仰口隧道大跨度浅埋段施工方法

仰口隧道大跨度浅埋段的施工方法

摘要：仰口隧道是青岛滨海公路北段的控制工程，分左右线，右线全长3888m，我单位承担右线

进口1946m的施工任务。其中yk57+750～yk57+850的施工，埋深最浅，对隧道施工影响最大。在

施工过程中，我单位采取“环向切槽，预留核心土”施工与加强超前支护相结合的方式顺利的通过 了浅埋地段。

关键词：浅埋地段；洞内加固；施工方法 一前言

近年来随着国家经济实力的日益强大，正在加大基础设施建设的投入，铁路、公路等交通工程建设正在全国范围内飞速展开。隧道做为一种专门的地下通道，在交通工程中越来越被广泛的应用，近年来尤其是大跨径、4～5km以上的长隧以及跨海通道正在一些地区展开施工。而所有土建工程中，对地质情况依赖性最大的就要算隧道工程了。在修建时要穿过各种各样的复杂地质条件，难度较大的应该是浅埋地段的施工。因此研究隧道在浅埋地段的施工方法，有着十分重要的意义。 二 工程概况

青岛滨海公路仰口隧道地处青岛市崂山区王哥庄镇，全长3888m，为山东省公路隧道第一长隧。隧道沿途地形较起伏，海拨

高程在133～434m，相对高差达301m，高差较大，山体受构造抬升而隆起，侵蚀剥蚀作用强烈，山峰尖峭，山坡陡峻，多呈尖脊状，地表植被较发育，松林密布，灌木丛生，北东向构造中的次级构造反映比较明显，导致破碎带、断裂、北东向节理密集带等不良地质段较多，岩性主要为花岗岩。隧道yk57+750～yk57+850段为超浅埋地段，如何顺利的通过此地段是该隧道施工的重点与难点。 三 yk57+750～yk57+850超浅埋段的施工的特点 ⑵围岩差、裂隙发肓

河流周围为山洪冲积的块石及砂粒石堆积体，在该段施工时河水顺着堆积体内的缝隙下流，形成隧道涌水，涌水将堆积体之间的砂粒石带走，使堆积体更加疏松，容易引起隧道坍塌。 ⑶山洪冲刷，增加覆盖层压力

该段施工时恰逢雨季，山洪对地表的冲刷产生的冲切力，增加覆盖层荷载，会使堆积体更加不稳定，增加隧道施工的难度。 ⑷水位降低，水井干涸，影响当地水环境

隧道涌水将会降低地表水位，使隧道周围的水井干涸，这将影响到下游村庄数百人的生产、生活用水，破坏当地居民的生活环境及当地水环境。因此，该段施工时，如何保证隧道不坍塌及确保地下水位不影响生活环境是本隧道施工的另一个难点。 四 施工方法 1、加强超前支护

yk57+750～yk57+850段为超浅埋地段，在支护体系上应该加强超前支护，才能有效的改善地表覆盖层的密实度，加强超前支护如下：

超前支护采用超前小导管，布置于拱部。长3.5m，用φ40水煤气管制作，环向间距20cm，纵向1.5m一环，两环之间梅花形布置，每相邻两根的外插角不一样，分另为10°和45°以增大注浆范围和减少外插角一样时因间距过密而形成软弱层

①加强洞内围岩量测，随时掌握围岩变形情况，设置地表观测点，及时了解地表下沉情况

②开挖时短进尺，尽量以人工配合反铲挖掘机开挖，遇到孤石采用小炮刷炮，严禁扰动围岩。

③注水泥—水玻璃双液浆堵水，严禁地表水下渗，即可保证当地水环境，还能减少因地表水下渗带走孤石间填充物而引起的疏松。

④支护及时，每开挖出50cm后，及时进行支护，根据围岩变形情况，必要时设置临时仰拱。

2、“环向切槽，预留核心土”的施工工法

一般ⅴ级围岩的施工大多采用较保守的双侧壁导坑法（即“眼镜法”）施工。其施工顺序如下：

①施工两侧上导坑拱部φ32小导管注浆超前支护，开挖支护左右侧上、下导坑。左侧上下导坑均超前右侧上下导坑2～3m。每侧

上导坑超前下导坑4～6m。

②施工中导坑拱部φ32小导管注浆超前支护，开挖中部上、下导坑。上导坑超前下导坑4～6m，中部上导坑落后于两侧下导坑2～3m。

③待喷射砼混凝土初期支护沉降及围岩收敛结束后，在初期支护后注浆，使初期支护与地层紧密结合。浆液采用水泥砂浆。 ④注浆体达到强度后，合理布置拆除步长，拆除洞内临时支护，每次拆除4～6m。拆除后立即浇注仰拱砼，仰拱超前洞身衬砌20m左右。

⑤在喷射混凝土表面进行找平，铺设防护水层后全断面一次性浇注二次衬砌。拱部2/3范围内设3根注浆管，每9m进行一次压浆，保证初期支护与二衬之间密实。 其工艺流程如图3所示。

“眼镜法”施工是大跨度隧道在软弱围岩施工中使用的常规方法，其指导思想就是将大断面隧道分割成小断面的隧道进行施工。但经过研究后发现“眼镜法”施工在仰口隧道中不适用，主要表现在：

⑴“眼镜法”施工进度缓慢，保证不了业主工期的要求。 ⑵“眼镜法”工序繁多，施工节点较多，对工艺组织要求较高，各工序之间相互制约，相互干扰，虽然能保证隧道不坍塌，但质量、安全隐患较多，增加管理难度。

⑶施工成本较高，仅“临时支护安装拆除一项”就近100万的直接成本。

因此，不管从工期角度还是从成本角度来说，必须找到一个合适仰口隧道浅埋地段的施工方法。经过经济技术分折后决定采用“环向切槽，预留核心土”的施工工法，其工艺如下： ①施工放样：测量班利用全站仪，根据三维坐标放出开挖轮廓线。

②环向切槽：掘进班根据所放的轮廓线，开挖出切槽。开挖时以人工用风镐开挖为主，尽量避免对围岩的扰动，保持围岩的原始应力状态。遇到孤石用小炮刷炮。环向切槽深度为50cm。 ③切槽部位的支护：利用核心土作为施工平台，快速的对切槽部位进行支护，根据设计，支护采用i22工字钢架双层钢筋网及超前小导管组成的强支护体系，在施工时要注意，超前小导管与工字钢架的连接要焊接牢固。工字钢架要立于稳固的基础上，锁脚锚杆要深入稳定的岩层，在不具备条件时，锁脚锚杆采用至少3对φ32水煤气管制成钢花管，长度为3.5m，并进行注浆处理。锁脚锚杆与工字钢架之间要焊接牢固，严禁采用点焊。

④核心土的施工：核心土施工技术要求不高，土方时利用反铲挖掘机装土，自卸车运土，遇到石方时，可以采用爆破开挖。 ⑤下导左侧导坑的施工：当上导距下导超过20m时对下导进行开挖，为了保证不影响上导的施工，下导采用左右分部开挖。为了

加快下导的开挖，对下导开挖时预留光爆层，又因为上导的开挖为下导开挖提供了临空面。这样下导开挖时就可以放较大的炮，增加每个循环的进尺。

⑥下导预留光爆层的开挖：下导导坑的掘进为光爆层提供了临空面，因此光爆层的开挖会有较好的光面效果，但在施工时要及时把上导的钢架顺接下来，以减少拱架悬空的时间。在土质地段，光爆层开挖要左右交替，预留马口，上一马口不支护起来，不能开下一个马口。

环向切槽，预留核心土的施工技术有如下特点：

⑴第一次开挖量小，采用人工手持风镐开挖为主，松动小爆 破反铲挖掘机为辅的开挖方法，减少了对围岩的扰动，最大限度的维持了围岩原始应力状态。

⑵出碴时间短，有利于尽快的采取措施，稳定围岩。 ⑶开挖高度仅为1m-0.5m，不易引起正面塌方，万一某一部位塌方，核心土可做为工作的平台，利于塌方处理作业。

⑷先行开挖环行空间，为核心部位的钻爆开创良好的减振条件，保护周边围岩的稳定性，起到很大的作用，效果良好。 ⑸下导预留光爆层，在开挖导坑时可以不考虑下导的支护，同时由于上导提供了爆破的临空面，可以加快下导的掘进。 ⑹预留光爆层的施工，最大限度减少了对下导围岩的扰动，有利于隧道的稳定。

实践证明“环向切槽，预留核心土”的施工工法是适合仰口隧道大跨度浅埋段的施工方法。不仅有效的防止了坍塌，保证业主要求的工期，日进尺达到3m，是“眼镜法”的6倍，节约了施工成本。 五 注意的问题

①软弱围岩施工时尽量减少放炮开挖对围岩的扰动，能保持围岩受力的均量性，增加围岩的稳定性。

②支护时，在围岩发生变形时主动支护，能有效的减少围岩的变形，避免坍塌。 六 结论

仰口隧道浅埋段施工处理方法得当，使施工进度大大提高，且未出现任何质量事故。实践证明“环向切槽，预留核心土”的施工工法是适合仰口隧道大跨度浅埋段的施工方法。不仅有效的防止了坍塌，保证业主要求的工期，日进尺达到3m，是“眼镜法”的6倍，节约了施工成本。