湖南交通科技 第３９卷第４期 Ｖ０１．３９ Ｎｏ．４ ２０１３年１２月 ＨＵＮＡＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｄｅｃ．２０１３ 文章编号：１００８－８４４Ｘ（２０１３）０４—０１４６－０３ 超前小导管进洞施工工艺在公路隧道软弱围岩及 土质条件下的应用 邹威波’，钟琨 ，邹澜 （１．湖南省高速公路管理局，湖南长沙４１００１６；２．湖南省怀通高速公路建设开发有限公司，湖南怀化４１８１１６） 摘要：目前在公路隧道设计和施工中，对于软弱围岩及土质条件下，为保证施工安全， 绝大多数采用管棚进洞，但管棚施工费时效低。介绍了怀通高速公路乐安铺隧道在极软弱围 岩和土质条件下采用双层超前小导管进洞的施工工艺及成功经验，可为类似隧道施工借鉴和 参考。 关键词：隧道工程；软弱围岩；土质条件；超前小导管；进洞；施工工艺 中图分类号：Ｕ ４５５．４９ 文献标识码：Ｂ １ 工程及地质概况 约时间和成本，还有利于保护环境。对于因为工作 面需要开挖的少量坡面则采用锚喷支护，锚杆采用 乐安铺隧道位于怀通高速公路第二十五合同段 直径２５ ｃｍ，长４．５ ｍ的早强型砂浆锚杆，按照 绥宁县境内，由中铁二十局承建，单洞全长１ ４２９ ｍ。 １．２ ｍ间距梅花型布置施工。 隧道设计车速８０ ｋｍ／ｈ，双洞四车道，洞口双洞间最 ２．２进洞施工工艺要点 小距离１０．３ ｍ，洞口位于半径Ｒ＝１ １００ ｒｆｌ圆曲线 ２．２．１洞口双层小导管施工 上，隧道净空面积为６４．７ ｍ 。隧道出口段地形为 进洞方案优化后，超前双层小导管施工的相关 凸形顺向坡，下部坡度６５。，上部坡度４５。，坡形较完 参数为：小导管采用外径４２ ｍｍ的热轧无缝型钢 整，上覆覆盖薄层第四系残坡积含碎石粉质粘土，可 管，长Ｌ＝４ ｍ，壁厚４ ｍｍ，环向间距０．４ ｍ，外插角 塑状，下覆为震旦系下统江口强风化至全风化砂质 为ｌＯ。～ｌ５。。为保证外插角无误，施工时设置导拱 板岩，浅黄、砖红、属极软岩，手可扳动捏碎。岩层走 作为定向导管，小导管预注浆采用水泥一水玻璃双 向与隧道轴线夹角近于垂直，岩层层间结合力一般， 液浆，水泥浆水灰比为１：１，水泥标号为４２．５，水玻 节理裂隙发育，ＲＣ＝９．１ ＭＰａ，围岩波速为２ ３４６ ｍ／ 璃波美数为３０，模数为２．４。 Ｓ，岩体破碎，地下水受大气降水影响明显，隧道出水 施工时先对场地进行平整，测量出隧道开挖断 一般为滴水和渗水，仰坡由于强风化层厚度较大，因 面位置，并精确放出开挖线，然后施作第一排和第二 此洞口工程地质条件较差，开挖易失稳。洞口段原 排超前小导管的定向导管，定向导管应该比超前小 设计围岩为Ｖ级加强，采用３０ ｍ长的管棚进洞施 导管大一个型号，两排定向管环向相间布置（如图 工，为节约成本和时间，经业主组织专家、设计代表 １），且保证仰角准确。定向导管施作好后，施作双 等现场勘察论证后改为双层小导管进洞。 层小导管（导管上应有梅花型压浆孔，孔间距 ２ 施工方案 ０．１５ ｍ×０．１５ ｍ）进行超前预注水泥一水玻璃双液 浆（如图２），对原地面和开挖前方进行加固处理，防 ２．１边仰坡处理 止边仰坡坍塌，同时减小开挖时掌子面的挤压变形 从地形地质勘察来看，地形为凸形顺向坡，坡度 及周边围岩的预收敛变形（对于本案中的极软弱围 较陡，且边仰坡强风化厚度较大，开挖易失稳，影响 岩效果更好），有效防止洞室开挖时掉块和塌方，保 进洞施工安全。因此边仰坡的开挖，根据现场实际 证施工安全。在注浆时应注意注浆压力的控制，一 情况对原设计进行了优化，由原设计的大边仰坡改 般保持在０．７～１．０ ＭＰａ，浆液回流后要将压力持续 为近零仰坡进洞，减少扰动，保留原有植被，不仅节 ２～３ ｍｉｎ再关阀门，以保证注浆饱满。 收稿日期：２０１３－１１—２０ 作者简介：邹威波（１９８３一），男，工程师，硕士，主要从事高速公路建设管理。 ４期 邹威波，等：超前小导管进洞施工工艺在公路隧道软弱围岩及土质条件下的应用 １４７ 和黏性土，人工或挖机可直接挖动，不需要放炮。因 此采用环向导坑预留核心土法施工，不仅对围岩的 扰动小，预留的核心土还可以作为工人的操作平台， 同时起到对掌子面的反压作用，减少了掌子面的挤 压变形，从而减少坍方的可能性。另外由于围岩对 水很敏感，容易吸收空气中的水即变为可塑甚至软 塑状态，极易塌方。为减少围岩在空气中的暴露时 间，开挖时采用一榀一榀的进行，开挖一榀（间距 图１超前小导管预注浆施工图 ５０ ｃｍ）立即喷射混凝土进行封闭支护。同时对钢 砼作为镁口处理 图２双层小导管及边仰坡施工剖面 ２．２．２明暗交界处施工 明洞和暗洞交界处的施工是隧道防水的关键， 本隧道中采用暗洞延长处理，即在明洞上方将初支 延长２榀钢拱架并用喷射混凝土进行喷实，再在初 支混凝土上面覆盖防水板填土夯实。一是喷射混凝 土的防渗效果比二衬混凝土好；二是明暗洞位置的 二衬混凝土施工缝在初支遮挡之下，相当于增加了 二道防水层，可以非常有效的防止渗水，这一点在怀 通高速其他隧道应用中已得到实证，效果良好，为后 期的养护减少很大麻烦，也节约养护成本。 ２．２．３洞身开挖及支护施工 洞身洞口段设计围岩为Ｖ级加强类，相关支护 参数如下：初期支护为（／）２２组合锚杆（长３．５ ｍ，间 距０．５ ｍ ｘ ０．８ ｍ）＋嘶．５钢筋网片（间距０．１５ ｍ Ｘ０．１５ ｍ）＋Ｉｌ８工字钢（间距０．５ ｍ）＋Ｃ２０喷射混 凝土。二次衬砌为５０ ｃｍ厚Ｃ２５钢筋混凝土。辅助 施工措施为超前小导管Ｌ＝５ ｍ，环距０．４ ｍ，排距 １．５ ｍ。设计图纸建议采用ＣＤ法施工，因现场条件 所限，实际施工采用环向导坑预留核心土法施工，一 个循环施工顺序为：超前支护一环向开挖一出渣一 初喷混凝土一架立拱架一安设锚杆并铺设钢筋网片 一喷射混凝土一超前支护。 １）上导开挖支护：上导的开挖必须在做好超前 支护的情况下方可进行，由于本案中围岩为极软岩 拱架拱脚处进行加固处理，将原设计每侧２根直径 ２２螺纹钢的锁脚锚杆变为外径４２ ｍｍ，壁厚为 ４ ｍｍ的小钢管注浆，增强拱脚处的支护，以防止拱 架落到软弱围岩上或悬空时，初支发生大变形甚至 坍方，影响施工安全。同时开挖过程中，根据渗水情 况，在离两侧拱脚一定距离（不小于１ ｍ）处设置了 纵向截水兼排水沟，排渗水和钻挖时的施工用水，保 证拱脚位置水敏感性强的软岩基础的干燥性，防止 拱脚基础因水浸泡软化，承载力降低。 ２）下导及仰拱施工：本案中为保证支护结构尽 早成环，合理受力，上下导及仰拱间距始终保持在５ —１０ ｍ，为防止两侧同时悬空，不利于结构承载，下 导坑采取左右两侧错开开挖支护，开挖一榀支护一 榀，同时将洞口２０ ｍ仰拱增加１１８工字钢与下导钢 拱架接顺，使初支钢支撑封闭成环，改善受力性能。 仰拱施工时要避开雨季，以防止基础承载力不够或 者顶部围岩自稳能力变弱后发生大变形或坍塌。 ３）洞身防排水及衬砌施工：洞身防排水是在二 衬和初期支护之间铺设防水板，对于水量较大的采 用在防水板背后挂环向弹簧排水管，同时二衬混凝 土采用防水混凝土，抗渗标号不小于ｓ８，沉降缝位 置设橡胶止水带，且在二衬施工缝位置将原设计的 中埋式膨胀止水条优化为背贴式止水条，以利于施 工，保证施工质量。二衬混凝土的施工，原设计图纸 要求二衬和掌子面的距离保持在１５０ ｍ左右，考虑 到进洞支护情况，本案采取衬砌紧跟的原则，并以测 量的周边位移和拱顶沉降位移的收敛情况为依据， 来科学选择二衬的施工时问，保证结构安全。 ３ 结语 软弱围岩及土质条件下，采用双层超前小导管 进洞应该结合围岩强度、节理裂隙发育程度、地下水 影响、夹层或者软弱结构面影响及天气条件等多种 因素综合考虑。本案中，在软弱围岩及土质条件下 成功实现近零边仰坡小导管进洞，既是一次科研实 １４８ 湖南交通科技 ３９卷 践，也是一次技术创新，取得成功的关键，应有以下 整，既经济，又保证了施工质量和安全。 几点经验值得借鉴： １）在软弱围岩及土质条件下，公路隧道采用近 参考文献： 零边仰坡双层小导管进洞施工是完全可行的，跟管 ［１］关宝树．隧道力学概论［Ｍ］．成都：西南交通大学出版社，１９９３． 棚相比，不仅大大节约工期，而且还很符合经济环保 ［２］钱东升，谯志清．公路隧道施工技术［Ｍ］．北京：人民交通出版 社，２００３． 的理念。 ［３］ＪＴＪ ０４２—９４，公路隧道施工技术规范［Ｓ］． ２）利用好天气条件，对于软弱围岩，尤其对于 ［４］卢义玉，陈凌云，等．锚喷支护及小导管注浆在隧道坍方段中的 本案中水敏感性强的极软岩和黏性土来说，是采用 应用［Ｊ］．重庆：重庆大学学报，２００９（５）：５７３—５７６． 双层小导管进洞成功的重要因素之一，对于不是控 ［５］尹利军，郇霞，等．新奥法在隧道坍方中的应用［Ｊ］．铁道建 制性工程或者必须抢工期的隧道，可以选择好进洞 筑，２００７（１２）：５３—５５． 时间安排，避免在雨季进洞，既安全又降低成本。 ［６］张金刚，张振仪，等．浅埋、偏压、围岩软弱的连拱隧道塌方处理 技术［Ｊ］．铁道勘察与设计，２００４（４）：６３—６６． ３）施工工艺得当，本案在进度上采用稳而慢， ［７］关宝树，国兆林．隧道及地下工程［Ｍ］．成都：西南交通大学出 一榀（５０ ｃｍ）一个循环，在支护上采取变而快的策 版社，１９９９． 略，根据围岩好坏局部变化工字钢和锚杆间距，并快 ［８］．软弱围岩隧道施工技术［Ｊ］．西部探矿工程，２００５（１）： 速喷射混凝土进行封闭，既保证快速形成整体受力 １２０—１２１． 结构，可立即承载，又防止因围岩裸露时间过长而受 ［９］关宝树．隧道工程设计［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００３． ［１０］来弘鹏，谢永利，等．地表预注浆加固公路隧道浅埋偏压破碎围 潮强度降低，对于预防掉块，甚至塌方有很好效果。 岩效果分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００８（１１）：２３１０— ４）重视监控量测结果，并根据监控量测结果， ２３ｌ５． 对初期支护的参数和二衬的施作时间进行动态调 （上接第１２３页） 质量和安全的重要保障。 制度，确保所施工的每一个项目都在受控范围内。 ２．３交（竣）工验收阶段的质量控制 对于工序的交接检查，要做到坚持上道工序不经检 桥梁工程竣工后的质量控制主要是监督检｝贝４， 查验收不准进行下道工序的原则，经检验合格后签 对于施工单位而言要做好完善、正确的竣工资料，准 署认可才能进行下道工序。例如桥梁上构悬臂现浇 备最终竣工移交备案，另外还需做好桥梁动、静载试 箱梁施工过程中的报验程序：①移出挂篮后，底模 验等试验的准备工作，配合专业、权威的质量检测机 板经过打磨清洁后质检合格报监理验收，经监理验 构做好竣工验收工作，确保工程使用寿命和质量目 收同意才允许扎底板钢筋。②底板钢筋绑扎完成， 标得以实现。对于不合格分项工程，要及时返工复 施工员技术员自检合格报质检科，由质检员检验合 测，确保所有检测数据满足相关规范和设计要求，达 格后报监理处，经专业监理工程师检验验收后，才允 到项目投入使用后质量合格的目标。 许装内模。③内膜完成后开始安装顶板钢筋前要先 验顶板模板，经质检人员检验合格后报监理工程师 ３ 总结 检验。④开始安装顶板钢筋，在完成顶板钢筋后先 做好质检工作，不仅能够保证项目工程的施工 由施工员技术员自检，自检合格后报质检科，再由质 质量和安全，还能大大地节省工程的成本。质检人 检人员检验，质检员检验后报监理部门，经专业监理 员必须对工程从开工放样到每道工序的操作直至该 工程师检验同意后才允许下一步混凝土施工。⑤混 项工程竣工交验期间的每一道环节进行检验，随时 凝土施工时，要严格按照施工方案及相关技术要求 纠正和处理潜在的质量安全隐患，使工程满足设计 从混凝土、振捣、装模、拆模等多方面严把好质量关， 及规范的要求。因此，在实际的施工过程中必须充 确保成品无蜂窝 麻面等外观缺陷，拆模后成品养护 分认识到质检工作的重要性，进行科学的管理，让质 工作必须同步跟进。⑥混凝土浇筑完成７ ｄ后开始 检工作在工程的施工质量控制中起到最大作用，为 张拉、压浆。整个６道程序具备完善的质检程序，并 业主、为社会打造出优秀的工程项目。 且严格按照制定的程序来进行施工操作，这是施工
