工程施工技术Ｉ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｒＩ 【文章编号】１００７—９４６７（２００９）０５—００９９－０４ 隧道浅埋偏压段地表回填注浆及 开挖支护施工技术 ●周永明（中铁十七局集团ｚ－／Ｘ－￣３，石家庄０５００８１） 【摘要】以六武高速公路ＬＷ－１２标工程李集Ｉ号隧道严重偏 【关键词】公路隧道；浅埋偏压；水泥稳定碎石土；回填注浆；“零 压地段技术处理措施为工程实例，具体介绍在山区高速公路 进洞”开挖支护 隧道施工中遇到浅埋、偏压、软弱围岩的情况下，如何改进施 【中图分类号】ｕ４５５．４５ 【文献标志码】Ｂ 工工艺、施工方法，进行地表处理，开挖支护，选择何种进洞方 案等一系列施工技术。为此，通过砌筑挡墙、地表回填注浆待 在浅埋段、偏压及软弱围岩隧道施工中，由于施 软弱围岩与山体固接稳定成形后，开挖支护采用”零开挖进 工技术运用或处理不当，特别是洞口薄弱段，经常会 洞”方案，可减少或避免因大刷大挖大范围回填对山体及植 造成较大面积的塌方，由此带来人身伤害、财产损失 整羹盎 ．２ ｉ思 鑫 些堡爱 建金 舢 舢 ３．２压路机 加大，使沥青面层压实度不均匀，且容易形成局部松 路面平整度好坏的关键在摊铺机，但与压路机 散和发裂，影响路面平整度。 的碾压有着不可分割的关系。合理的碾压工艺与正 压路机应停在冷却后的沥青路面上，否则，极易 确的碾压操作是保证路面平整度的重要手段。 形成小坑槽影响平整度。 １）碾压方式及碾压速度的控制 碾压沥青混合料应采用组合碾压的方式，初压 ４其它因素的影响 时首先采用双钢轮压路机，碾压２遍，速度为１．５ 摊铺作业速度、施工缝的处理、桥头与伸缩缝 ｋｍ／ｈ￣２ｋｍ／ｈ；复压紧接在初压后进行，应采用 的处理、现场人工修补等因素。 重型轮胎压路机，碾压４遍～５遍，速度为３．５ｋｍ／ｈ 影响沥青路面平整度的因素很多，涉及到整个 ～４．５ｋｍ／ｈ；终压采用双钢轮压路机，碾压２遍，速 施工过程。因此，我们只有充分研究分析产生的原 度为２．５ｋｍ／ｈ～３．５ｋｍ／ｈ。碾压时除按规范标准进 因，抓好施工中的每一个环节，科学合理的施工，才 行外，应注意碾压路线和方向不得突然改变，以免使 能保证路面平整度，提高路面工程质量。 混合料产生推移或发裂。 【参考文献】 ［ＩＩＪＴＪ ０３４．２０００公路路面基层施工技术规范［Ｓ】． ２）碾压温度的控制 ［２］ＪＴＧＦ４０．２００４公路沥青路面施工技术规范［Ｓ］． 沥青混合料的温度控制是沥青路面施工过程 ［３１何挺继，朱文天，邓世新．筑路机械手册［Ｋ］．北京：人民交通 中的关键，现场应有专人负责对来料车、摊铺后、碾 出版社，１９９８． 压前、碾压中及碾压终了的温度进行测试。碾压应在 【收稿日期１２００９．０１．０９ 混合料较高温度下进行最为有利，一般初压不低于 １２０℃（张石高速公路沥青混合料的初压温度控制在 １３５℃～１４０℃之间），复压不低于９０℃，终压完成时 不低于７０ ０Ｃ。温度越高越容易提高路面的平整度与 钟敬风（１９８０￣），女，山东招远人，助理工程师，从事公 压实度，温度偏低导致沥青混合料颗粒间摩擦阻力 路桥梁工作，（电子信箱）ｆｉｈ２００４６６６＠１６３．ｔｏｍ。 ９９ Ｉ工程施工技术 Ｉ ｃｏｍｔ兀‘ｃ如 ｃ＾Ｍｊ０ 及工期延误等是无法估量的。由我单位施工的六武 高速公路ＬＷ－１２标工程李集Ｉ号隧道左线武汉端出 口洞口上方有一条长２８ｍ、宽４ｍ的自然冲沟，沟底 距隧道开挖顶部最浅处为１．２ｍ，隧道洞口均处于浅 埋偏压段。该隧道为六武高速公路较长隧道，又存在 断层，围岩变化明显，节理发育，裂隙水较丰富，如何 保证施工安全和施工工期成为高速公路的节点工程 之一。 １工程概况 李集Ｉ隧道位于六安市金寨县南溪镇境内，起 讫桩号为ＺＫ６４＋７０８～ＺＫ６５＋７７９，长１０７１．ＯＯｍ，该隧 道浅埋段达４５ｍ，浅埋段最大埋深６．５ｍ，最小埋深在 ＺＩ ５＋７５４处。在洞外接长明洞２５ｍ。隧道总宽 １２．７０ｍ，隧道总高ｌＯｍ。 根据地质描绘、钻芯取样、物探资料，李集Ｉ号 隧道左线围岩地层岩性主要有上部主要为第四系全 新统残坡积层，少量为冲积层，下伏基岩主要为燕山 中晚期二长花岗岩，新太古代一早元古代大别变质杂 岩。其具体岩性如下。 １）燕山中晚期二长花岗岩：灰色，暗灰色，中粒 结构，块状结构，主要分为斜长石、角闪石、石英等组 成，节理裂隙较发育。 ２）新太古代．早元古代大别变质杂岩：主要为 浅灰、灰黄色、灰白色角闪斜长片麻岩，粒状变晶结 构，破裂结构，片麻状构造，节理风化裂隙较发育。 隧道出口处存在天然冲沟，水量丰富，围岩易坍 塌，在施工工程中应注意洞口段的安全，确保安全进 洞。 ２工艺流程 因该隧道设计处于地表汇水、浅埋、偏压地段，为 保证施工安全，采取”早进晚出”的进洞方案，即洞 门修建应尽量避免对山体的扰动，尽可能减少边仰 坡刷坡范围。洞口处顺线路方向左侧山坡较陡，右侧 为一冲沟，且边坡高差较大，如果设计采取路堑施 工，不但挖方量加大，而且弃渣量较大，同时边坡坡 度较陡，放坡范围较大，安全稳定性较差。由于条件 的限制，不宜破坏洞口边坡，就采取了回填水泥稳定 １０ｎ 碎石土分层反压回填并注浆、套拱、超前管棚等辅助 施工措施，确保了施工安全。 ２．１浅埋段挡土墙施工 由于边坡较陡，隧道右侧洞顶处在覆盖层较薄的地 段，左侧处在半山坡位置，如果不砌筑挡墙，回填夯 实碎石土量较大，也不稳定，受到山区洪水的影响， 会出现质量隐患。在洞项上方施工挡墙，保证基础设 置在稳定的地基上，地基承载力大于等于２００ＭＰａ， 挡墙高度随地形的变化适当调整。 其工艺流程为：施工调查及施工放样——基坑开 挖及承载力检测——立挡墙模板——挡墙基础回填 夯实。 ２．２水泥稳定碎石土分层回填夯实及地表注浆 挡土墙施工完成后，强度满足设计要求时，在挡 土墙与山体之间采用水泥稳定碎石土回填夯实。回 填前应首先清除地表植被、腐殖土，并在山体表面坡 度较陡处开挖台阶。填料选用稳定性良好的碎石土， 水泥掺量７％～９％，拱顶覆土厚度大于等于３ｍ。回 填夯实后压实度应不小于９０％，整平表面后用潜孔 钻打注浆孔，注孔时注浆液采用双液浆，必须配好浆 液。 具体施工工艺为：清除表层植被一测量放样 开 挖台阶一翻拌水泥稳定碎石土至均匀、分层回填夯 实水泥稳定碎石土＿÷布孔、钻孔、清孔一安装注浆管 封口一拌和双液浆、注浆形成止浆墙＿÷循环注浆直 至灌满 清理表层并进行绿化恢复。 ２．３进洞套拱工艺流程 该隧道进洞方案提出了“零进洞”原理，采用在浅 埋段施工大管棚套拱的方法，为下一步的管棚施工 做好准备，并为浅埋段回填注浆提供较好的工作平 台。其工艺流程为：局部及基础开挖＿÷安装型钢钢 架一立内模 预埋长管棚定位定向钢管 立外模 混凝土浇筑－÷养生 拆模 回填洞渣 监控量测。 ２．４偏压、浅埋、软弱围岩工艺流程 软弱围岩承载力低、稳定性差，易发生塌方，再加 上处于偏压、浅埋段，因此，就如何对围岩进行预加 固和消除偏压对隧道施工的影响成为关键。其工艺 流程为：超前管棚及导管支护一山体外侧回填水泥 工程施工技术Ｉ ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩ 稳定碎石土并注浆、环向开挖 初期支护 安装１１８ 李集１号隧道施工过程中采用了”零进洞”原 理进洞，即在洞外一定距离首先施作一个类似明洞 的暗洞，逐步向洞内方向推进，直到完全嵌入浅埋段 的山体。该隧道采用１１８工字钢作为内模支撑，再浇 筑７０ｃｍ厚Ｃ２５号混凝土，将１１８工字钢一起浇筑在 混凝土中，并在浇筑前预埋 １ １４ｍｍ钢管作为超前 长管棚施工的定位、定向套管。在套拱混凝土两侧回 工字钢＿锚网喷支护＿÷开挖核心土一监控量测 加 强支护、衬砌。 ３浅埋偏压段的施工方法 ３．１挡土墙的施工 挡土墙施工是地表回填前的附属工程，挡土墙 地基必须设置在稳定的地基上，确保地表回填厚度 和质量。按照设计意图，由于挡土墙较长，应分段（每 ６ｍ设置一沉降缝）进行施工。在隧道穿过的山体较 低的一侧垂直隧道走向设置挡土墙。设置挡土墙的 目的就是减少地表回填方量，稳定碎石土，防止水土 流失。施工采用Ｍ７．５浆砌片石砌筑。 ３．２水泥稳定碎石土回填夯实 碎石土回填前必须进行清表，清除表面腐质土、 草皮、杂物等。水泥稳定碎石土采用厂拌法施工，拌 和均匀后，沿山坡分台阶碾压回填夯实，分层厚度不 大于２５ｃｍ。碾压采用小型振动压路机，回填压实度 不小于９０％。填料采用稳定性良好的碎石土，水泥掺 量为７ 一９％，拱项覆土厚度保证不小于３ｍ。回填 到顶层后要进行调坡并进行封面，保证设计坡度，确 保山上的水能顺坡而流，保证浅埋段回填处不积水。 ３．３地表注浆及恢复 地表回填夯实达到设计厚度后，用潜孔钻进行 钻孔，钻孔前，应首先进行布孔，布孔间距为２５０ｃｍ￣ ２５０ｃｍ，成梅花形，钻孔时应埋入原地面以下不小于 １．５ｍ。注浆管采用 ６０ｍｍ￣５ｍｍＰＶＣ打孔塑料管， 管壁每隔１５ｃｍ交错布眼，孔眼直径为ｌＯｃｍ。打好孔 后，开始下管，管露出表面至少５０ｃｍ，注浆前应对管 口进行固定，用注浆时应加设止浆设施，防止浆液外 泛。注浆在软弱地层注浆，应采取分段后退式注浆， 每阶段为１．５ｍ～２．Ｏｍ，注浆次序为先注边孔形成止 浆墙，然后横向每隔３个孔注１个孔，纵向每隔２个 孔注１个孔，依次而注，最后注满所有的孔。在注 浆时发现浆液从端部溢出，浆液灌满整个回填区 域。 隧道洞口施工见图１。注浆扩散半径见图２。 ３．４套拱 填洞渣至套拱外拱顶高程，然后填碎石土。这样，洞 口的边仰坡几乎不会受到破坏，而且套拱与回填的 洞渣形成整体支护作用，有效地保证了洞口段及边 仰坡施工的安全。在洞口明暗交界处断面稳定加固 锚杆，并铺设钢筋网片，喷射Ｃ２５混凝土，确保洞口 段的安全。 棚 厚 图１李集１号隧道右线六安端洞Ｅｌ（单位：ｃｍ） 图２注浆扩散半径（单位：ｅｍ） ３．５超前支护 在偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工中，一般须进 行超前支护。本隧道洞口采用 ８９ｍｍ热轧无缝钢 管，长管棚注水泥单液浆进行超前支护，导管长 １５ｍ，节长６ｍ、９ｍ，两节之间用套管进行连接，用Ｖ 形对焊，环向间距４０ｃｍ，注浆终压为２ＭＰａ。洞身ｖ １０１ １工程施工技术 １ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 级加强围岩地段采用￣ｂ５Ｏｍｍ热轧无缝钢管超前小 导管注水泥水玻璃双液浆进行超前支护，导管长 ４．５ｍ，环向问距４０ｃｍ，注浆压力为０．８ ａ。 ３．６开挖 待超前支护注浆强度达８５ 后，方可开挖。考虑 处于偏压、浅埋及软弱围岩段，虽已进行超前支护， 但也不能大意，因此，施工时应采用预留核心土开挖 方法，即先沿隧道轮廓线开挖，每循环进尺０．５ｍ～ １．Ｏｍ，待锚喷支护达到一定强度后，再开挖核心土。 开挖外轮廓时，采用人工配合挖机开挖，局部遇到坚 石时，为减少对周边围岩的扰动，采用弱爆破将坚石 振裂后采用风镐开挖。核心土采用挖掘机开挖，局部 坚石采用弱爆破将坚石振裂后挖掘机开挖。 ３．７围岩量测 根据新奥法施工原理，监控量测是隧道施工的 重要环节。对围岩监控量测的目的：①掌握围岩动 态，对围岩稳定性作出评价；②确定支护形式、支护 参数和支护时间；③了解支护结构、受力状态和应力 分布；④评价支护结构的合理性和安全性。在施工 中，通过对围岩周边收敛量测、拱项下沉量测数据的 分析，发现局部地段变形较快并出现细小裂缝，通过 及时修改支护参数，采取了加强支护措施，并及时施 作仰拱，有效避免了安全质量事故的发生。 ３．８初期支护 初期支护采用了常规的锚喷支护，即采用了Ｉｌ８ 工字钢钢拱架，间距７５ｃｍ，用 ２２ｍｍ钢筋环向联 接，钢筋间距ｌｍ；系统锚杆采用 ２５ｍｍ中空注浆 锚杆，长４００ｃｍ，间距７５ｃｍ￣ｌＯＯｃｍ，呈梅花形布置； 钢筋网采用西８ｍｍ钢筋网片，间距２０ｃｍ￣２Ｏｃｍ：喷 射厚度２５ｃｍ厚Ｃ２５混凝土。在施工过程中，因局部 围岩变形，将围岩特软弱地段的系统锚杆改为系统 超前小导管注水泥浆，导管长４５０ｃｍ，注浆压力０．５ ＭＰａ￣Ｏ．８ＭＰａ，增强了支护效果。 ３．９防排水 主要防排水措施：①沿隧道纵向每６ｍ环向设置 １道 ｌＯＯｍｍ弹簧排水管，并在透水管外铺设 ３５０ｇ／ｍｚ土工布和１．２ｍｍＰＶＣ防水板；边墙用三通管 引至水沟排出洞外；②紧贴喷射混凝土表面铺设符 合规范的防水板；根据隧道施工经验，每道工作缝均 设置２条止水带，衬砌混凝土采用Ｃ２５防水混凝土。 ３．１０衬砌 本段隧道均采用Ｖ级加强衬砌，拱墙及仰拱均 设置双层钢筋，混凝土为Ｃ２５泵送混凝土，采用行走 式全液压衬砌台车衬砌。 ４结语 对于偏压、浅埋及软弱围岩隧道施工，应注意以 下几点。 １）施工前首先应制定详细可行的施工方案，处 理好偏压问题，尽量减少偏压对隧道施工的影响。 ２）地表回填注浆应严格按照工序施工，注意注 浆的饱满度，保证松散部位与山体形成稳定的骨架 结构，为安全开挖提供前提条件。 ３）开挖要遵循“超前支护、短进尺、弱爆破、勤测 量、强支护”的原则。 ４）施工中，应将超前支护与锚喷支护紧密结合， 超前长管棚、短管棚均应与型钢钢架联接成整体，才 能发挥更好的联合支护作用。 ５）为保证钢架及锚喷支护的支护效果，要及时 施工隧道仰拱。 ６）要重视洞内文明施工，洞内裂隙渗水及 施工用水要及时引排至洞外排沟，不能有积水浸 泡隧底。 【参考文献】 ［１１铁道建筑技术编辑部．铁道建筑技术［Ｊ］．铁道建筑技术， ２００７，１５９（５）． ［２１易丽萍．现代隧道设计与施工【Ｍ】．北京：中国铁道出版社， １９９７． ［３］ＪＴＪ０４２．９４公路隧道施工技术规范［Ｓ】． 【收稿日期１２００８—０３．０５ 周永明（１９７６￣），男，山西寿阳人，工程师，从事建筑与 土木工程研究，（电子信箱）ｇａ￣ｉａｎｇ１６８＠ｙａｈｏｏ．ｔｏｍ．ｃａ。
