浅埋砂层隧道施工关键技术汇.doc

浅埋砂层隧道施工关键技术 摘要：结合大断面浅埋砂层隧道洞室变形量大，稳定性差的特点，经过实际工程的实践和探索，总结了砂层隧道施工的关键技术，并分别作了论述，以期为砂层隧道施工积累经验。 关键词： 大断面隧道，砂层，超前支护，施工 1、工程概况 1.1 工程地质 干庆隧道地处山西闻喜县境内，设计为单洞双线黄土隧道，总长6693m,是大西客运专线五条重点隧道之一，地形起伏较大，最大高差约为261m。隧道通过区范围内地层岩性变化大，地质情况较复杂，出口端表层为第四系上更新统坡、洪积（Q3dl+pl）新黄土，细砂层，中间为第四系中更新统冲洪积（Q2pl）老黄土，细砂、粉砂层，下伏上第三系新统（N2）粉质粘土，粉砂、细砂。隧道洞身穿越部分多夹有细砂层，细圆砾土，层间结合差，开挖后易发生剥落，而产生坍塌。 1.2水文地质 隧道区有少量第三系孔隙水，雨季施工富水量可能增大，易汇聚不同岩层分界面处，在隧道中应引起重视。 2、浅埋砂层隧道稳定性特征　　由于隧道开挖扰动的影响，围岩中的原始应力平衡状态被破坏，应力产生重分布，岩体的受力状态改变，致使岩体的强度降低，承载能力下降。当二次应力值大于岩体强度时，岩体发生塑性变形，形成围岩松动圈，隧道发生内空收敛变形。浅埋砂层隧道，由于上覆地层较薄，开挖引起的变形极容易诱发地表下沉和围岩大变形。又由于砂层的物理力学性质较差，开挖后围岩自身难以形成支撑环来维持洞室稳定，若施工方法和支护加固措施选取不合理，易造成隧道围岩变形过大，引起围岩坍塌破坏，甚至冒顶。 3、砂层地质中初期支护施工方法 3.1超前支护 3.1.1水平旋喷桩超前预支护 水平旋喷桩是通过水平钻机钻杆、喷嘴把配制好的浆液喷射到土体内, 高压喷射流以巨大的能量将土体射穿, 并在做缓慢旋转和进退的同时切割土体, 强制土颗粒与浆液搅拌混合, 混合浆液凝固后, 便形成水泥土柱状固结体, 即水平旋喷桩。旋喷形成桩土体相互咬接以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷桩帷幕体, 可起到防流砂、抗滑移、防渗透的作用。 由于注入水泥浆在粉细砂层中扩散效果不佳，呈线性分部，不能对砂层起到固结作用，与常规的大管棚超前预支护技术相比，水平旋喷桩技术在防流沙方面具有更高的安全性，施工进度好，成本较低等优势。 本工程设计水平旋喷桩沿隧道断面外侧, 设置在隧道上半断面（砂层中），每500 mm （桩心距）均匀布置一个桩径为600 mm 的旋喷桩，咬合厚度10cm，由于钻杆刚度不够，如果桩长度太长，桩的底部在钻杆的自重作用下会逐渐向下方偏移，最终侵入开挖轮廓线内而失去作用，故施工中设计桩长12 m, 纵向搭接长度2m，近水平方向布设,形成圆拱。 旋喷技术参数：旋喷注浆压力20～25 MPa, 后退速度20 cm/ min~25 cm/ min, 旋转速度20 r/ min~ 25 r / min; 喷嘴个数及直径: 双喷嘴, ??2. 5 mm~ ??2. 8 mm。水泥采用P. O42. 5R 普硅水泥, 按水灰比w:c=1: 1 配合比配制、拌和。 3.1.2 超前小导管 从开挖后暴露出来的情况看，水平旋喷桩桩体质量均匀、稳定，加固效果可靠。在充分利用水平旋喷桩刚度和强度的前提下，发挥超前小导管的灵活性，将两则较好的结合，施工中超前小导管由原设计1200范围调整至1800，每3榀施做一环改为每榀一打,长度为2m/根～3m/根,局部环向间距加密,调整为10 cm/根~20cm/根。 3.2开挖方法 由设计的三台阶临时仰拱法改进为短台阶预留核心土弧形开挖法，上台阶长度不超过4m，中部台阶分为中上、中下两个台阶，两个台阶长度均为1.8m，下台阶长度不超过3m，仰拱距离掌子面不超过16m,台阶连接处安设I20b临时横撑，必要时增加竖撑。并且在开挖过程中短区段人工开挖，减少对围岩的绕动，尽量缩短围岩的暴露长度，开挖与喷射混凝土交叉作业，有漏砂处及时插入木板并喷射混凝土封闭，确保砂子不漏不掉，避免致密砂层扰动后形成松散压力。 3.3初期支护 洞身设计围岩级别为黄土Ⅴb，支护参数为：全断面设置I25a工字钢钢架，间距0.6m/榀，喷射C25混凝土35cm，拱墙设置φ8钢筋网，网格20cm×20cm，台阶连接处由原设计的4根锁脚锚管加强至6根，长度4m，并且在上、中台阶拱脚也用槽钢支垫，施工过程中进行倒用，通过这些措施有效地减少钢架下沉。 根据现场施工信息反馈，砂层地段不能采用设计的湿喷工艺，原因：①湿喷准备工作时间较长，由于砂层自稳能力差，不能及时封闭开挖面②湿喷混凝土初凝时间较长，不能及时起到支护的效果③湿喷的风压较干喷略高，对砂层扰动更大。由于湿喷在砂层段施工中具有明显的不足之处，故将原设计湿喷工艺调整为干喷。 3.4步距控制 根据砂层段