中交第三公路工程局第二工程有限公司 北京市 100000
摘要：青藏高原地区山、谷及河流相间，地形破碎，山体地质受冲刷和地表风化对隧道围岩造成较大影响。羊八井1号隧道进口粉砂层地质开挖过程中宜发生坍塌和存在较大的安全隐患。从开挖方法及初期支护形式等方面进行深入研究与探索，对工程质量、控制成本、保证现场施工安全、加快施工进度取得较为理想的效果，同时更好促进公路隧道不良地质施工技术快速发展与进步。
关键词：公路隧道；粉砂层；施工方法
一、工程概况
羊八井1号隧道左洞起止桩号ZK3786+740～ZK3788+005，全长1265m；右线起止桩号K3786+720～K3788+040，全长1320m。进口均处于山前斜坡地带，隧道范围内中线高程 4270.0m～4518.0m，最大高差约248m。山体自然坡度25°～55°，植被稀疏、主要以高原草甸为主。
羊八井1号隧道进口段埋深3-30m，洞身围岩主要为灰黄色的粉砂土及砂砾土为主，结构比较疏松，右侧拱脚为白色细砂，并且逐步向左侧及拱顶方向发展，向下开挖至拱脚均为纯细砂。
粉砂层受扰动即滑坍，极不稳定，在开挖过程中易出现失稳、垮塌，在无预防整治措施下会破坏初期支护，危及设备、洞内人员安全，严重的导致冒顶，处理十分困难。同时粉砂对水泥浆液扩散较差，固结困难。
二、粉砂层隧道施工方法
根据羊八井1号隧道进度地质围岩状况，对粉砂层隧道施工采取洞身地表加固、超前支护、开挖方式、洞内支护、仰拱加固等措施保证隧道施工工程质量和隧道洞内，保证隧道施工安全。
2.1地表加固
洞身开挖前需保证洞顶粉砂层的稳定性，防止洞顶坍塌和冒顶。在羊八井1号隧道进口粉砂层段范围内地表采取预注浆加固处理，隧道左右洞横向注浆宽度为隧道中线两侧各12m，对隧道洞身轮廓外10m范围内形成加固圈。
地表加固注浆管采用Φ76 注浆导管（壁厚 4mm），浆导管从地表以下所有导管均需注浆，采用水泥浆液，水灰比 1：1，水泥标号不小于425，灌浆浆液浓度由稀到浓，压力由底到高，逐级变化。
为保证注浆浆液扩散效果和保证注浆压力，地表注浆前进行导管间距和注浆压力试验。确定注浆导管地表埋深小于等于3m时，管口段50cm范围钢管不开口；地表埋深大于3m小于等于12m时，管口段2m范围钢管不开口；地表埋深大于12m时，仅在钢管底部10m范围内进行开口，在隧道洞身轮廓外10m范围内形成加固圈。导管间距为 1m*1m，梅花状布置，注浆压力 0.5-1.5MPa。
2.2超前支护
粉砂层极不稳定，受扰动坍塌严重，为保证洞身开挖人员的安全，洞身开挖前沿洞身纵向增加超前支护。超前支护采用Φ42超前注浆小导管，导管前端加工成锥形，尾部焊接φ6钢筋加劲箍，长度3m，纵向间距 1.2m，环向间距 30cm，以7-20°外插角打入围岩，尾端固定在钢拱架上。超前小导管注浆采用水泥浆液，注浆压力 0.5-1.5MPa，水灰比 1：1，水泥标号不小于425。
2.3洞身开挖
洞身开挖严格遵守“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤测量、早封闭”的原则。为减少掌子面的扰动，控制地表沉降。洞身开挖采用CRD法开挖，主洞、导洞按照上、中、下三台阶施工，中下台阶之间采用临时仰拱加固措施。开挖顺序为①→②→③→④→⑤→⑥，导洞、主洞内上、中、下台阶错开间距3-5m，导洞、主洞掌子面错开距离15m。
侧导洞初期支护临时钢拱架在主洞初期支护钢拱架闭合且变形稳定后方可进行拆除，每次拆除长度不大于15m。掌子面掘进之前必须完成前一循环的注浆作业，待前一循环的工序完成，尤其是系统注浆小导管施工完毕，浆液固结之后，再进行下一循环的施工。
粉砂层地基承载力较低，隧底仰拱开挖后，地基承载力未达到设计要求。为减小对仰拱基底地层的扰动，同时防止仰拱基础开挖换填造成初支收敛，地表沉降。仰拱基底采用Φ76注浆导管固结，导管间距100cm×100cm，管口段40cm不开口，梅花状布置，导管长度根据地质情况确定。
现场采用钻探方式确定粉砂层厚度，保证注浆钢管穿过细砂层2m。注浆采用水泥浆液，注浆压力 0.5-1.5MPa，水灰比 1：1，水泥标号不小于425，注浆压力 0.5-1.5MPa。
2.4洞身支护
粉砂层隧道施工初期支护必须保证支护结构的承载力和抗稳定性。为提高洞内钢拱架受力和稳定性，型钢拱架和中隔墙采用I18工字钢，在上台阶增设2根2.5m长的Φ42小导管锁脚锚管（单侧2根），中、下台阶主洞侧壁锁脚采用2根Φ76导管（单侧2根），长度6m，中隔墙采用Φ42锁脚锚管，长度3m单侧2根，钢管内注入1：1水泥浆进行固结。
为保证洞身外侧粉砂层的稳定，减小拱顶沉降和洞身收敛。系统锚杆采用φ42注浆小导管，长度L=4.0m，间距10cm*10cm，梅花型布置，小导管注入1：1水泥浆对洞身环向进行加固。
三、监控量测
粉砂层隧道施工前应制定监控量测方案，首先对洞顶注浆后地表布置监控测量点，洞身开挖后及时对拱顶、拱腰布置测量点，测量点必须满足隧道监控量测规范要求。
对隧道塌方范围进行定时、定位观测，随时掌握塌方体动向，并将现场数据进行回归分析，以便对围岩稳定进行分析，修正和完善施工处置方案，并制定相应的应急方案。
四、施工体会
4.1为保证隧道施工的安全，加快施工进度。粉砂层隧道开挖必须选择合理的开挖方式，随挖随支，衬砌紧跟，尽量缩短衬砌与开挖距离，减少围岩暴露时间，尽可能减少对洞内粉砂层的扰动。
4.2 CRD开挖方式每部开挖后的临时支护体系都是闭合的承力环，这就要求承力环各部分施工质量都要保证。
4.3粉砂层隧道施工时应时刻观察洞顶地表裂缝、洞身支护裂缝等问题，发现问题时及时调整施工方案，加强施工支护或进行超前支护。
4.4对位于粉砂层隧道应及时施做仰拱和封闭钢架，并加强钢拱架的固定，提高钢拱架的稳定性。
4.5粉砂层隧道产生塌腔时，必须保证塌腔初支背后空洞回填密实，初期支护后需及时扫描空洞。空洞产生时及时采用轻质材料进行回填，防止遗留质量、安全隐患。
论文作者:刘申品
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第21期
论文发表时间:2019/7/9
标签：隧道论文; 导管论文; 注浆论文; 地表论文; 浆液论文; 围岩论文; 超前论文; 《建筑模拟》2019年第21期论文;