三道嶺隧道淺埋段施工綜合治理技術

楊濤（中鐵十九局集團第七工程有限公司，廣東珠海519000）

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三道嶺隧道淺埋段施工綜合治理技術

楊濤
（中鐵十九局集團第七工程有限公司，廣東珠海519000）

摘 要：介紹了新建吉圖琿客運專線Ⅶ標段三道嶺隧道進口，一段淺埋隧道施工過程中采取洞頂覆蓋土層袖閥管注漿、地表水溝封閉處理、分部開挖加強支護、提高隧道襯砌的防水能力、對隧道四周圍巖注漿等綜合治理措施，使工程得以順利進行。成功經驗可與同行們共享。

關鍵詞：淺埋隧道；袖閥管注漿；開挖；支護

淺埋隧道圍巖加固工程中多數采用注漿加固的方法。三道嶺隧道進口淺埋段地處斷層破碎帶，洞頂覆蓋土層薄，地表水溝中有季節性水流。施工過程中，采用了袖閥管注漿、地表水溝封閉處理、開挖過程中加強支護、加強隧道襯砌防水能力等綜合措施，成功地通過了隧道淺埋段，沒有發生塌方事故，避免了隧道襯砌滲水、漏水施工通病的發生。

1　工程概況

新建吉圖琿客運專線Ⅶ標段三道嶺隧道，進口里程DK252＋347，出口里程DK253＋585，隧道全長1 238m。隧道除中段部分在R－7 000m的左轉曲線上，進出口均在直線段上。隧道縱坡分別為＋7．4‰、＋1‰的單面上坡，隧道最大埋深約85m。在DK252＋416～DK252＋446之間有一條f1斷層，地表為一條沖溝，此處隧道中線處的覆蓋層厚度僅有12．3m。

三道嶺隧道地處低山丘陵區，地勢起伏。沿線分布的主要地層為第四系全新統（Q4）、上更新統（Q3）、下更新統（Q1）；第三系上新統（βN2）、中－上新統（N（1－2）d）、古－漸新統（Ed）、古新統（E1）等。表層為人工堆積層（Q4ml）雜填土，下面是坡、洪積層（Q4dl＋pl），土質為粉質黏土，中、粗、礫砂，下伏基巖為上新統（βN2）玄武巖、砂礫巖、泥質砂巖等。這一隧道淺埋段洞身處于人工堆積層和坡洪積層中。

f1斷層破碎帶走向為N40W，斷層面傾向南，傾角70°，斷層寬度約30m。

2　方案選擇

三道嶺隧道進口一段隧道，不但淺埋，而且地處f1斷層破碎帶，地表還有一條季節性沖溝。處理不當，施工過程中不但可能發生塌方、冒頂等惡性事故，隧道建成以后還可能出現襯砌漏水、滲水的毛病。施工過程中采取了以下治理措施：

（1）對洞頂軟弱土層采用注漿加固的措施。為確保注漿效果，采用袖閥管注漿加固的方法。把注漿范圍加深至隧道仰拱開挖面以下2m，采取不同的注漿材料，加密隧道左側（地表水溝上游）的注漿管個數。

（2）袖閥管注漿工作開始之前，先平整隧道頂部的場地，順坡，將地面用水泥土（底層）和混凝土（面層）硬化，待袖閥管注漿工作完成以后，將隧道頂部的水溝改為漿砌水溝，使洞頂無積水，減少地表流水的滲漏。地面硬化和漿砌水溝的長度為隧道中線左側（上游）50m，中線右側（下游）30m。

（3）施工過程中采用分部開挖的方法，加強超前支護和初期支護，初期支護盡早成環，二次襯砌盡早封閉，避免塌方事故的發生，確保施工安全。

（4）提高隧道襯砌的防水等級，提高襯砌混凝土的自防水能力，嚴格控制隧道防水工程和襯砌工程的施工質量。

3　袖閥管注漿施工

3．1袖閥管注漿施工參數的確定

在確定袖閥管注漿施工參數之前，先在施工現場進行實地試驗，得到如下結論：當以1．0～1．2 MPa的注漿壓力壓注水泥和水玻璃雙漿液時，擴散半徑可以達到0．6～0．65m；壓注純水泥漿時，擴散半徑可以達到0．7～0．75m。因此，把袖閥管注漿孔的間距×排距設計為1．0m×1．0m（壓注水泥和水玻璃雙漿液時）和1．2m×1．2m（壓注純水泥漿時）。注漿孔均按梅花形布置。

注漿范圍：注漿范圍的長度按f1斷層破碎帶的寬度加2×5．0m計算，注漿范圍的寬度按隧道開挖面以外再布置3排注漿管計算，注漿孔的深度因地面的高低不同而不同，按注漿孔的底部要達到隧道仰拱開挖面以下2 m的要求，逐孔分別進行計算。本次注漿孔在平面上的布置為：沿隧道中線方向的長度為40m，隧道中線左側的寬度為10m，隧道中線右側的寬度設計為9．6m。因此，隧道左側共布置41個／行×11行＝451個雙漿液注漿孔，隧道右側共布置34個／行×8行＝272個純水泥漿注漿孔。

注漿孔橫剖面布置如圖1所示。

圖1　注漿孔在橫剖面上的布置圖（單位：cm）

注漿分類：隧道中線的左側壓注水泥和水玻璃雙漿液，隧道中線的右側壓注水泥漿。注漿壓力：1．0 ～1．2MPa。

水泥和水玻璃雙漿液的體積比按1∶1配制，其中水泥漿的水灰比為1∶1，水玻璃用35～40Be′配同體積的清水。純水泥漿的水灰比為1∶1。

3．2袖閥管注漿設備選型

選用適合在破碎巖層中鉆孔的MD－90C型套管鉆機（扭矩5kN·m，轉速15～95r／min，上拔力70kN，立軸行程2 000mm，鉆桿90mm，鉆孔深度≥100 m，主電機功率32kW，額定加壓力35 kN）。

選用DML－30－2B型雙液注漿機（注漿壓力0～9MPa，電機功率16kW）。選用PW－120型泥漿泵（壓力1．0～10 MPa，電機功率6kW）。選用JM－180攪漿機（500L，電機功率6kW）。

3．3袖閥管注漿施工

袖閥管注漿按常規方法施工。具體的施工工藝流程和施工方法見參考文獻［1］。

袖閥管注漿施工中必須注意以下幾個問題：

（1）由于袖閥管注漿施工場地高低不平，所以，每個注漿孔的深度都各不相同，必須逐個測出孔口標高，計算出該孔的鉆孔深度。

（2）為確保注漿質量，要將鉆機架設平、穩，準確就位，鉆孔的孔位偏差≯5 mm，鉆孔的傾斜度≯1%，孔深偏差≯200mm。

（3）鉆孔時要勻速鉆進，保證泥漿供應，防止塌孔事故發生。

（4）施工中使用粗砂代替套殼料取得了良好的效果。方法是先下PVC外管，再在外管四周填充經過篩分的粗砂，最后將管口3m段用細石混凝土封閉。

（5）按每500mm一段進行分段注漿。嚴格按照設計配合比配制注漿漿液，其粘稠度、初凝和終凝時間、防滲性和耐久性等必須符合設計要求。

（6）注漿過程中要定時檢查和記錄注漿壓力、注漿量等，隨時分析、判斷注漿工作是否正常。當注漿量達到計算值以后，將注漿壓力保持在2．0MPa，注漿量保持在0．4L／min，再壓注15min后才能停止注漿。

（7）按照先周邊再中間的順序進行注漿。

4　開挖和襯砌施工

4．1施工原則

淺埋段隧道必須遵循“短進尺，弱爆破，強支護、早成環、早封閉、勤量測”的原則組織施工。施工過程中要加強監控量測工作。f1斷層寬度為30m，淺埋段按Ⅴ級圍巖設計，長度為40m。

4．2施工方法

（1）隧道采用雙側壁導坑微臺階法進行開挖。必須嚴格控制循環進尺≯1．0m，側壁導坑中的兩層臺階和中洞核心部分的三層臺階前后錯開距離≯2m，左右側壁導坑之間的落后距離≯7m。

（2）各分部開挖時盡量采用人工開挖，必須爆破時一定要放小炮，用毫秒雷管分段起爆的方法控制每段的起爆藥量。

（3）要加強超前支護。拱部施作大管棚，外側邊墻施作超前注漿小導管，側壁導坑內側施作臨時超前支護。

三種超前支護的敷設部位如圖2所示，超前支護的各項參數如表1所示。

（4）初期支護采用掛網錨噴加鋼架支撐的支護形式。側壁導坑臺階開挖以后，立即對掌子面和兩側圍巖巖面初噴5cm厚C25混凝土進行封閉，支立拱、墻鋼架和側壁導坑內側的臨時初支鋼架，掛網、錨、噴混凝土至設計厚度。拱、墻鋼架和側壁導坑內側臨時初支鋼架支立以后，立即焊接鋼架之間的縱向連接鋼筋，設置鎖腳錨桿，安裝工字鋼橫撐。初期支護的各項參數如表2和表3所示。

圖2　三種超前支護的敷設部位示意圖

表1　超前支護參數表

表2　錨、網、噴參數表

表3　初期支護鋼架參數表

（5）分部開挖工作進行時，周邊的拱、墻鋼架和中間的臨時初支鋼架及橫撐等都要一一對接，焊接牢固，焊接縱向連接鋼筋，盡早形成環狀初支體系。拱、墻鋼架節點和墻底鋼架處設置鎖腳錨管。

（6）通過對監控量測數據的分析，確定二襯的施作時間。當圍巖變形趨于穩定以后，分次拆除臨時初支鋼架，快速澆筑仰拱和整體澆筑二襯混凝土，盡早將二襯封閉成環。

為提高二襯的自防水能力，將混凝土的標號提高一個等級，并且采用C30、P8防水混凝土澆筑二襯。

5　結束語

經全體參建人員的共同努力，三道嶺隧道進口淺埋段的開挖、襯砌施工已經順利、安全地完成，施工過程中沒有出現塌方事故。監控量測資料說明，隧道結構穩定，雨季中這段隧道沒有出現漏水、滲水等現象。證明這段淺埋段隧道施工的綜合處理方案是正確的，方法是可行的，取得了良好的經濟效益和社會效益。經驗可供同類工程參考。

參考文獻

［1］姜迪．盾構隧道鄰近高架橋樁基時的地層加固措施［J］．國防交通工程與技術，2015（1）：68－71

Comprehensive Harnessing Techniques for the Construction of the Shallow－Depth Section of the Sandaoling Tunnel

Yang Tao
（7th Engineering Co．Ltd．of the 19th Bureau Group of China Railway，Zhuhai 519000，China）

Abstract：Introduced in the paper are a whole set of comprehensive harnessing techniques adopted for the

construction of the entrance of the Sandaoling Tunnel，Contracted Section VII of the newly－built Ji－Tu－Hui Passengers－Oriented Railway，the construction of a shallow－depth section of the tunnel，where the top of the tunnel is covered with earth that is consolidated by means of slip－casting with mini－vale－tubes，groud water ditches are sealed，excavation is performed section by section with supporting intensified，the waterproof capability of the tunnel lining is strengthened and the surrounding rock of the tunnel is also slip－cast with concrete mortar．With all the above－mentioned technical measures taken，the project is successfully completed．Our successful experience may be shared with our colleagues．

Key words：shallow－depth tunnel；slip－casting with mini－valve－tube；excavate；support

作者簡介：楊 濤（1973—），男，工程師，主要從事土木工程施工技術管理工作 154172851＠qq．com

收稿日期：2015－09－24

中圖分類號：U455．4

文獻標識碼：B

文章編號：1672－3953（2016）01－0078－04

DOI：10．13219／j．gjgyat．2016．01．021