浅埋暗挖隧洞施工.doc

浅埋暗挖隧洞掘进方法

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绪言
由于浅埋段围岩类型多为杂质回填土、全风化或强风化土层以及残积层土堆积，隧洞土体开挖面附近产生应力重分布，土体抗剪力内切角与胶体凝结强度小，在渗漏裂隙水的作用下，块体失重，极易坍塌、掉块，致使水工隧洞掘进具有相当的危险性和施工技术难度也较大。
浅埋暗挖法是参考新奥法的基本原理，开挖中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自稳能力，开挖后及时支护，封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效的抑制围岩过大变形的一种综合施工技术。
浅埋暗挖法施工技术特点
一、围岩变形波及地表
浅埋隧道施工中开挖的影响将波及地表。为了避免对地面建筑物及地层内埋设的线路管网等的破坏，保护地面自然景观，克服对地上交通的影响，更好的适应周围环境的要求，必须严格控制地中及地表的沉陷变形。
在变形量方面，不仅由于开挖直接引起围岩的沉降变形，还应计入由于围岩的作用引起支护体系的柔性变形及施工各阶段中基础下沉变位而引起的结构整体位移。
与变形量相对应而存在的地层塑性区的发展，除了对周围环境的影响外，还削弱了围岩的稳定能力，使施工更加困难。
二、要求刚性支护或地层改良
与深埋隧道可以给支护以适量变形不同。浅埋暗挖法施工时，其支护时间要尽可能提前，支护的刚度也应适当加大，以便抑制地中及地表的变形沉陷。除必须选用适当的开挖方法，支护方式及施工工艺外，还经常采用对前方围岩条件进行改良及超前支护等作为控制地层沉降变形的基本措施。
三、通过试验段来指导设计及施工
由于周围环境及隧道所处地段地质的复杂性，往往需要选取地质条件和结构情况有代表性的一段工程作为试验段。在做出包括结构设计、施工方案、试验及量测计划的设计后，先期开工。对施工过程中引起地中及地表沉陷变形情况、支护结构及围岩应力状态、对地面环境的影响程度等情况进行观察、量测、分析和研究。试验段施工中所取得的数据，还可以用反分析方法获得更符合实际的围岩力学参数，并在此基础上进行力学分析计算。通过对试验段施工的研究分析，除进行优化设计及施工方案外，还对量测数据管理标准进行验证。
开挖方法及支护方式
我参与的某引水工程主洞（K11+880~K11+920段）自某冲沟下穿过工程开工前通过对主洞（K11+880~K11+920段）拱顶进行固结灌浆，发现该河段地表下4米为流沙及淤泥层，4米以下至拱顶部分为强风化泥岩层，由于长期浸泡在水中，泥岩已十分软弱，渗水性强，不易成孔；同时采用套管钻孔进行固结灌浆，由于主洞拱顶距离冲沟河底全部覆盖层仅8米，河水较易渗透至隧洞中，由于主洞开挖面距离斜井出口较远，给洞内排水带来较大困难。
浅埋暗挖法施工隧道工程时，应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等，选择适宜的开挖方法及掘进方式。必要时，应通过试验段进行验证。
一、土洞开挖方式
本工程由于覆盖层较薄，地下水丰富，施工为尽量减少对周围土体的扰动，采用了分上下台阶，挖掘机配合人工开挖的方式。
在暗洞外围维护项目施工完成后，即可进行暗洞进洞施工。
隧道掘进拟采用小型挖掘机进行主体开挖，扩帮部分则采用人力风镐掘除，每循环进尺总体控制在1m。洞口段可适当缩短进尺长度，以使薄弱的洞口段尽早封闭，确保安全。
开挖分台阶进行，先用小型挖机挖上台阶核心土层，不出碴，后人工站立于上台阶风镐或尖嘴锄扩挖上台阶至设计开挖轮廓，然后挖机再挖下台阶墙部土体，扩挖仍用人工掘除到位。出碴在短距离内（隧洞进尺5~10m范围内）采用小型挖机装碴，倒运至衬砌洞口，再翻碴至运输车辆上外弃。距离超过上述规定后，则由挖掘机翻松土层后，运输汽车退进至掌子面，人工装碴至汽车上外运。考虑到土质地基易被水浸泡液化，要求地基层用块片石铺垫，便于车辆及人员进出。隧道开挖完成后，及早进行支护施工。考虑到开挖后。出碴时间会较长，可考虑用小型挖机将碴体扒离掌子面一定距离后，即将支护材料如钢架等运至洞内支立，而出碴与洞内支护同步进行，尽可能缩短出碴时间，如能做到出碴与洞内支护同步进行最为理想。

二、支护方式
浅埋暗挖法施工的隧道多采用复合式衬砌。支护设计时可分为三种情况：初期支护承受全部荷载，二次支护（内层衬砌）仅作为安全贮备；初期支护与二次支护共同承担荷载；初期支护仅作为施工期间的临时支护，二次支护作为主要承载结构。设计时应将结构设计，施工方法及支护方式，辅助施工方法等进行综合研究，并经试验段进行验证。在施工过程中根据量测数据不断进行改善。
对于地下水丰富的浅埋隧道，应采用洞内井点降水和周边围岩注浆等措施来改善施工条件。在地表允许的情况下，也可结合深井降水和地面预注浆堵水等措施进行水的综合治理，以减少水的危害，确保施工的安全和围岩的稳定。
根据工程实际情况，并经过试验段验证，对于土类支护主要以采用固结灌浆+钢拱架+锁脚锚杆