关于望垄江隧道软弱围岩地段偏压施工方案

关于望垄江隧道软弱围岩地段偏压施工方案

2011-06-23 14:28:58 来源：中华铁道网

望垄江隧道是汝（城）郴（州）高速公路一个重要通道，但是隧道洞顶山体的偏压给隧道带来较大的安全、质量隐患，威胁着高速公路的正常运营。本篇通过对隧道偏压因果分析，介绍了处理隧道偏压的综合施工方法、施工工艺及相应参数。

（作者：湖南省高速公路建设开发有限公司 刘坤 ）

摘要: 望垄江隧道是汝（城）郴（州）高速公路一个重要通道，但是隧道洞顶山体的偏压给隧道带来较大的安全、质量隐患，威胁着高速公路的正常运营。本篇通过对隧道偏压因果分析，介绍了处理隧道偏压的综合施工方法、施工工艺及相应参数。

关键词： 软弱围岩 偏压 管棚 一、工程概况

望垄江隧道是汝郴高速公路（厦门至成都高速公路湖南界内）一座双连拱隧道，隧道起讫桩号K62+610~K62+930，。开挖断面宽度12m，高8.60m，设计时速80km/h，纵面线型为单向i=+2.8%。

隧道右洞郴州端(K62+877~K65+925)，坡面较陡，岩层倾向与坡面岩层同向，主要是第四系全新统(Q4)系，多为小块石夹土，围岩组织结构完全遭到破坏，岩性软，岩层极不稳定，自然坍塌现象严重。此段山体左侧为挖方路基，右侧山体对隧道产生偏压较严重；右幅洞室承受山体的自重荷载较大，自重荷载对隧道产生较大的剪应力作用；造成整个隧道受到单向力作用，易造成整个隧道矢稳，发生严重的工程质量事故，威胁着高速公路的正常运营。

二、具体分析山体偏压对双连拱隧道产生影响 （1） 造成隧道中隔墙矢稳

由于整个山体的自重力全部作用在隧道左洞室，且此段围岩状况较差，那么整个山重荷载将全部作用在它的永久支护体上，即隧道二次衬砌上。图示分析

由于F?1>>F11，将导致中隔墙受力不均衡，左侧的剪应力相对较大，整个中隔墙将会失稳，将导致中隔墙墙开裂，或者是中隔墙基地的倾陷。

中隔墙在连拱隧道施工中起到关键作用，一旦中隔墙出现质量问题，整个隧道将受到致命影响，而且中隔墙质量问题是无法弥补的。因此对解决问题的根本办法还是对隧道偏压问题的处理。

（2）隧道偏压对洞身影响

由于望垄江隧道洞身受到承载力相差较大，特别是左洞室，整个洞室受力极不对称，支护结构承受显著不对称的围岩压力，将造成支护结构开裂，整个隧道净空断面产生变形。

因此，隧道偏压的处理将是一个关键，将关系到整个隧道质量能否达标的关键。 三、处理措施

本方案采用管棚支挡及边坡部分注浆处理相结合的方法进行加固处理，保证隧道开挖后，山体减少对隧道的侧压力。

1、管棚支护（长度40m）施工

管棚工程是在隧道开挖之前沿隧道开挖断面外轮廓以一定间隔与隧道平行钻孔，插入注浆花管。再从注浆后的注浆导管内充填砂浆，来增加钢管外围岩的抗剪强度，并使钢管与围岩一体化，由管棚和围岩构成棚架体系。其效果可归纳为：

梁效应，因钢管是先行设置的，在掘进时，钢管在掌子面及其后方的支撑支持下，形成梁结构，以防止围岩的崩塌和松驰。

加强效应：钢管插入后，压注水泥浆，加强钢管周边的围岩。 1.1望垄江隧道管棚的配置和施工方法

望垄江隧道是由Ф70、Ф108双排导管组成的管棚结构，Ф108管在内侧，Ф70管外侧，长度均为40m。其具体施工工艺为：

Ⅰ、为保证钻孔放样，在明洞衬砌外设80cm厚C25钢拱架套拱，套拱纵向长2.0m。 Ⅱ、设周边侧设钻孔点位置， Ф108、 Ф70管环向间距均为40cm。

Ⅲ、配置潜孔钻机，打入Ф108、Ф70钢花管，仰角均为1°。注入水泥—水玻璃双液浆，浆液扩散半径不小于0.25m。

Ⅳ、清除导管内水泥浆液； Ф108管内充填砂浆，充填砂浆Ф108管环向间隔80 cm；Ф70管内加设三根Ф22钢筋(长度40m)，加筋导管间隔80 cm。φ108充填砂浆导管与φ70加设钢筋导管交错布置。

2、边仰坡注浆加固

2.1为保持隧道进口端边仰坡的稳定，在刷坡完毕的边仰坡上，钻设直径为70mm的钻孔，钻孔中插入φ42注浆小导管管长为L=4.5m、间距1.2m×1.2m梅花形布置，清除孔内水泥浆，然后充填砂浆，在地形中形成注浆液为水泥--水玻璃双液浆的钢筋加固体，可以阻止由于隧道开挖而产生的坡面滑坡，提高围岩的抗剪强度，防止坡体下滑造成对洞身的压力。

2.2 注浆参数确定

水泥与水玻璃体积比：1:0.5

水泥浆水灰比：1:1 水玻璃浓度：35Be°模数：2.4 压力0.5~1.0Mpa 2.3 注浆量确定。

浆液扩散半径。考虑注浆范围相互重叠的原侧，扩散半径Rk按下式计算 Rk=(0.6?—0.7) l0

式中l0—小导管之间中心距离 单根小导管浆液注入量Q1 Q1=πRK2 l0?η

式中: Rk—浆液扩散半径（m） l0—导管长度（m） η—岩体孔隙率

2.4注浆结束后，采用声波探测仪测量岩体的声速，判断注浆效果。 四、与旧施工工艺效果对比

对于隧道偏压处理原施工工艺多采用抗滑桩或单一的山体注浆处理；但是这两种施工工艺与本工艺比较存在以下问题：

（1）经济效益问题；抗滑桩或单一的山体注浆费用较大，特别是单一山体注浆，施工费用远远超过本施工工艺。

（2）施工控制问题：抗滑桩施工产生的爆破严重影响了山体的稳定性，山体注浆属于隐蔽工程，施工过程及产生的效果很难控制。

（3）后期产生效果问题：抗滑桩起到效果的就是抗滑动，起支挡作用；山体注浆就是固，使山体形成整体，防止局部不稳形成滑动；而本方案采用管棚进行支挡，采用部分山体注浆进行加固，即采用支挡与山体加固相结合的方式，将隧道与山体形成了一个整体结构，这有效的消除了由于山体自重荷载作用而产生的剪应力作用。

实践证明，望垄江隧道周边围岩及隧道洞内量测反馈的数据表明此段地质围岩加强支护7～10d后，隧道及整个山体的变形开始变缓；20～30d后整个山体及隧道趋于稳定状态，这充分说明隧道支护的加强起到关键作用，这种处理方法在对处理隧道软弱地段偏压的施工中是确实可行的。

五、结论

望垄江隧道对软弱围岩段山体偏压的成功处理的关键在于抛弃单一的思考形式，它合理的将两种施工方法综合到一起，达到施工支护的整体性及稳定性。这种综合施工技术必将是隧道施工的一个发展趋势。

参考文献：

[1]黄成光，于敦荣等.公路隧道施工[J].人民交通出版社，2001,5. [2]关宝树，等.隧道工程施工要点集[J].人民交通出版社，2003,1. [3]交通部重庆公路科学研究所.公路隧道施工技术规范[J].人民交通出版社，1994，11。

刘坤简介：于2006年6月毕业于河南农业大学交通运输专业，一直在湖南省高速公路建设总公司从事工作；2006年6月～2008年08月在常吉高速公路担任计量工作， 2008年09月至今在汝郴高速公路文明工作站任副站长。