprincipleofgeomechanicsbased,dependingonthesurroundingrockforsupportingpartofasystem,andbasedonmonitoringmeasurementinformationtoguidetheconstructionofadynamicmethods.Thenatureofthesurroundingrockdirectlyrelatedtothechoiceofthewaysofthesupport.Withspecificengineeringasanexample,thetunnelintotheholeoftheconstructiontechniqueofnewarcaneoverallconstructionmethodforanalysis.Keywords:tunnel;Holeinconstruction隧道施工通過不同級圍巖地段，應(yīng)充分考慮到圍巖的特點和新奧法理論的基礎(chǔ)，而隧道進(jìn)洞是施工工況最復(fù)雜、質(zhì)量及安全隱患最多的部位。因此合理選擇進(jìn)洞方案從而保證安全進(jìn)洞是實現(xiàn)隧道順利施工的前提，尤其是對隧道洞口情況復(fù)雜的隧道。本文就藍(lán)商高速公路山底村隧道、白家坪1#隧道在坡積土、偏壓強(qiáng)風(fēng)化巖等地段進(jìn)洞時采用的新奧法施工技術(shù)作一簡單闡述。1、工程概況藍(lán)商高速公路山底村隧道和白家坪1#隧道皆為上、下行分離式隧道，其中山底村隧道左線全長為400m，右線全長為356.7m，白家坪1#隧道左線全長為589m，右線全長為652m，其最大開挖跨度為12.36m,開挖斷面積107.5m2，屬于大跨度隧道。其中山底村隧道位于陜西省藍(lán)田縣輞川鄉(xiāng)山底村東南，隧道進(jìn)口段為坡積物覆蓋，出口基巖出露，為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖；白家坪1#隧道位于陜西省藍(lán)田縣輞川鄉(xiāng)支家灣村北至白家坪一帶，隧道進(jìn)出口巖體為全風(fēng)化花崗巖巖體，進(jìn)洞口上覆坡殘積物，植被發(fā)育。隧道進(jìn)出口圍巖工程性質(zhì)：隧址區(qū)分布的地層主要為中生代燕山期侵入花崗巖，坡、殘積物?；◢弾r：灰紅色、灰白色、中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。強(qiáng)風(fēng)化巖,風(fēng)化、卸荷裂隙發(fā)育，呈張開?微張狀、泥質(zhì)或綠泥石化充填，巖體破碎。坡、殘積物：褐黃色亞粘土含角礫、碎石夾碎石土薄層，松散。隧道圍巖的穩(wěn)定性評價：坡殘積物：圍巖穩(wěn)定性極差，洞室開挖時，可產(chǎn)生大坍塌，可能失穩(wěn)。強(qiáng)風(fēng)化巖：圍巖穩(wěn)定性差，洞室開挖時拱部無支護(hù)，可產(chǎn)生大坍塌，雨季有降水入滲時，有滴水、線狀水流滲入。隧道進(jìn)出口圍巖分類：山底村隧道左線進(jìn)口為40m長V級圍巖，右線進(jìn)口36mW級淺埋圍巖，隧道出口為III級圍巖；白家坪隧道進(jìn)出口皆為W級淺埋圍巖，長度各自在30m左右，其中隧道左、右線進(jìn)口段洞身均存在一定的偏壓現(xiàn)象。2、隧道進(jìn)洞施工技術(shù)2.1洞口仰坡及截水溝施工根據(jù)測量放設(shè)的范圍清理洞口仰坡位置的植被、松散的表層土和坡面浮石，以使仰坡外露，然后開挖出隧洞進(jìn)口位置，同時把隧洞口的兩邊邊坡視土質(zhì)情況刷至穩(wěn)定的坡度。邊、仰坡開挖完成后即可按要求采用梅花形布置的間距為1.5x1.5m的4m長①22砂漿錨桿、厚度為8cm的申8@150網(wǎng)噴砼對邊、仰坡進(jìn)行加固防護(hù)，以使邊、仰坡穩(wěn)定。仰坡上方應(yīng)及時做好臨時截水溝，使仰坡上方的山體上的雨水排到洞口兩側(cè)的原有水系，避免隧洞口上方山體的雨水直接沖刷洞口邊、仰坡，造成地表水對洞口段圍巖穩(wěn)定性的影響。2.2護(hù)拱施工山地村隧道進(jìn)口為坡、殘積物，坡勢緩，為保證暗洞工作面的開展，我單位采用拉槽進(jìn)至隧道暗洞口的開挖方式，即在隧道進(jìn)洞位置開挖土槽，留置分離的左右隧道之間及隧道兩側(cè)的土體以保證整個隧道進(jìn)口上方坡體的穩(wěn)定性。同時為確保洞口位置施工超前支護(hù)及隧道洞身開挖時的安全性，在開挖的掌子面位置即明暗交接樁號位置向小樁號方向設(shè)置3m長、30cm厚C25混凝土護(hù)拱，護(hù)拱鋼架（I22a）間距60cm，拱腳位置設(shè)60x70cm寬擴(kuò)大基礎(chǔ)；護(hù)拱頂部回填M7.5漿砌片石，回填高度至拱頂以上1.0米。隧洞口護(hù)拱圖見圖1。白家坪1#隧道進(jìn)口偏壓，原地面走勢見圖2。隧洞口為全風(fēng)化花崗巖巖體，洞口上覆坡殘積物，植被發(fā)育。根據(jù)施工需要，隧道左線進(jìn)口設(shè)置6m長、右線進(jìn)口設(shè)置2m長、30cm厚C25混凝土護(hù)拱，左、右線護(hù)拱鋼架（I20a）間距分別為75cm和60cm，護(hù)拱設(shè)置的其它參數(shù)執(zhí)行W級淺埋圍巖支護(hù)參數(shù)，拱腳位置設(shè)60x70cm寬擴(kuò)大基礎(chǔ)；護(hù)拱頂部回填1.0m高的M7.5漿砌片石，回填走向以隧道方向為準(zhǔn)直至平接山體，以平衡自然地勢對隧道洞口段洞身造成的偏壓現(xiàn)象。隧洞口護(hù)拱圖見圖2。圖1山底村隧道混凝土護(hù)拱立面圖圖2白家坪1#隧道混凝土護(hù)拱立面圖2.3超前支護(hù)隧道進(jìn)洞輔助施工措施的選擇是否得當(dāng)是工程良好開端的關(guān)鍵。為確保隧道進(jìn)洞的施工安全，在V、W、III級圍巖開挖之前均須設(shè)置超前支護(hù)，以加固隧道進(jìn)口段圍巖，從而提高進(jìn)洞后施工的安全性。2.3.1布孔及小導(dǎo)管（砂漿錨桿）安裝操作人員在超前小導(dǎo)管（砂漿錨桿）施作之前須按設(shè)計要求在鋼拱架（格柵鋼架）上做好孔位標(biāo)記，鉆進(jìn)過程中應(yīng)用羅盤測定鉆桿偏角，以使超前小導(dǎo)管（砂漿錨桿）形成管棚（與巖體有效結(jié)合）。實際施工時由于個別施作人員鉆進(jìn)速度太快，使得部分鋼管（砂漿錨桿）仰角過大，造成管棚末端超挖嚴(yán)重，因此開挖時未到施作循環(huán)的末端又加設(shè)了超前小導(dǎo)管（砂漿錨桿），從而有效控制了洞身圍巖的超挖。超前支護(hù)隧道進(jìn)洞口的V級、W級淺埋段軟弱圍巖，須按設(shè)計要求沿型鋼拱架的外輪廓線周圍環(huán)向布設(shè)47根小導(dǎo)管的位置，孔深4.5m、環(huán)距30cm，小導(dǎo)管與隧道頂縱向夾角6°。小導(dǎo)管采用申50x4mm、長4.5m的熱扎鋼管，每3m一個循環(huán)，縱向相鄰兩排鋼管的搭接長度147.5cm，管壁上每隔15cm交錯鉆直徑為8mm的注漿孔。超前小導(dǎo)管的布設(shè)具體見圖3、圖4、圖8,申50注漿小導(dǎo)管大樣圖見圖5。圖3V級圍巖超前支護(hù)縱斷面圖圖4W級淺埋圍巖超前支護(hù)縱斷面圖圖5申50注漿小導(dǎo)管大樣圖超前支護(hù)隧道進(jìn)洞口的III級圍巖，須沿格柵鋼架的外輪廓線周圍環(huán)向布設(shè)31根申22、長4.3m的超前砂漿錨桿，錨桿與隧道頂縱向夾角6。。超前砂漿錨桿的設(shè)置每3m—個循環(huán)，縱向相鄰兩排錨桿的搭接長度127.6cm。具體見圖6、圖10。圖6III級圍巖超前支護(hù)縱斷面圖2.3.2圍巖加固超前支護(hù)小鋼管在V級、W級淺埋圍巖按要求設(shè)置完成后，為加強(qiáng)洞口段被開挖洞身四周的圍巖整體性進(jìn)而提高圍巖的自承能力，須對支護(hù)位置的圍巖進(jìn)行注漿處理，以使坡積土或強(qiáng)（全）風(fēng)化巖進(jìn)行固結(jié)。為防止第一次注漿過程中注漿壓力導(dǎo)致漿液溢出土體或巖隙，在注漿之前，須對洞口的邊、仰坡及掌子面先行錨噴處理，以確保漿液能夠充分滲透土體或巖隙從而固結(jié)加固圍巖。（1）注漿材料水灰比：0.45?0.5的單液漿，水泥選用42.5#普通硅酸鹽水泥。注漿壓力注漿最終壓力為0.5?l.OMpa。必要時可在孔口設(shè)置止?jié){塞，以使注漿效果達(dá)到最佳。注漿量Q=vna式中:v—注漿有效圍巖體積；n—孔隙率；a—漿液充填率，這里取0.6。當(dāng)注漿達(dá)到下列條件之一時即可結(jié)束注漿：進(jìn)漿量小于5L/min；總注漿量達(dá)到設(shè)計進(jìn)漿量；注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓并穩(wěn)定10min。注漿工藝流程注漿工藝流程見圖7：圖7注漿工藝流程圖2.4洞身開挖隧道V級、W級淺埋圍巖注漿4h后可進(jìn)行短臺階法施工，施工時應(yīng)遵循“管超前，漿嚴(yán)注，短開挖，強(qiáng)支護(hù)，勤量測，早封閉”的原則。V級、W級淺埋圍巖開挖采用上、下臺階且上臺階環(huán)形開挖留核心土的方法：上斷面開挖時應(yīng)首先開挖拱部初期支護(hù)施工位置②，開挖寬度約2.0m?3.0m，中間留核心土支撐掌子面，以縮小掌子面臨空面，初期支護(hù)位置開挖完成后應(yīng)及時施作拱部初期支護(hù)。拱部初期支護(hù)完成后，即可開挖核心土④。下臺階⑤開挖應(yīng)在上部初期支護(hù)和核心土開挖完成后進(jìn)行。下臺階開挖時，應(yīng)首先開挖邊墻位置，最后開挖仰拱位置。邊墻開挖時采用非對稱開挖，一個初支段落內(nèi)兩邊的邊墻應(yīng)錯開間隔開挖。由于V、IV級圍巖土質(zhì)較差，被開挖邊墻部位的開挖長度控制為三榀拱架的安裝長度，開挖完成后及時進(jìn)行邊墻位置的初期支護(hù)，待邊墻初期支護(hù)施作連續(xù)后，即可依序分段開挖仰拱，仰拱開挖完成后，應(yīng)及時封閉仰拱使其閉合成環(huán)。洞身圍巖的開挖進(jìn)尺根據(jù)超前小導(dǎo)管的施工循環(huán)確定，V級圍巖、V級淺埋圍巖中的注漿小導(dǎo)管每3.0米一個循環(huán)，當(dāng)開挖至一個循環(huán)后，須設(shè)置超前支護(hù)后方可繼續(xù)開挖。我單位在隧道暗洞開挖時嚴(yán)格控制了開挖進(jìn)尺，每次進(jìn)尺深度以鋼拱架的間距來確定，其中V級圍巖開挖每次進(jìn)尺1.2m左右，W級淺埋圍巖開挖每次進(jìn)尺1.5m左右，局部圍巖自穩(wěn)狀況較差，則以單榀拱架距離作為圍巖開挖的進(jìn)尺深度，以確保施工安全。開挖進(jìn)尺的確定以保證初期支護(hù)始終緊鄰掌子面，降低裸露的拱部圍巖在初支之前破壞性變形，從而避免施工過程中拱部圍巖發(fā)生坍塌的可能。圍巖開挖步驟及進(jìn)尺要求分別見圖8、圖9和圖3、圖4。圖8隧道開挖支護(hù)斷面圖圖9隧道開挖支護(hù)步驟圖隧道III級圍巖在安裝完超前砂漿錨桿后可分上下斷面臺階法施工，施工時應(yīng)遵循“短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，勤量測，早成環(huán)'的原則。III級圍巖在開挖過程中先行開挖上斷面②，開挖結(jié)束后即可進(jìn)行初期支護(hù)。然后開挖下斷面④，進(jìn)行邊墻初期支護(hù)和仰拱的施工。洞身圍巖的開挖進(jìn)尺根據(jù)超前砂漿錨桿的施工循環(huán)確定，111級圍巖中的超前砂漿錨桿每3.0米一個循環(huán)，當(dāng)開挖至一個循環(huán)后，須設(shè)置超前砂漿錨桿后方可繼續(xù)下一個循環(huán)的洞身開挖。我單位在隧道暗洞開挖時嚴(yán)格控制了開挖進(jìn)尺，超前砂漿錨桿的一個施工循環(huán)即為每次洞身開挖的進(jìn)尺深度。初期支護(hù)應(yīng)在開挖后及時施工，其距離掌子面的距離最大不得超過一個開挖洞身的直徑，從而避免施工過程中拱部圍巖發(fā)生坍塌的可能。圍巖開挖步驟及進(jìn)尺要求分別見圖10、圖11和圖6。圖10隧道開挖支護(hù)斷面圖圖11隧道開挖支護(hù)步驟圖隧道質(zhì)量取決于工藝質(zhì)量，工藝質(zhì)量取決于圍巖開挖、初期支護(hù)及防排水質(zhì)量等，初期支護(hù)和防排水質(zhì)量等可以通過加強(qiáng)監(jiān)管來進(jìn)行質(zhì)量控制，那么重點就是圍巖的開挖質(zhì)量，V級圍巖、W級淺埋圍巖由于圍巖性質(zhì)可以直接使用機(jī)械開挖，間或使用人工配合機(jī)械修整洞身輪廓;III級圍巖開挖質(zhì)量則取決于鉆爆質(zhì)量,就是說鉆爆質(zhì)量的提高能夠很大程度降低隧道圍巖的超欠挖，這樣隧道后續(xù)的初支質(zhì)量就有了保證，因此隧道質(zhì)量的好壞很大程度上取決于鉆爆的質(zhì)量，為保證隧道開挖質(zhì)量，圍巖的開挖采用光面爆破技術(shù)。光面爆破是一種人為控制的爆破技術(shù)，通過選用正確的爆破參數(shù)和合適的施工方法，使爆破后的開挖面光滑平整，對隧道圍巖不產(chǎn)生或僅產(chǎn)生微弱的破壞，能夠獲得實際開挖線與設(shè)計開挖線輪廓基本一致的施工方法。爆破后的開挖輪廓線必須采用人工配合風(fēng)鎬修整，嚴(yán)禁補(bǔ)炮，炮眼成孔應(yīng)采用水鉆。III類圍巖開挖爆破示意圖見圖12、圖13、圖14、圖15。圖12III級圍巖開挖鉆爆設(shè)計示意圖圖13周邊眼不耦合裝藥結(jié)構(gòu)示意圖圖14III級圍巖單式鍥形掏槽示意圖圖15光面爆破參數(shù)表2.5洞身支護(hù)隧道洞口段的設(shè)計與施工歷來是隧道建設(shè)的關(guān)鍵部位。噴錨支護(hù)是“新奧法”施工的重要組成部分，在隧道進(jìn)洞過程中，利用噴錨作為支護(hù)手段，同時充分利用圍巖的自穩(wěn)狀態(tài)，以達(dá)到支護(hù)的目的。2.5.1根據(jù)現(xiàn)場開挖的實際情況由人工配合機(jī)械去除拱頂浮渣后，先噴射約5cm厚C25早強(qiáng)混凝土，使圍巖處于原封閉狀態(tài)以保其原有性質(zhì)，同時對開挖過程造成的超挖，局部凹入部分進(jìn)行噴射，以改善其應(yīng)力集中狀態(tài)。2.5.2立鋼拱架、安設(shè)錨桿、鋼筋網(wǎng)片鋼拱架采用的規(guī)格根據(jù)圍巖類別區(qū)別：V級圍巖鋼拱架的型鋼規(guī)格為I22a，"級淺埋圍巖鋼拱架型鋼規(guī)格為I20a,111級圍巖格柵鋼架的規(guī)格為H-13*15。拱架須按設(shè)計要求同時考慮預(yù)留變形量后進(jìn)行加工，經(jīng)試拼檢查合格后才能送到施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝。鋼拱架安裝應(yīng)緊跟開挖掌子面，格柵拱架距掌子面的最大距離則不得超過開挖洞身的直徑。拱架之間的距離按圍巖類別確定，V級、W級淺埋圍巖的兩榀拱架的間距分別為0.6m、0.75m,III級圍巖中兩榀拱架的間距為1.0m,各榀鋼拱架均用申25鋼筋(III級圍巖格柵拱架使用申22鋼筋縱向連接)，按設(shè)計要求的數(shù)量進(jìn)行縱向交錯連接，并與外露925的中空注漿錨桿((p22砂漿錨桿)焊結(jié)在一起，結(jié)點焊牢。由于白家坪1#隧道左線進(jìn)洞口樁號LK41+113向前進(jìn)方向約6m洞身范圍存在一定偏壓現(xiàn)象，為保證該段洞身的安全及質(zhì)量，從LK41+113?LK41+119這6m范圍的鋼拱架的間距由W級淺埋的間距75cm調(diào)整為60cm，鋼拱架規(guī)格及其它支護(hù)執(zhí)行W級淺埋支護(hù)參數(shù)，每榀鋼拱架的拱腳位置增設(shè)3根鎖腳錨桿。偏壓段內(nèi)的系統(tǒng)錨桿右側(cè)設(shè)彎鉤與鋼架包裹焊接，左側(cè)錨桿應(yīng)打入左側(cè)的洞頂上方回填的反壓漿砌片石內(nèi)。為了保證鋼拱架在圍巖的作用變形后不侵入二襯施作凈空，鋼拱架制作安裝時需預(yù)留12cm沉落量，格柵拱架制作安裝時則預(yù)留7.0cm沉落量(預(yù)留沉落量可根據(jù)后期現(xiàn)場的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整)，上臺階在安裝鋼拱架時也應(yīng)視拱腳位置的圍巖狀況有選擇的在每榀鋼拱架拱腳處設(shè)置3根鎖腳錨桿，以固定鋼拱架的相對位置。拱架安裝并縱向連接牢固后，可按設(shè)計要求進(jìn)行系統(tǒng)錨桿的鉆設(shè)，在初噴的一層混凝土后安裝申6@150"50的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿焊結(jié)在一起。2.5.3噴射混凝土（1）工藝流程圖圖16噴射混凝土工藝流程圖（2）噴射混凝土施工要點：噴射前清除危石，用高壓風(fēng)或壓力水吹除待在噴面上的松散雜質(zhì)或塵埃。噴嘴與受噴面應(yīng)保持0.8?1.0m的最佳距離，噴射角度盡可能接近90°,以便獲得最大的壓實力和最小的回彈。正確地掌握噴射順序，不使角隅處及鋼筋背面，出現(xiàn)蜂窩或砂囊，并及時清除受噴面上的砂囊或的混凝土，以便重新噴射。不使用存放時間超過規(guī)定要求的干拌合料。噴射混凝土一次噴射厚度：向上50?70mm（加速凝劑），水平70?100mm（加速凝劑）。噴射手必須控制拌合水量，使壓實的新鮮噴射混凝土產(chǎn)生有光澤的光面。2.6圍巖監(jiān)控量測監(jiān)控量測是新奧法復(fù)合式襯砌設(shè)計、施工的核心技術(shù)之一，也是本區(qū)段隧道襯砌采用信息化施工管理的重要組成內(nèi)容之一，施工中必須將現(xiàn)場監(jiān)控量測貫穿整個施工過程，通過施工現(xiàn)場監(jiān)控量測掌握圍巖和支護(hù)在施工過程中的力學(xué)動態(tài)及穩(wěn)定程度，保障了施工安全，為評價和修正初期支護(hù)