深圳林场软岩大变形隧道施工技术

维普资讯 http://www.cqvip.com 科技信息　０建筑与工程０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００８年第ｌ４期　深圳林场软岩大变形隧道施工技术　王　霖　（中铁十四局集团电气化工程有限公司）　【摘要】文章针对深圳林场隧道浅埋段施工中遇到的施工问题，进行了详细的原因分析和理论计算，对设计中提出的ＣＲＤ法开挖及支护　参数等Ｓ￣＿ｖ－方案进行了优化和变更，使得该隧道的施工难题得以解决，对类似工程的施工有着良好的借鉴意义。　【关键词】浅埋；大变形；荷载；弧形导坑；优化；施工技术　１．工程概况　＝０．４５ｘ２６－￣ｘ［１＋０．１５（１３．０－５）ｘ１８．５ｘ１０３］　深圳市东部沿海高速公路莲塘至盐田段第八合同段由我单位承　＝ｌ５９８４７Ｎ／ｍ　建．主要工作内容为林场隧道出口段。该隧道为三车道公路隧道，采用　式中：ｑ——围岩竖直均布压力（ｋＮ／ｍ　）　新奥法原理设计，单洞净宽ｌ４米，隧道左右线长度合计２７６５米。其中　Ｓ——围岩类别，如属Ｖ级围岩，则Ｓ＝２；　左线长１４００米，里程为ＺＫ６＋６６５～ＺＫ８＋０８５；右线长ｌ３６５米，里程为　一围岩容重（ｋＮ／ｍ　）；　ＹＫ６＋７２０～ＹＫ８＋０８５；合同工期ｌ２个月。　∞——宽度影响系数．　：ｌ＋ｉ（Ｂ＋５）；　进口段长１２６ｍ范围内最大埋深２１ｍ，Ｖ级围岩，围岩为砂岩夹页　ｉ——以Ｂ＝５ｍ的围岩竖直均布压力，Ｂ每增减１ｍ时的围岩压力　岩．全风化（Ｗ４），上部及下部为呈硬塑～半干状粉质黏土，中部夹砂岩　增减率，当Ｂ＜５ｍ时，取ｉ＝０．２；当Ｂ＝５ｍ～１５ｍ时，可取ｉ＝０．１５，当Ｂ＞　风化呈粉砂状，高３～４米，中下部有少量渗水，基底承载力２００ＫＰａ，设　ｌ５ｍ时．可参照ｉ＝０．１。　计采用ＣＲＤ六部开挖法。设计的初期支护为大管棚进洞、超前小导管　判别深埋与浅埋隧道的分界。可按荷载等效高度值．并结合地质　支护，全环格栅钢架（６０ｃｍ／榀）、径向锚杆网喷砼。　条件、施工方法等因素综合判定。按荷载等效高度的判定式为：　２．施工中遇到的问题　Ｈ　（２．０～２．５）ｈ　开始施工时按设计要求施作中８９．长１５ｍ的大管棚，进洞后采用　＝２　５ｘ１５９８４７／１８．５ｘ１０　ＣＲＤ法施工．并按设计要求进行初期支护．在随后的施工中存在以下　＝２１．６ｍ　问胚。　式中：Ｈ　深埋与浅埋隧道分界深度；　（１）钢拱架急速变形，拱顶有坍塌危险。　ｈ。——荷载等效高度ｈｑ＝ｑ／＂／；　（２）钢拱架及衬砌结构整体下沉　ｑ——用式（２一ｌ０）算出的深埋隧道垂直均布压力（ｋＮ／ｍ２）；　（３）施工速度慢，每天不到一个循环，严重制约工期。　ｒ＿一围岩容重（ｋＮ／ｍ　）。　３．对问题的分析　经计算深、浅埋分界高度为Ｈｑ＝２１．６ｍ，该段隧道最大埋深均小于　３．１在ＣＲＤ法施工过程中，３、４部由于开挖断面较大，且夹杂有全　Ｈｑ，故判定该段为浅埋隧道。　风化砂岩，在开挖中须预留核心土，无法设置临时仰拱，钢拱架支护结　４．２浅埋隧道荷载计算　构仍然没有形成一个封闭的受力环，虽中隔壁对拱顶沉降有一定效　当埋深（Ｈ）≤等效荷载高度（ｈｑ）时，按浅埋隧道计算，荷载视为均　果．但无法抑制周边收敛。ｌ、２、３、４部在开挖过程中积累了较大应力，　布垂直压力ｑ为：　在５、６部开挖支护时，应力易集中释放。该隧道为浅埋隧道，来自围岩　ｑ＝￣／ｘＨ＝１．８５ｘ１０￣ｋｇ／ｍ　×２ｌｍ×ｌ０Ｎ／ｋｇ＝３８９×ｌ０　Ｎ／ｍ　＝３８９ＫＰａ　压力远超过地基承载力，从而导致钢拱架急速变形，易导致拱顶坍　式中：ｒ均布垂直压力；　塌。．故在隧道ｌ、２、３、４部开挖完毕后，初期支护及衬砌结构出现整体　ｒ＿一坑道上围岩容重：　下沉现象。　Ｈ——隧道埋深．指坑顶距地面的距离。　３．２由于中隔壁的存在，初期支护无法快速成环．违背了软岩大变　其侧向压力ｅ，按均布考虑时，按下式计算：　形的支护原则。ＣＲＤ法施工工序较多，完成一个断面的开挖及支护封　ｅ＝＾ｙ（Ｈ＋　Ｈ　）ｔｇ２（４５一　）＝１８．５（２２＋０．５×２２）ｔｇ￣（４５—３０／２）＝２０３．５ＫＰａ　二　闭，需要时问较长，无法尽快形成受力封闭环，初期支护不能及早限制　围岩变形，造成拱顶沉降及周边收敛较大。保留的中隔壁造成开挖工　式中：ｅ——侧向均布压力；　作大部分只能采用人工开挖，施工速度较慢，无法保证工期实现。　＾ｙ——围岩容重；　３．３采用ＣＲＤ法开挖，当ｌ、２、３、４部开挖完毕．这时初期支护出　Ｈ——隧道埋深：　现沉降和收敛将无法利用中隔壁对初期支护进行支撑，这样的支撑对　Ｈｔ——坑道高度：　抑制变形起不到较好的效果。　‘Ｐ厂一计算摩擦角，按围岩类别取值。　３．４设计的超前小导管注浆压力较小，无法将浆液注入到岩体，改　选用围岩为膨胀土Ｏ４　一，将相关物理力学参数套入上述公式进　变围岩的物理力学性质。　行计算。　３．５围岩具有弱膨胀性，遇水易成流塑体，自稳能力较差，隧道出　物理力学性质：ｐ＝１．８５　ｍ　现变形及塌方均在出现较大降水后发生．故要利用地表封闭、引排水　凝聚力３０ＫＰａ　渠、集水井等防排水措施保证洞内有一个相对干燥的施工环境。　内摩擦角３０。　３．６径向锚杆和超前小导管长度较短．径向锚杆较短，锚杆的锚固　基底摩擦系数：０．３　端相对较短，对抑制围岩变形作用不大。　边坡率临时ｌ：ｌ永久ｌ：ｌ－２５　４．施工对策　基底承载力２ｏ０ＫＰａ　针对出现的问胚，经过研究分析认为．本段隧道属于典型浅埋软　４．３施工技术措施　岩大变形隧道，设计中考虑的方案不够全面，在浅埋大变形的开挖方　根据隧道围岩受力条件及前期施工过程中出现的问题．针对软岩　案及围岩应力的控制上需要优化施工技术方案。为了变更方案．拿出　大变形浅埋隧道，结合上述的理论计算，我方提出宜采取短进尺、强支　有说服力的论据，在随后的施工中，我方分别提供了浅埋深度的判断　护，环环封闭的施工方法，主要的施工技术措施如下。　及初期支护荷载的理论计算，并提出了如下新的优化方案。　４．３．１开挖方案的优化　４．１浅埋隧道判断　开挖及支护采用上台阶弧形导坑预留核心土法开挖．采用人工配　根据《公路隧道设计规范》（ＪＴｊ０２６—９０），按工程类比法计算围岩　合机械实施。在弧形导坑下部通过增加横向支撑，防止收敛，如局部收　竖直均匀压力：　敛可采用径向支撑减少围岩变形，为保证衬砌厚度，拱顶及边墙预留　ｑ＝０．４５ｘ２　—ｓｘ＾ｙ‘０＝０４５ｘ２　【ｌ＋ｉ（Ｂ一５）＾ｙ１　沉降及收敛量４０ｃｍ　维普资讯 http://www.cqvip.com

科技信息　０建筑与工程０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００８年第１４期　弧形导坑开挖施工顺序如图１所示。　１５０钢管平行焊接．并在端部焊接厚度８ｍｍ钢板，在拱部或周边收敛　过程中，利用这些支撑对周边进行径向或横向支撑。在二台阶和三台　阶底部要设置三根１５０钢管焊接管进行横撑，防止周边收敛。其它部　Ｊ　、　（　。　ｌ　Ｉ　＼。．　２　１登Ｅ　，　一　…卜—　；Ｆ　　……　位可根据围岩收敛变形情况进行必要的支撑。　４－３－３基底加固技术措施　二｝　ｆ１　根据计算得知垂直均布压力ｑ＝３８９ＫＰａ＞基底承载力２００ＫＰａ。这　ｊ是导致钢拱架及衬砌结构整体下沉的直接原因。为此，基底采用旋喷　　桩进行改良，提高基底承载力。旋喷桩桩径采用５０ｃｍ，孔距１．２ｍ，桩深　嵌入风化岩层１．０ｍ。为保证施工质量，在仰拱和边墙浇筑的过程中预　留旋喷桩施作孔．在仰拱施工完毕，砼强度达到７０％以上再进行旋喷　桩施作。　４－３，４防排水技术措施　（１）洞内排水　５ｎ说明－１　二，三台阶侧槽开挖．左侧超前　本图中开挖台阶长度、高度根据施工具体情况调整　１部开挖可边开挖边进行支护施工。　图１　拱部弧形导航开挖施工步骤　４。３。２支护方案的优化　（１）超前支护参数　超前小导管由单排改为双排，长度由３。５ｍ调整为４。５ｍ，环向间距　４０ｃｍ，纵向排距２，０ｍ。鉴于本段隧道为软塑性全风化泥岩，具弱膨胀　性．普通注浆压力效果不好，小导管注浆压力提高至３－５ＭＰａ。通过采　用较大注浆压力改变岩体自稳能力，在拱架周边形成一个受力环对周　边收敛能起到较好的抑制效果。　（２）掘进支护参数　为确保洞内有一个相对干燥的施工环境，使掌子面和边墙围岩不　被水浸泡，洞内设置集水坑集中排水，集水坑采用砼浇筑，防止集水坑　中的水浸泡围岩，同时起到雨季期间洞外雨水冲进洞内，浸泡围岩。　（２）洞外排水　为防止洞外路堑段雨水涌人洞内。在洞口设置两个集水坑，在雨　季期间抽排。在洞顶天沟和洞顶裂缝处要设置引排水渠，在有必要的　情况下对地表改良，防止雨水进入隧道．破坏围岩的自承能力。　４。３。５加强监控量测　将格栅钢架调整为１２０工字钢钢拱架．钢拱架采用冷弯加工．钢　拱架间距由６０ｃｍ调整为５０ｃｍ．连接板采用厚度不少８ｍｍ钢板。工字　增加对地表沉降观测，在地表沿洞轴线设置地表沉降观测点，在　掌子面掘进过程中定期对地表沉降点进行观测，在洞内分别设置拱顶　下沉和水平收敛点．根据规范要求定期对点位进行观测。位移量超过　钢与连接板之间采用焊接．连接板之间采用螺栓连接。纵向连接筋采　用ｑ）２２螺纹钢，环向间距５０ｃｍ，连接筋与钢拱架焊接．确保焊接质量。　规范要求需及时采取措施．防止变形扩大。　钢筋网采用内外双层钢筋网片，网片采用‘ｐ８盘圆，２５ｘ２５ｃｍ。　径向锚杆采用ｑ）２２螺纹钢（部分地段采用自进式中空注浆锚杆）．　长度由３。５ｍ调整为４。５ｍ．纵向间距０．５ｍ，环向间距０。７ｍ。喷Ｃ２０砼　５．实施效果　通过上述的分析和方案的优化，最终通过了设计变更。工程在按　上述的施工方案实施中，未出现大的险情，工程进展顺利，同时加快了　２８ｃｍ，锁脚采用锁脚锚管．锁脚锚管采用‘ｐ４２ｘ４的花管．Ｉ；６．０ｍ，打设　角度与水平方向夹角控制在３Ｏｏ左右．打设完毕后进行小导管注浆．注　浆压力控制在３。Ｏ一５。ＯＭＰａ．浆液采用纯水泥浆，每个钢拱架支座位置　采用４根锁脚锚管。　（３）ｌ￣ｉ时支撑　临时仰拱钢拱架采用三根１５０钢管平行焊接，临时仰拱径向锚杆　采用‘ｐ２２螺纹钢．Ｌ＝３。５ｍ，纵向间距０。５ｍ，环向间距０。７ｍ。喷Ｃ２０砼　２５ｃｍ。　施工进度，收到了良好的效果。ｅ　【参考文献】　［１］黄成光主编．《公路隧道施工》．北京，人民交通出版社，２００１．　［２］重庆交通科研设计院《公路隧道设计规范》（　Ｇ　Ｄ７０～２００４）北京、人民交通　出版社，２００４．　为防止各部在开挖过程中出现变形或收敛，施工过程中采用三根　［责任编辑：韩铭］　（上接第１３５页）工进行廉洁教育，构建起校园廉政文化阵地；　却是一项责任重大、事务繁杂、容易得罪人、容易被人误解的工作．这　第二、经常性的邀请权威专家和公检法干部进学院、进部门、进课　种工作性质就决定了他们几乎没有时间和精力去从事任何教学或者　堂，请他们就党风廉政建设、预防职务犯罪、以及廉洁人生观等主题举　科研工作，他们的收入来源十分单一，他们要比其他教职工忍受更多。　行精彩的专题讲座与沟通互动：　在这种情况下，除了强调奉献精神，薪资待遇的补偿作用和激励作用　第三、以各种形式适时开展印象深刻的警示教育，例如：高校典型　也显得尤为重要。因此，有条件的高校应把对廉政建设的重视．充分体　案例的展出、观看警示教育影视作品和书籍、邀请职务犯罪服刑人员　现在这些岗位的薪酬待遇上，让高校廉政建设工作者能够安安心心的　现身说法等等。四川师范大学就曾经把警示教育的课堂搬到了成都金　干上一阵子。　堂监狱，这种形式的教育活动无疑震撼到了每一位到场干部的心灵：　三、搞好高校廉政建设要靠“双因素”双管齐下　第四、有条件的高校还可研究开设一些与廉政建设有关但又能使　高校是整个国家的希望所在，同时高校又正在成为一个个越来越　学生感兴趣的选修课，并配以一定学分．通过系统的学习，引导大学生　复杂的小社会，因此高校的廉政建设对于整个社会而言就具有特殊而　特别是学生干部树立“贪耻廉荣”的人生观：　典型的意义。高校廉政建设是一项系统工程，这项工程的基础部分和　第五、定期对在廉政建设工作中有突出表现的同志及学生在全校　框架结构就是前面提到的“保健因素”，而这项工程的剩余部分便是前　范围内进行及时且有分量的表彰．大张旗鼓的树立廉政建设的正面榜　面提到的“激励因素”，只有两个因素都做好了，同时起作用，这项工程　样：　才算是做好了，因而绝对不能够孤立的去思考“如何防止下放到高校　３。专业化的人员培训　的权力被滥用”、“如何杜绝学术腐败在高校滋生”等问题的解决．这便　高校内部从事廉政建设的人员大多都是从教学或者其他行政岗　是高校廉政建设的“双因素理论”所要揭示的原理。　：　位轮岗过来的，对于廉政建设中的制度、教育、惩处等工作基本上只能　靠自己在实践中去摸索和学习。因此，如果上级主管单位能针对高校　【参考文献】　廉政建设建立起一套专业化的培训、指导及经验交流机制，就能使各　［１］苏东水．管理心理学［Ｍ］．复旦大学出版社，２００４．　［２］王有玉．对高校反腐败问题的思考［Ｊ］．江苏高教，２００２，（４）　高校的廉政建设更加规范、更能应对越来越复杂的高校环境；同时也　郭惠芳．应严防高校中的腐败问题［Ｊ］．中国监察，２００７，（９）　可以通过这种培训机制提高高校廉政建设工作者的自身价值，帮助他　［３］们找到这份工作与他们自身专长或者兴趣之间的结合点，激发他们对　这项工作的热爱。　４．有竞争力的薪资待遇　作者简介：胡斌；１９７９年７月出生；男；籍贯成都；职称中级；硕士学位：就职　于四川师范大学纪委。　虽然大多数高校廉政建设工作者都是高级知识分子，但廉政建设　［责任编辑：汤静】