回填土质暗挖隧道施工技术

回填土质暗挖隧道施工技术（通用7篇）

篇1：回填土质暗挖隧道施工技术

回填土质暗挖隧道施工技术

摘要：回填土质地层是暗挖隧道施工中一种较难处理的特殊情况，施工过程中存在较大的风险。本文用某轨道交通工程施工实例针对回填土质暗挖隧道的施工技术进行了分析总结，可供以后类似回填土质隧道工程参考。

关键词：回填土；暗挖隧道；施工技术；施工方法

Abstract:Backfill soil stratum is a special case that is difficult to deal with in the construction of underground tunnel.There is a great risk in the construction process.This article analyzes and summarizes the construction technology of the backfill soil tunnel by using some rail transit project construction,for zhe following similar backfill soil tunnel engineering reference.Keywords:Backfill soil;Underground tunnel;Construction technology;Construction methods

一、引言

为解决城市发展与土地资源不足的矛盾，缓解城市交通阻塞，修建城市轨道交通日益受到我国重视。由于受环境的限制，轨道交通要在各种复杂的环境下修建大量隧道，隧道不可避免的存在要穿越城市发展过程中形成的回填土质地层。因此，研究回填土地质暗挖隧道施工技术有着重要意义。

二、工程概况

某轨道交通区间隧道全长1450.8m（K0+000~K0+1450.8）,其中区间隧道穿越回填土段及过渡段里程为：右线K0+638.1～K0+906.5（长268.4m），左线K0+637.5～K0+891.8（长254.3m）。隧道为单洞单线隧道，按新奥法原理设计，采用曲墙拱形结构（衬砌结构断面见图1），钻爆法施工，穿越回填土段及过渡段隧道主要围岩等级为Ⅵ级。回填土段素填土为人工填土，该土层广泛分布于沿线地表，主要由城区开发建设回填形成，抛填，堆填时间5～10年，填土厚度最厚达61.70m，大部分未经夯实、碾压处理，主要由砂岩、泥岩块碎石及黏性土组成，骨架颗粒粒径30～500mm，含量约20%～50%，结构松散～稍密，上部一般呈稍湿状，厚度较大地段的底部含地下水，呈湿润状，其厚度变化大，均匀性差，级配差，对钢结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。回填土填方区原始地貌为一冲沟，且汇水面积较大，根据以往经验，在雨季或持续的降雨期间地下水位将大幅上升，水量也十分丰富。该隧道施工区域地面较为平整，地面标高为270.3～277.6m，隧道埋深拱顶以上33.1～39.7m，勘察期间地下水位标高高出拱顶3～8m。

图1：衬砌结构断面

三、施工方案

隧道穿越回填土段及过渡段地层在雨季时存在丰富的地下水，开挖前，采用管井法降水，降水井管直径为300mm，将水位降至隧道底标高以下2.0m。采用φ76自进式管棚、φ42小导管进行超前支护，提高围岩自稳能力，开挖采取保留核心土的短台阶法机械开挖施工，左、右线开挖错开30m以上，以避免相互影响。开挖施工遵循“短台阶、软弱地段预留核心土、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则。锚喷支护紧跟开挖工作面，其中过渡段采用型钢钢架初期支护，回填土段采用型钢钢架与格栅拱架双层初期支护，回填土段洞底采用钢管桩加固地基处理。待隧道初期支护的拱顶沉降、水平净空收敛等监测数据稳定后及时施做防水层和二衬衬砌结构。同时，隧道施工过程，施工方监测和第三方监测单位对周围重要的建（构）筑物、地面沉降及结构自身的受力、变形进行跟踪监测，做到信息化施工，根据监测结果对施工步骤及支护参数进行调整，做到安全可靠、防患于未然。

穿越回填土段隧道施工步序为：①、超前管棚、超前小导管施工；②、孤形导坑开挖，施作径向注浆管并注浆，施作第一层初期支护，打设锁脚锚管，施做下台阶超前小导管；③、开+挖下台阶，施作径向注浆管并注浆，施作下台阶第一层初期支护，钢架全环封闭，打设锁脚锚管；架设格栅拱架，施作第二层初期支护；④、施作隧底桩基础；⑤、铺设防水层，施作仰拱；⑥、铺设防水层，施作拱部及曲墙二次衬砌。

四、施工方法

（1）地表管井法降水。

管井法降水属于强制式降水，降水井布置沿线路走向在直接穿越填方区适当外延，即在K0+645.5～K0+855.5段进行布置，横向上则在隧道开挖轮廓线外侧12.0m布置。降水井的布置范围构成一个长条矩形，其长度为210.0m，宽度为46.0m，降水井布置示意图见图2。每口降水井采用内径为300mm外径为316mm的钢管井管（每根井管长度均为2.5m），井管采用丝扣连接。每口井的底部设置2.5m长的沉沙管，以保证抽水效果。其上设3根缠丝过滤管（缠丝条缝钢管、其缠丝间距3mm），长7.50m，剩余部分均为光壁管。另外，为了方便测量井内水位，在每口井的外侧布置直径为60mm的铝合金测管。降水范围内填方厚度36.20～61.7m，下伏基岩面沿轨道走向形成锅底状，设计将水位降至隧道底标高以下2.0m，即降至221.50m。抽水设备选用流量50m3/h、扬程不小于80m的潜水泵，泵头下置深度距井底约0.5～1.5m。降水采用管道排水，排水管采用φ100mm钢管直接从降水井排入沉淀池，每个沉淀池采用红砖砌筑，内外面1:2水泥砂浆抹面。沉淀池长4.5m，宽2.0m，深度1.2m，沿长度方向分隔成三个沉淀区，抽出来的水经三级沉淀后采用φ500mm钢塑复合管通过场区东侧的检查井排入管涵中。降水井采用GQ-15回旋工程钻机，泥浆护壁，回旋钻进成孔，施工工步骤共分为：钻孔→下井管→下测量管→回填砂砾→回填井口粘土→安装水泵及管道。降水井施工完成后，根据工期安排，为确保隧道施工时作业面呈疏干状态，应提前于隧道开挖前7～10天完成地表降水工作，达到降水目的，且必须保证抽水的连续性，不得长时间停顿。隧道全面贯通且二衬砼强度达到设计要求且建设各方书面同意后，方能停止降水。抽水过程中，做好抽水前后的水位、水量观测记录，同时注意对周边地面沉降变形的监测。

图2：降水井布置示意图（2）洞内桩基施工

隧道穿越回填段根据现场地质情况，采用桩基加固地基础处理。桩基为φ502mm钢管桩，钢管壁厚6mm，钢管四周留有φ100mm开孔，间距750mm，梅花形布置，内设6 22钢筋笼，钢管桩嵌岩深度为3m，桩基混凝土采用C40水下钢筋混凝土。桩基施工完成后，每根桩采用低应变法检测桩身完整性。

受隧道施工条件限制，根据隧道监控量测数据分析，在确保隧道安全的前提下，沿隧道里程方向以每节段10.4延米划分一个桩基施工区，每个施工区配制两台GQ-15工程钻机同时施工，每个机位一次性成桩，为防止破坏或扰动邻近桩基，采用隔桩施工方式。桩基隔桩施工布置图见图3。每根桩基施工工艺为：施工准备→测量放线→钻机就位→备制泥浆→钻进成孔→清孔验收→吊接钢管、钢筋笼→下导管→二次清孔→灌注水下混凝土→砼待强→成桩检测。每根桩基均埋设有φ57mm，壁厚为3mm的声测管，结合衬仰拱、拱墙施工条件，一般桩基混凝土待强14天后，检测桩身完整性。

图3:桩基隔桩施工布置图

(3)超前管棚

超前管棚采用T76自进式管棚（L=15m），每断面22根，环距0.6m，纵向10m一环。施工工艺流程：施工准备→测量放点→设备就位→安装自进式管棚→钻进→停钻接长管棚→继续钻进→管棚到位→撤掉钻机→注浆。管棚在洞内施工，为提供足够的操作空间，需要预留管棚工作室。采取提前爬高的方式开挖工作室，工作室比正常开挖断面扩大550mm，长度为5m，在二衬浇注时采用同标号砼回填工作室。钻进是自进式管棚施工的关键环节，能否保证钻进质量，直接影响的管棚的施工精度，导致管棚下沉侵限或交叉。钻机钻头直径为115mm，钻进方法及顺序如下：

1、钻进前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号，经方向仪量测，钻进方向和角度满足设计要求后方可开钻；

2、先低速低压，待钻孔进入3米后，再加速加压钻进；

3、钻进过程中要根据钻机定位定下基线，随时检查管棚方向和角度的变化，并要保证钻机不移位；

4、钻进过程中根据地质情况选择不同的钻头，普通稍软弱土层时可采用合金钻头钻进，根据钻进速度、司钻压力等情况判断所钻孔管段的地质情况，并作好施工记录，钻机钻进过程中如遇障碍物等异常情况，及时向技术人员反映，研究、制定处理措施；

5、管棚接长：15m长的管棚由3根4m和一节3m连接而成。在第一节管棚钻到位后，使用自进式管棚专用连接套连接第二节管棚，以此为循环继续完成钻进。管棚钻进到位后，锁紧卡钎器，反转钻机，将管棚从钻机连接套卸下，移开钻机，继续钻进安装下根管棚。管棚全部完成后，采用注浆机注浆填充钢管及钢管与孔壁间间隙，增加管棚的刚度，并沿孔壁形成一定的扩散范围。管棚施工完成后，将孔口封堵密实，管口拧上注浆嘴。注浆采取隔孔限量注浆的方法，控制浆液的扩散范围，注浆压力一般为0.5～2.0MPa，通过试用确定，正确掌握注浆压力和流量，不得随意改变，并认真做好注浆记录，正确记录压力和流量。注浆过程中发现漏浆或串浆，及时采取封堵、间歇注浆等措施，保证注浆质量，防止注浆事故。注浆时，将注浆管连接在注浆嘴上，打开闸阀，进行低压力注浆，当管棚及孔道内浆液填满后，适当加大压力，使孔内浆液向孔壁外地层扩散一定范围。达到设计注浆量后，停注2min，然后关闭闸阀，拆掉注浆管继续下一孔注浆，注浆结束后检查注浆质量，达不到设计要求者需补孔重注。

(4)超前小导管

超前注浆小导管采用长3.5m、φ42×3.5mm热轧无缝钢管、环距0.6m×纵距1m。先搭设作业台架，再采用风钻钻孔，钻孔直径为60mm，孔深度比导管插入长度约深2～3cm，外插脚5～10°。钢管由专用顶头顶进，顶进钻孔长度不小于90%管长。钢管末端焊设挡圈并用胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔后其外壁与孔岩壁间隙堵塞严密。钢管尾部外露足够长度，并与钢拱架焊接在一起。小导管注浆前进行压水试验，检查导管孔口是否达到密闭标准、机械设备是否正常，检查无误后，采用水泥砂浆，水灰比为1：0.4～1:0.6，注浆压力为0.5～1MPa，在注浆过程中，浆液应保持准确比例，不断搅动，每孔注浆量达到设计注浆量且注浆压力达到设计终压时，继续注浆两分钟待管口有浆液流出后结束，等初凝后第二次注浆，保证孔内注浆饱满。注浆时，间隔进行，以保证浆液扩散效果，并做好注浆记录。

(5)洞身开挖与初期支护

洞身开挖采用台阶法预留核心土环形开挖施工，上部环形导坑及边墙导坑以挖掘机开挖为主，辅以人工风镐开挖，开挖后及时喷射砼封闭岩面，并架设型钢钢架喷射砼完成初期支护。上环形导坑出碴由挖掘机扒碴至下半断面后，利用侧卸装载机装入自卸汽车运走，上断面扒碴用人工配合，下部侧墙及核心土开挖方法采用机械辅以人工，核心土开挖后立即施工仰拱钢架及喷射砼衬期支护，使初期支护尽早封闭成环。各部分开挖时，钢架设计加工尽量与开挖轮廓吻合，支护尽量圆顺，从而减小应力集中。左、右边墙导坑交错施工，不得两边同时开挖，边墙围岩较差时分两层开挖。上部弧形导坑比下断面开挖超前3～5m，两工序平行作业。预留核心土开挖施工示意图见图4。根据围岩情况，合理控制每循环开挖进尺，开挖后，立即检查围岩面和初喷4cm厚混凝土，及时施打砂浆锚杆、挂钢筋网、安装钢拱架、喷射混凝土至设计厚度。拱架按设计尺寸在加工场分节制作，节与节之间用螺栓连接，拱架安装由人工借助机具进行架立就位，架设时拱脚必须架立在坚固的基座上，每榀钢架安装好后，在其拱腰及拱脚处设置锚杆，以限制拱架位置，其端部与钢架焊接牢固。锁脚锚杆采用Φ22锚杆，每榀钢架设4根，长度3米。钢筋网使用φ8盘圆加工，固定在锚杆末端，在初喷和锚杆、钢拱架施工后进行铺设。

12121534354图4：台阶法预留核心土开挖施工示意图

(6)径向注浆止水

穿越回填段施工过程中，根据掌子面及现场涌水情况进行径向注浆堵水，径向注浆钻孔环向间距1.0m，纵向间距1.0m，梅花形布置，钻孔深度3.5m。注浆材料以普通水泥浆液为主，在必要时辅以水泥—水玻璃浆液；当采用普通水泥浆达不到上水效果时可采用硫铝酸盐水泥浆、超细水泥浆液等，注浆压力控制在0.5～1MPa之间。(7)施工注意事项

1、隧道施工过程中，由施工方监测和第三方监测做好隧道内及周边环境的监控量测工作，根据现场地质情况和监测数据，对地质结论、设计参数进行验证，对施工安全性进行判断并及时调整设计参数，采取更加合理的开挖方式。

2、在隧道内安装视频监控设备，并把视频监控设备接入互联网，通过计算机或手机等终端设备全天24小时观看隧道内施工现场情况，及时掌握施工动态和发现险情。

3、隧道开挖前，充分利用管棚、小导管注浆孔作为勘探孔探测开挖面前方土体情况，注浆加固后，对注浆加固体进行钻芯取样，当加固体达到要求后，方能进行隧道开挖。

4、隧道贯通前，两端掌子面相距约10m时，停止一侧掌子面，选择从一侧施作管棚并开挖直至贯通。

5、做好生产作业的安全应急预案，隧道内埋设逃生通道，一旦发现危险，立即撤离施工人员，启动应急预案，确保工程施工的绝对安全。

五、结语

采取上述施工措施，施工过程中严格坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测、二衬紧跟，信息及时反馈，及时修正施工参数”的施工原则，该区间隧道顺利的穿越回填土段及过渡段。工程实践证明，隧道穿越富水深埋回填土区域，通过采取地表管井法降水、洞内桩基施工、超前管棚、超前小导管、径向注浆止水等辅助措施在安全性、经济性、效率性等各个方面取得了良好的效果。参考文献

[1]田学金，胡吕春.回填土质浅埋暗挖隧道掘进施工技术[J].中国水运,2012,12(7):239-240 [2]傅志峰，唐检军等.武汉地铁2号线区间隧道超浅埋地层矿山法施工技术[J].现代隧道技术,2010,47(6):67-70 [3]徐勇，吕玉国.东岗隧道特殊地质条件段开挖支护施工技术[J].露天采矿技术术,2010,6:21-25 [4]朱红亮，杨超博.管井法降水在水利工程中的应用[J].建材与装饰施工技术,2013(5)[5]孙雪莲.山地城市回填土地层大跨浅埋轨道交通隧道修建技术[D].中国学术期刊(光盘版)电子杂志社CNKI系列数据库,2012

篇2：隧道浅埋段明洞回填暗挖施工技术

温家山隧道进口里程改DK176+390, 出口里程改DK177+425, 全长1035m。施工由进口向出口单向开挖, 改DK177+185~改DK177+260段为浅埋段 (进洞795m~870m) , 设计采用明挖法明洞衬砌施工, 施工完成后再进行明洞回填, 地表做排水沟并对边坡坡面采用骨架护坡浆砌防护。

本段地表为黄土峁梁槽形冲沟顶端, 呈椭圆形沟谷, 沟宽最大20m。隧道出洞处为黄土柱状垂直坡面, 柱体垂直高度约20m, 与线路方向夹角70度, 隧道出洞后穿过30m沟底, 线路沿左侧山坡偏山走向, 沟边上方布满10~20m高土柱, 边坡高约20~30m, 右侧隧道半埋半露, 隧道最小埋深为-2.3m。

浅埋段隧道衬砌类型设计为75m路堑式明洞衬砌, 两端明暗交界处各长30m范围内设计为黄土Ⅴ级偏压和黄土Ⅴ级加强复合式衬砌, 两段在拱部140°范围内各施做一环30米φ108mm大管棚超前支护。

2 方案比较

本段明洞设计长度75m, 位于峁梁冲沟半山腰前端椭圆形沟谷中, 距沟口贺惠公路水平距离450米, 垂直高度60米。明挖施工需征地20.6亩, 弃土约14.19万m3, 本段由于沟短沟浅坡度变化大无弃土场位置, 弃土需运到公路上方5km山沟中。此段浅埋段全部为林地, 征地困难, 单价高, 破坏地表生态明显。明挖施工基坑深易积水, 施工排水困难。

明洞暗作的优点是:使用土地8.32亩, 减少征用林地12.28亩, 减少征地费用约37万元。由于按上台阶底标高开挖左侧边坡, 减少了6.5m边坡高度, 缩短了边坡平台宽度, 减少了路堑边坡挖方量13.74万m3, 不需大量弃土 (见图1) 。本段明洞顶回填8483 m3, 外弃4491m3, 减少边坡浆砌防护3032m2, 征地及施工总成本经测算低于明挖施工, 缺点是高陡边坡遇雨季易滑塌, 施工风险偏大。

经有关专家现场调研, 进行方案比较, 认为明挖用地多, 不利于环水保, 且弃土方量大, 未有弃土场、运距远、工程成本高。明挖施工遇雨季基坑中易产生积水, 施工困难, 建议采取回填碾压暗挖施工方案。

3 浅埋回填暗挖施工

3.1地表边坡开挖测量放线。施工前首先对隧洞地表各个控制点进行复核, 线路左侧优化为3级边坡, 坡比仍按原设计1:1, 边坡平台由原设计的3m、15m (原3级边坡平台) 宽改为2m宽, 按明洞段边坡设计图纸优化后的边线, 结合地形条件再精确放出明挖段左侧边坡的开挖边线, 出洞顶及线路右侧边坡原状不动。3.2明挖段边坡开挖。边坡刷坡前, 先在峁梁顶沿T形沟边顶部施作环向截水天沟, 天沟长400米, 将明挖段坡顶水截排至明洞施工范围下游。明挖段临时边仰坡坡度为1:0.5, 永久边仰坡度为1:1, 边坡平台按2m宽布置。开挖自上而下进行, 采取分层开挖, 坡面凹凸不平处修整平顺, 减少对边、仰坡原状土的扰动, 确保边、仰坡稳定。施工中随时监测检查山坡稳定情况, 边坡支护随开挖同步进行。3.3改DK177+155~改DK177+185出洞段施工。3.3.1改DK177+155~改DK177+185段设计黄土Ⅴ级加强复合式衬砌, 开挖采用三台阶临时仰拱法施工。上台阶施工到改DK177+175停止掌子面开挖, 喷砼封闭掌子面, 进行中下台阶施工, 二衬紧跟。3.3.2在改DK177+185洞外拱部140°范围内向进口方向施作15米Φ108mm大管棚超前支护, 环向间距为3根/m。管棚施工完成后对改DK177+185~+215段地表进行回填。3.3.3为防止高柱状土体边坡滑塌, 出洞前先对柱体表面松动裂缝进行处理。3.4改DK177+185~改DK177+215段长30m回填暗挖施工。3.4.1回填标高。本段按黄土Ⅴ级加强 (W=140cm) 衬砌, 改DK177+185内轨面标高为848.36m, 内轨面~内拱顶高度为7.93m, 拱圈厚度按55cm, 初支按黄土Ⅴ级全环Ⅰ20a工字钢, 拱墙、仰拱间距0.6m, 喷C25砼厚27cm, 预留沉降量15cm, 外拱顶上部填土厚3.0m, 本里程地面回填标高应为860.26m, 本段线路处于4‰上坡, 由于地表沟谷坡度与线路相反, 按洞顶排水沟2%坡度向大里程方向排水, 改DK177+260内轨面标高为848.66m处地面回填标高为860.56m, 则改DK177+185处地面回填标高为861.76m。3.4.2回填方法。本段外拱顶以上回填3m, 并碾压夯实。洞顶回填以隧道中心顶部标高为准, 地表分层水平回填, 每层填筑厚60cm, 压实系数K≥90。3.4.3本段采取明洞回填暗挖施工方法, 按黄土Ⅴ级加强支护衬砌。3.5改DK177+215~改DK177+255段扣拱暗挖施工。本段采用三台阶工法施作, 先将地表填平碾压至上台阶底标高, 然后测量放样, 架立上台阶初支钢架, 挂网喷混, 留一米宽马口平台开挖中下台阶, 仰拱3米一节及时跟进, 二衬9米一板紧跟。3.6改DK177+255大管棚施工。原设计在改DK177+260进洞, 我部将进洞位置退回5米进洞。在开挖左侧边坡同时开挖进洞处纵向边仰坡, 按原设计1:1边坡8m高一级, 2m宽平台, 临时支护。施作混凝土导向墙, 打20m一环φ108mm超前大管棚。3.7改DK177+185~改DK177+255段明挖暗作施工。按黄土Ⅴ级加强复合式衬砌, 初支按全环Ⅰ20a工字钢, 拱墙、仰拱间距0.6m, 拱部初支工字钢架每两榀之间每侧加3道 (共6道) 同型号工字钢水平横撑, 焊接拱架, 提高初支钢架整体抗稳性。喷C25砼厚27cm, 预留沉降量15cm, 超前小导管每2榀一环, 每环39根, 每米3根, 每根长3.5m。二衬拱墙、仰拱厚度按55cm。二衬采取短衬, 每板9米。3.8改DK177+185~改DK177+255段地表回填及浆砌防护工程。在改DK177+265沟槽最窄处做一个挡土坝, 坝厚2m, 坝高4m, 坝顶与沟内回填面平齐。在浅埋段二衬全部达到设计强度后, 对地表浅埋段整个沟槽内进行回填, 全部整平、压实, 做好排水沟。施工中先对沟顶环向天沟进行浆砌, 然后在明洞回填上部沟头横向及边坡两侧底脚设纵向排水沟, 排水沟按2%纵坡从沟内向沟外排水, 排水沟断面按底宽0.8m, 深0.6m, 顶宽2.0m, 采用M10水泥砂浆砌片石, 厚40cm。3.9本段在线路右侧开挖山坡上设地表沉降变形观测点, 定期量测, 发现问题及时报告, 根据地表沉降变形情况研究制定处理方案。

4 施工安全

本段采用明洞回填暗挖施工方法, 对改DK177+185处出洞上方的高柱状边坡未有刷坡, 只进行了局部处理;对改DK177+255进洞处前方纵向边坡进行了刷坡, 按设计施作了导向墙及大管棚。施工期间正值雨季, 安全的重点主要是为防止左侧高陡边仰坡滑塌, 采取的安全措施是:a.在峁梁沟顶沿沟边环向施作了排水天沟, 将坡面水截流引排到下流沟中;减少了雨水对明洞施工段的影响;b.雨季时对高陡边坡表面铺彩条布进行防护, 防止雨水冲刷边坡造成滑塌;在每级边坡平台上铺设彩条布作临时排水沟, 保证平台上不积水, 排水顺畅;c.在明洞外拱顶外侧边坡坡脚设临时截水沟将水引排到沟外;在明洞施工前方外侧设临时排水沟, 将沟内积水排出;d.对明洞已初支后拱顶表面覆盖彩条布, 防止雨水进入隧道;e.明洞二衬达到设计强度后进行地表回填覆盖。

结束语

通过温家山隧道浅埋段明洞回填暗挖及扣拱暗挖施工, 总的体会是位于隧道中部的浅埋或负浅埋段, 采取明洞暗作施工方法, 边坡开挖量小、使用土地少, 不用新增更多临时设施, 能充分利用洞内风水电、三管两路、拌合站等生产资源, 施工简便, 降低成本。施工安全主要是防止高边坡滑塌对隧道施工造成威胁, 施工中最好避开雨季, 加强高边坡防护和监控量测, 确保明洞段施工安全。

摘要：山西中南部铁路通道温家山隧道中部75m冲沟浅埋段, 通过邀请专家现场多次踏勘, 参照有关施工资料, 经过多种方案比较, 选用明洞回填暗挖及扣拱暗挖的施工方法顺利完成。明洞暗作、施工简便、降低造价、减少用地和弃土、利于环水保。

篇3：回填土质暗挖隧道施工技术

关键词：土质围堰；粘土覆盖；防渗功能；调试技术；衔接

0 引言

土质围堰套抓成孔回填粘土心墙通常运用混凝土进行高压旋喷灌输，但是工期相对较长且内部工艺规范要求严格，任何疏忽状况都将造成严重的安全事故，流失一定数量的成本资金；同时为了迎合汛期度汛要求，一般不会在单位枯水期内直接完成。相比之下，运用粘土围堰手段能够合理缩短工期范围，遏制高额数量成本投入，能够顺利应对汛期内部一切不安状况。

1 土质围堰套抓成孔回填粘土心墙搭设原理以及适用状况论述

粘性土一旦进入水中就会引发团粒膨胀现象，材质内部相应地承受不均匀应力影响，使得胶质缓慢溶解并导致团粒水膜加厚，其间内部摩擦力与凝聚力同步减小，土质团粒机理结构自然稳固。日后会凭借自身、土层填土重力以及渗透压力綜合作用，令排水过渡成为单向或者双向形态，并逐渐固结成形；而架构整体防渗能力也是在含水量逐渐均匀前提下获得有效提升。为了真正令水下抛土覆盖层贯彻前期防渗技术指标，就必须适当保留水下抛土体在施工前期呈现的崩解、密实特性，确保项目体系运行过程中不至于经受不住水流冲击并衍生渗流性破坏危机。

1.1 抛投位置水深与流速特征

粘性土被抛入水中后会随着水流冲击扩散，如果流速稳定在0.5m/s以内，流失量也就不会超过15%；相应的水流速度达到1.2m/s时，材质内部机理就会遭受严重破坏并大量流失，并且细粒过分消耗会令水下抛投量扩充并降低覆盖结构防渗性能。所以，技术人员有必要尽量在水下抛投施工期内落实静水压调试职务，将流速缩小至0.5m/s以下。另一方面，在围堰挡水运用过程中，覆盖界面上的过流速度必须做出同步调整，就是做出低于保护措施允许的流速控制策略，杜绝任何激烈冲刷反应，维持覆盖结构完整性与防渗功效。需要特别注意的是，抛土工序中水深极限值与材料特性关联极深。当粘粒本身归属于含水量丰富的导体时，在水中不会轻易崩解且沉降速度快，尤其在保留水深适应条件，因此可以在深水内部实现抛填；相反如若内部粘粒含量不足就会导致重要土料的瓦解，下沉时间与水深成正比例关系，也就是说这类土相对不适用于深水抛投工程项目。依据过往水中抛填实验经验分析，涉及砾质土不允许在水深高于12米条件下进行抛投，而粘粒含量较丰富的次生黄土能够在13m水深位置形成1.46g/cm干密度凝结效果，其间覆盖体系渗透系数也会达到5cm/s。

1.2 覆盖结构地基形态

实施此类施工项目需要确保抛投区地形结构的平整前提下，适当向堰体方向倾斜，堰基如若高低不平会导致水下抛土覆盖层厚度不均劣势结果，情况严重时令抛投量急剧增长并在覆盖层轻薄位置产生集中渗流现象。但是主动向堰体外部倾斜坡度不高于自然稳定边坡时，覆盖层相对就会完整一些。为了切实稳固边坡基础，需要抛投足够数量的粘土。而当地形斜坡程度超过水下抛投自然边坡时，覆盖层自然难以完善。为了科学抑制此类隐患滋生，现场技术人员可以考虑应用石渣挡土堤予以防护，进而全面稳定水下抛土体。

2 粘土材质选用标准研究

在水下进行粘土覆盖主要是为了强化堰基防渗性能，所以抛出的土料需要在水下完成崩解与固结程序，赋予管制面域特有的防渗功效，主动迎合边坡稳定需求。

首先，土质选取上尽量确保天然含水量较高的可塑肥粘土，杜绝硬质且粉粒含量高且粘粒含量低于的17%的土质。

其次，土料含水量检测上需要透过科学实验材料证明，须知一般粘土等对水下抛土体防渗性能会造成深度影响。

再次，抛土块径确认过程中由于粘圭特殊材质性能影响，包括块径过大会令水中不易软化等会衍生体系架空现象；过小会令粘土未沉入水底就瓦解完毕，后期土体含水量充裕且难以固结，制约抛土覆盖层稳定功效。因此技术人员在土质块径控制上最好稳定在10～20cm之间，同时依照块径不超过两倍含水量变化规则进行深度精确计算。例如：某类工程项目在设置低水围堰过程中，上游土体块径控制在10～20cm内部，仅仅少许达到30cm。发现部分超径土块已经被以崩解的小土块所包裹并架空，因为大土块在水中表层湿润软化现象显著，同时会在上部土重力引导下进行内部机理因素相互积压。使得抛土初期形成的架空区逐渐溃散。

最后，崩解速度调试上需要结合粘土化学性质与颗粒组成规则进行同步确认。需要注意的是，钙粘性土亲水性能不稳且容易引发分解状况；而钠粘土亲水性能较强且遇水容易分散。而肥粘土在实现浸水半小时后材质崩解量也不会超出5%，后期崩解速度会随着含水量减少而逐渐缓慢。按照客观视角审视，5cmx5cmx5cm土块入水后能够在15s内完全浸透，并且部分湿化崩解土料对于水下抛土模式适应能力更强。

3 施工其间相关工程力学性质解析

向水中抛填的粘土材质需要保留适当的密度与含水量特征，尤其在坡脚外延水平位置结构工程力学性质分布较为均匀，土体深度方向土体密度与防渗性能会缓缓增长。

3.1 水中抛土覆盖结构外观形态

壤土自身凝聚力度不足且在水中沉降期间崩解速度飞快，因此施工人员在进行此类抛填工序时会在覆盖层表面进行流动性细粒沉积效果补充；而依靠粘土完成抛填动作的覆盖层面仅仅在坡肢位置就会自动形成保有流动性的细粒沉积层，坡面由此变得平缓起来。

3.2 粘土覆盖层颗粒组成模式

结合水下粘土覆盖层异质化厚度状况进行取样实验分析，发现处于水中的粘土材质在形成覆盖层过后，除了坡脚位置一般不会因为粗细颗粒分离而同步滋生分层沉积迹象。但现实中水下如若抛投砾质土时，会在粗细颗粒分离过程中激发分离沉积特征，令粗颗粒透过顶部向下逐渐堆积，粒径均匀粗颗粒大部分便会在坡脚底层凝结。因此在进行水下抛投粘性土或者风化砂混合物料阶段中，针对结构分流与防渗性能进行综合鉴定是十分必要的。

3.3 防渗性能

向水下抛投的粘性土后期渗透系数基本都会达到10-4cm/s，并且会透过土料粉粒减小而逐渐扩充。如若颗粒含量不能超过12%，抛投体渗透系数自然就大于上述标准值，既定覆盖防渗指标就难以充分落实。须知超过塑限含水量的粘土形成的水下抛填体，基本上呈现出团粒与块粒结构形态，架空现象广布，渗透系数高涨，但是个中情况会随着时间推移产生变化。当渗透系数逐渐趋近并低于标准值时，特别是在垂直渗透状况之下，壤土崩解性能就会提升，其间抛填体基本不会轻易形成连续格式的渗流渠道，受到滲透压密作用特征相对明显一些；而粘土却产生完全相反的结果。所以，在统一密实条件下，壤土渗透系数不会超过粘土；而在水平渗透空间下，壤土又会容易受到冲击力度影响而溃散，令其渗透破坏性能不超过粘土材质。

4 粘土心墙防渗施工技术措施补充

造墙具体采用自凝灰浆、钻喷一体化、常规高喷三种工艺组合施工。自凝灰浆由水泥、膨润土、缓凝剂、分散剂与水配置而成，在用抓斗、反铲挖槽过程中，将这种浆液注入槽孔中，起固壁作用，固化后为防渗墙体。在我国虽有应用的工程实例，但在大型水电站土石围堰防渗工程中尚未应用。据规模施工前的现场试验结论看：墙体强度低，墙下第一段灌浆有被掏空的可能，宜布置在堰体填筑最早，造墙时段最长的部位，以便对墙下帷幕进行重复灌浆。由于浆液固化时间虽然可通过配比调节，但调节范围只限于24h内，当槽深较大难以在浆液固化之前成槽时不宜采用，故布置在右侧。钻喷一体化实际是常规高喷钻、喷合一的改进工艺。常规高喷钻、喷分离，施工工序有：造孔→移开钻机→喷机就位→孔口试喷、下喷管→上提开喷等。一体化简化为：钻孔→投球、上提开喷二道，工效大大提高。常规高喷一般用合金钻头或金刚石钻头及其它冲击等钻头成孔，一体化钻具采用石油勘探牙轮钻头，其结构特殊、寿命长、钻进速度快，能适应各种地层全断面钻进。鉴于一体化为改进工艺、新设备、新机具，工艺经验不多，为确保工程质量和工期，施工布置时将其放在常规高喷之间以备一体化设备出现问题时常规高喷补救。

5 结语

综上所述，实施粘土覆盖形式的心墙防渗工程并不如想象般困难，须知粘土覆盖柔性效应强烈且需要与填土体、岸坡以及现浇混凝土材质合成一体，才能全面适应心墙地基变形现象；随着泥沙不断淤积，实际上墙体结构防渗功效全面提升。由此可见，此类技术手段是值得在围堰挡水建筑中大力推广的透水地基防渗手段。

参考文献：

[1]李红涛.帷幕灌浆防渗技术在土石围堰中的应用[J].科技信息，2011，20（19）：85-103.

[2]孙磊.天桥水电站大坝上游围堰水下混凝土施工浅谈[J].四川水利，2011，20（03）：64-65.

篇4：回填土质暗挖隧道施工技术

关键词：浅埋,露顶,反压回填,地表注浆,暗挖,明洞暗作

1 前言

合肥至福州客运专线闽赣段Ⅴ标凤凰山隧道起讫里程为DK600+240～DK600+735,全长495m,整个隧道围岩均为V级,开挖断面面积153m2。同时隧道地处福建闽北地区,地势起伏较大,洞身DK600+440～+449段隧道中线埋深最大3.7m,洞身DK600+449～+468段隧道拱顶外露最大2.66m,洞身DK600+468～+475段隧道中线埋深最大3.35m。相对于隧道中线而言,线路左线中心位置浅埋、露顶情况更为严重。隧道与原地表沿线路方向的几何关系见图1,线路中心和隧道中心覆盖层厚度见表1。

2 施工方法的比选

露顶地段距隧道进口210m,距隧道出口265m, 露顶段长度17m,两侧浅埋段长度分别为9m和12m。由于该区域处于隧道中部,同时隧道全长范围内围岩均为V级,围岩的自承能力极差,洞身开挖断面大(面积150m2),故此段隧道施工时必须控制隧道的收敛变形、地表及拱顶的沉降,防止塌坍,保证结构的安全。

结合以往隧道施工经验,预设了三种施工方法,分别是:明挖法、支承桩加设套拱后暗挖、反压回填注浆固化后暗挖。

2.1 明挖法

明挖法施工工艺较成熟,洞身沉降较小。

缺点是:

(1)开挖需要三面放坡,故开挖数量和防护数量极大,造价较高;

(2)该段法线方向地表起伏较大,便道布设困难,存在高边坡施工和陡坡运输两大安全隐患;

(3)施工场地狭小,不利于组织大型设备施工;

(4)需要发生大量的征地费用。

2.2 支承桩加设套拱后暗挖

在DK600+441、+445、+469位置隧道两侧先行施作6根锚固桩,桩顶浇筑钢筋混凝土纵梁,在纵梁上用土拱法施作混凝土套拱,套拱强度达到100%时,开始在拱外反压回填原状土。回填后暗挖完成该段施工。此方法工程量小造价低,对设备要求不高。

缺点是:

(1)南方多雨,防排水问题对施工的成败影响很大;

(2)涉及桩基、支撑纵梁土模、纵梁、套拱土模、套拱等多个小型结构,其位置的准确性直接影响后续洞身施工的质量和安全,故对测量放样要求较高,同时工序较多对工期影响较大;

(3)施工期间对现有土体的保护要求较高。

2.3 反压回填注浆固化后暗挖

先清理该地段表土,随后进行水泥稳定碎石分层回填压实。然后打设注浆管,实施注浆固结,形成壳体,最后在其保护下进行洞身暗挖施工。此方法工程量和造价适中,对场地、设备要求不高。缺点是对回填及注浆的要求极高。

2.4 方案确定

通过比选,对洞身DK600+440～+473段反压回填注浆固化后暗挖施工作为最终施工方法,并对该方法做了进一步的细化:反压回填采用10%的水泥稳定碎石土,结合深孔注浆加固地层,加固宽度为隧道中线左侧10.5m,右侧15m。注浆范围为反压回填面至仰拱开挖底面以下不小于2m,钻设竖向注浆孔,孔径Φ110mm,纵向间距2m,横向间距1.5m,梅花型布置,孔深16.2～24.2m。孔口管采用Φ89mm热轧无缝钢花管,壁厚5mm,单根长度3m。反压回填面浇注20cm厚C20混凝土止浆盘,止浆盘中间设置Φ8钢筋网,网格间距20cm×20cm。止浆盘施工后注浆,注浆材料采用单液水泥浆,水灰比0.6∶1～1∶1,注浆压力初始0.2～0.5MPa,终压2～3MPa,持压2min。钻孔取芯验证注浆效果,合格后在止浆盘上部回填50cm厚粘土隔水层。待完成反压回填注浆后,最后在其保护下进行暗洞的开挖、支护、衬砌等施工。地表加固区域见图2。

3 反压回填的施工流程及技术要求

3.1 施工流程

开挖截水天沟→地表清理→分层回填碾压→施做粘土隔水层。

3.2 技术和工艺要求

(1)环形截水沟

在反压回填线外5m范围,开挖一条环形截水沟,将地表水截流至山脚下,与地方排水系统衔接。截水天沟断面为倒梯形,上口开挖宽度2.65m,下口宽度0.85m,深度0.9m,采用C20混凝土浇注,壁厚0.3m。

(2)地表清理

清表应在天沟施工完成后进行,清除反压回填范围内地面上的植被,清除厚度0.6m。植被、树根清除后,坡面应修成台阶状,台阶高度1m,宽度2m。清表后采用YZ25T压路机对原地表进行碾压,并保证四周排水畅通。

(3)水稳料的拌和、运输

回填材料为10%水泥稳定碎石土,采用HZS50拌和机拌和。在正式拌制级配碎石混合料之前,必须先调试所用的厂拌设备,拌和时根据天气阴晴、气温、运距等,在最佳含水量基础上,按0.5%～1.0%增加拌和用水量。并跟踪检测含水量、颗粒级配,控制好拌和料质量。试验人员定期从出料口取拌好的混和料做水泥剂量测定和筛分试验,以检查混合料是否符合配合比设计。配备足够的大吨位运输车,确保摊铺不间断进行。拌和料运输期间用防水蓬布覆盖,防止水分散失。

(4)测量

在原地面上测量出隧道纵向中线和横向,放出换填边线和边桩,采用钢筋桩标示出每层回填高度,松铺系数按照1.2～1.4控制。

(5)碾压

由于施工范围较小,填料摊铺采用人工配合挖机进行摊铺。采用重型光轮振动压路机进行碾压,按1静压+2弱振+2强振+2弱振+1静压碾压组合方式进行压实,使其达到规定压实度。填筑期间逐层进行压实度检测,压实度需控制在97%以上。

(6)施做粘土隔水层

粘土隔水层厚0.5m,施工时每分段分层部位必须搭接不小于0.3m宽度,并人工夯填密实。粘土必须选择粘性好、无杂质和石块的粘土,施工时确保隔水层与边、仰坡搭接良好,连接处采用3～5cm厚20cm宽的M10砂浆封闭。在隔水层完成后在其表面植草绿化,可防止雨水冲刷造成粘土流失。

4 深孔注浆的施工流程及技术要求

4.1 施工流程

完成回填→钻孔→安设孔口钢花管→施做C20止浆盘→注浆试验→注浆加固→钻孔取芯验证→M10水泥砂浆封孔。

4.2 技术和工艺要求

(1)钻孔

钻孔直径110mm,纵向间距2m,横向间距1.5m,梅花型布置。钻孔进行测量放样,用灰线标识出孔位线。钻孔深度应根据回填表面标高和仰拱开挖底面标高确定,确保钻孔深度超过仰拱底标高2m以上,横断面注浆孔布置图见图3。

钻孔采用HZ-100Y地质钻机或潜孔钻机施工,钻机就位必须准确无误,孔偏斜率应控制在1%以内。注浆区孔数共计162个,钻孔顺序:纵向应由一端向另一端单向钻设,横向可按照Z字型钻设。每个钻孔完成后,扫孔次数不少于2次,同时安设孔口管。

(2)安设孔口钢花管

扫孔后更换小号钻头,插入孔底,采用后退式清孔。对孔深、孔底确认后安设孔口钢花管,其安装高出回填面20cm。

钢花管采用长度3m的Φ89×5mm热轧无缝加工制作,管体注浆孔按15cm×15cm间距梅花形布置,注浆孔直径10mm,尾部30cm止浆段不设孔。

(3)施做C20混凝土止浆盘

孔口管安装后,浇注C20混凝土止浆盘。止浆盘内设Φ8钢筋网片,网格间距20×20cm,为了便于施工,网片尺寸按2m×2m加工。网片位于止浆盘中央位置,施工时使用高度10cm的混凝土垫块支垫。混凝土使用平板振动器捣固,混凝土浇注完成12h内,应覆盖洒水养护,强度达到8MPa时可开始注浆施工。

(4)注浆加固

注浆参考参数为:浆液扩散半径1.8m;注浆采用水泥单液浆,水灰比0.6∶1～1∶1;注浆初压0.2～0.5MPa,终压控制在2MPa。

注浆之前必须对注浆设备进行调试,确定正常后方可开始注浆。注浆顺序为:先注最外两排孔,然后依次向内推进,每排注浆孔中,先灌注两端的孔,然后间隔交错灌注。

为保证暗洞施工安全,对注浆要求极高,注浆前应用真空泵将孔内空气抽排干净,抽排时孔内压力为零时即可关闭闸阀。随后安设注浆管打开闸阀开始注浆,严格控制注浆压力,终压2MPa时应持压2min后方可关闭闸阀拆除注浆管。每孔注浆量应与设计数量大致相等,差异较大时需查找原因。

注浆加固结束后钻孔取芯进行试验检测,注浆固结体抗压强度不小于0.2MPa,强度不足时应对其对应部位重新钻孔进行补浆。

注浆剩余料严禁随意排放,必须经沉淀处理后在指定地点排放。

(5)M10水泥砂浆封孔

注浆加固检测结果满足要求后,对外漏止浆盘的注浆管采用M10水泥砂浆进行封孔。

4.3 施工组织

(1)人员配置

领工员2人,技术员1人,试验员1人,材料员1人,电工1人,司机4人,混凝土工4人,司钻手及注浆手6人,钢筋工2人,焊工2人。

(2)设备配置

HZS50拌和机站一座,挖机1台,自卸卡车2辆,潜孔钻机(车)1台,灰浆搅拌机1台,真空泵1台,注浆机1台,电焊机2台,调直机1台,切割机1台、发电机1台、取芯机1台,小型夯实机1台。

5 暗洞施工

所有地表加固措施必须全部完成并检测合格后方可组织洞身开挖。暗洞施工严格按照成熟的工法以及设计要求施作,坚持“管超前、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则,同时高度重视地表沉降观测及洞内监控量测工作。

5.1 超前支护

暗洞开挖前必须进行超前管棚支护。管棚材质为Φ89×5mm无缝钢管,环向间距0.4m,管棚搭接长度3～5m,注浆采用1∶1水泥浆液。

5.2 开挖、初支

严格按照双侧壁导坑工法实施多分部开挖。由于回填体固化后强度较低,首先选用机械开挖人工修边方式减少爆破震动的影响,进尺控制在60cm(2榀钢拱架之间距离),局部需要钻爆作业时可采用浅孔分次实施爆破。整个开挖期间,各分部工作面之间的距离严格受控,同时做好洞内监控量测及地表沉降观测,及时掌握围岩与支护的动态信息,便于随时指导洞内施工。

初支必须紧跟开挖面,钢拱架间距、锚杆长度、喷射混凝土厚度以及密实度严格按照设计要求施作。

5.3 仰拱、二衬施工

仰拱施做必须及时从而保证了支护体系处于完全封闭状态,仰拱开挖至混凝土浇注完成应控制在5h以内。

仰拱距开挖工作面需控制在35m以内,二衬距开挖工作面需控制在50m以内,当步长接近或超过该值时,开挖工作面应暂时停止并封闭。

6 结语

隧道浅埋、露顶地段采用先回填密实,后地表注浆加固,使隧道顶部形成一层具有一定强度和承载能力的壳状覆盖层,再通过暗挖完成隧道施工任务,经实践证明这是一种行之有效的方法或施工方案。

地表反压回填的密实度、地表防排水处理效果的好坏、注浆效果以及固结体的抗压强度对后续暗挖施工有着非常直接的影响,在施工期间需加强监控,严格要求,认真施作。

暗挖必须选择适当的开挖方式和工法,严格控制进尺和步距,加强洞内、外监控量测并做到信息及时反馈,是隧道穿越浅埋段施工安全和质量受控的关键。

参考文献

[1]徐立新.隧道明洞暗挖施工技术[J].国防交通工程与技术.2010(2):55-57.

[2]董云鹏.隧道施工明洞暗做具体运用实例[J].山西建筑.2008(4):325-326.

[3]TZ204-2008,铁路隧道工程施工技术指南[S].

[4]铁建设(2010)241号,高速铁路隧道工程施工技术指南[S].

篇5：回填土质暗挖隧道施工技术

关键词：暗挖隧道 CRD法 双侧壁导洞法 断面转换

1、工程概况

篇6：暗挖隧道改扩建施工技术探讨

1 1#竖井及其施工洞段工程地质概况

1.1 工程地质条件

1#竖井区间隧道改造工程位于东莞市东城南区光明二路东北侧莞惠城际东城南～寮步区间GZH-4标内。属剥蚀丘陵及丘间谷地, 地势略有起伏, 地面标高在12.50～23.00 m之间。附近多为空地和道路, 道路附件有管线通过, 改造段地表为菜地、鱼塘和荔枝林。隧道拱顶覆土主要有素填土、淤泥质粉质黏土、砂层、粉质黏土、全风化混合片麻岩层, 洞身主要位于全风化混合片麻岩层。该场地上覆第四系全新统人工堆积层 (Q4ml) 、冲积层 (Q4al) 、残积层 (Qel) , 下伏基岩为震旦系 (Pz1) 混合片麻岩。

本改造工程所在场地地质构造简单主要表现为上覆为第四系沉积层, 其下为混合片麻岩, 混合片麻岩在风化作用下形成残积层。本次该场地勘察未发现有影响该构筑物的断裂迹象, 强风化混合片麻岩和弱风化混合片麻岩中节理裂隙发育, 岩体较破碎～较完整。

1.2 水文地质条件

本区间存在多处地表水, GDK19+800处有一沟渠由北向南流经区间隧道, 沟渠内常年有水, 水量随降水量变化。GDK20+420线路左侧有一鱼塘, 深度0.8～1.5 m。场地内地下水水文地质条件受当地气候、地貌、岩性、地质构造及人类活动等因素的影响, 根据地下水埋藏条件可简单划分为孔隙水、基岩裂隙水。根据勘察钻孔显示地下水位埋深0.80～5.0 m, 水位变幅4.2 m;地下水位随季节变化, 变幅0.5～2.0 m。岩石富水性和透水性与节理裂隙发育情况关系密切, 节理裂隙发育的不均匀性导致其富水性和透水性也不均匀。

1.3 特殊土及不良地质

本场地广泛分布有素填土及杂填土, 松散～稍密, 属较不稳定土体, 易造成隧道及基坑坍塌;局部分布有冲积淤泥质粉质黏土, 具有孔隙比大, 压缩性高, 抗剪强度低等特点, 具触变性、流变性, 属不稳定土体;本场地存在冲积的饱和砂层, 其富水性大, 结构松散～中密, 属较不稳定土体, 透水性中等～强。施工中易发生坍塌、涌水、涌砂等现象;饱和状态下混合片麻岩残积土及全风化混合片麻岩, 土质不均, 属较不稳定土体, 受施工扰动, 强度骤降, 极易造成隧道坍塌、侧壁失稳。

2 1#竖井及其施工洞段施工技术

2.1 改造施工整体思路

本次改造工程隧道周围土体已被扰动, 自稳情况差, 开挖前施工降水井并利用已施工的降水井对周边土体进行降水, 然后洞内对已完隧道拱部上方以及边墙土体做径向注浆加固处理;改造施工对土体的开挖及格栅钢架的拆换, 均按每一榀一循环 (0.5 m) 进行, 施工完一循环的初支后方能进行下一循环土体的开挖和格栅的拆换。扩挖均采用人工开挖, 严格控制开挖进尺。

2.2 隧道径向注浆

根据本标段GZH-4标区间矿山法隧道正洞改造段, 采用在已开挖的既有隧道空间内对新隧道在开挖前进行径向注浆的加固, 注浆参数由注浆试验孔确定, 注浆范围为新隧道开挖轮廓线至开挖轮廓线外3 m, 注浆管材料为Φ42, t=3.25 m小导管。注浆孔按浆液扩散半径1.5 m, 孔底间距约2.0 m布设, 纵向间距2.25 m, 注浆孔按梅花形布置, 注浆孔垂直于洞壁打入。左线拱部孔口环向间距约0.79 m, 边墙孔口间距约1.28 m;右线拱部孔口环向间距约0.64 m, 边墙孔口间距约1.0 m (注浆孔孔口环向布置可参见设计图角度间距) (如图1) 。

横通道改造径向注浆范围为改造开挖轮廓线以外3 m。注浆孔按浆液扩散半径1.5 m, 孔底间距约2.0 m布设, 纵向间距1.5 m, 注浆孔按梅花形布置, 注浆孔垂直于洞壁打入。拱顶钻孔开孔环向间距0.6 m, 拱腰间距1.0 m。

注浆施工工艺如下: (1) 注浆管的制作, 按设计制作长1.4～8.0 m不等的注浆管, 对于长度大于6 m的注浆管可采用分节焊接在一起, 以满足施工空间受限的要求。注浆管前端3 m采用电钻钻10 mm眼孔, 眼孔间距为15 cm, 沿管长方向呈梅花型布置。 (2) 测孔定位, 左线拱部孔口环向间距约0.79 m, 边墙孔口间距约1.28 m;右线拱部孔口环向间距约0.64 m, 边墙孔口间距约1.0 m注浆孔纵向间距170 cm, 环间注浆孔呈梅花形布置。 (3) 按设计位置、孔径、孔深钻孔, 并钻完全部注浆孔后, 进行清孔。用风枪把管打入孔内, 孔口用水泥砂浆封堵, 并安装好止浆塞。 (4) 注浆, 注浆前进行现场注浆试验, 并得出试验结果:1#井左右线径向注浆加固部位主要在粉质粘土层, 现场选取3个代表性注浆孔, 浆液采用水泥单浆液, 水灰比为1∶1, 注浆初始压力在0.5～1.0 MPa, 稳压在1.3～1.5 MPa, 并稳压15 min, 测得平均单孔实际注浆量为1.58 m3, 单线隧道每延米注浆量约13.1 m3, 略大于设计注浆量。2#井右线及横通道径向注浆加固部位主要在全风化混合片麻岩, 测得平均单孔实际注浆量为1.26 m3, 单线隧道每延米注浆量约11.0 m3, 与设计注浆量大致相同, 现场施工时根据实验结果调整注浆参数, 注浆完后, 用M5水泥砂浆填塞, 注浆顺序先隧道两边后中间, 隔孔交替注浆。 (5) 当注浆达到终压并稳压10 min, 进浆速度为开始进浆速度的1/4且注浆量不小于设计注浆量的80%时, 可确定该注浆孔达到结束的条件, 结束后利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞, 以保持孔内压力, 直至浆液完全凝固。

2.3 隧道回填砼施工

回填砼采用C20素砼, 回填范围为原隧道初支内轮廓线面积减去与新断面初支外轮廓线所相交的面积, 回填前清理隧道底部杂物, 拆除原初支临时支撑。回填顺序为先回填隧道底部后边墙, 采用地泵输送砼方式分层分段依次回填, 沿隧道方向每10 m一段。左线隧道中心线向右偏移0.94 m, 回填范围较小, 回填砼先对隧道底作封底处理, 后利用新安装的左侧边墙钢架、临时仰拱作为回填边墙砼的支撑, 安装模板, 模喷新隧道初支砼 (砼强度等级等同于隧道初支砼等级) , 每喷一层砼垂直高度不宜大于1 m, 待强度达到要求后, 分层浇筑回填砼, 每层砼浇筑厚度不大于1 m, 当回填砼水平宽度≤0.5 m时, 回填砼与隧道初支砼一同采用喷射砼一次完成。右线向右偏移4.2 m, 回填范围较大, 回填可采用相同于左线回填的方法, 每层砼浇筑厚度不大于1 m。这种施工方法对新隧道钢架的稳定性要求高。为解决这种不稳定因素, 采用先回填砼后安装新隧道钢架的方法, 分层浇筑时, 可在已回填部分预埋钢筋作为下一层回填时模板安装的螺杆。其隧道改造右线回填示意图如图2所示。

2.4 超前支护及施工开挖

2.4.1 超前小导管注浆支护

超前小导管注浆加固地层技术, 是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜钻孔安设注浆管, 并注入浆液, 达到超前加固围岩和止水的目的, 同时小导管还可起到超前管棚预支护作用。扩挖段正洞隧道采用超前注浆小导管, 小导管采用外径φ42 mm、壁厚3.25 mm热轧无缝钢管, 长度为3.0 m, 小导管环向间距0.33 m, 纵向间距1.0 m, 注浆管一端做成尖形, 另一端焊上φ6加劲箍。在距离加劲箍1.0 m处开始钻孔, 钻孔沿管壁间隔150 mm, 呈梅花型布设, 孔位互成90°, 孔径10 mm, 小导管沿拱、墙扩挖范围布置, 外插角18°, 左线改造段超前小导管布置。横通道改造段超前小导管拱部范围内双排设置, 环向间距0.3 m, 纵向间距1.0 m, 外插角18°, 小导管采用外径φ42 mm、壁厚3.25 mm热轧无缝钢管, 长度为3.0 m。

2.4.2 开挖步序

扩挖段均采用人工开挖, 严格控制开挖进尺。改造施工对土体的开挖及格栅钢架的拆换, 均按每一榀一循环 (0.5 m) 进行, 施工完一循环的初支且临时支撑砼达到设计强度后方能进行下一循环土体的开挖和格栅的拆换。以左线开挖施工步序为例, 其开挖步序如下。

(1) 开挖 (1) 部土体, 拆除开挖范围内既有隧道初支, 人工拆除新隧道钢架节点过渡单元B、C, 安装新隧道左侧拱部钢架及中隔壁接长钢架, 挂网喷射混凝土施作新隧道左侧拱部初期支护及中隔壁。施作新隧道 (2) 部开挖范围内周边超前小导管。

(2) 施作新隧道 (2) 部开挖范围内周边超前小导管。开挖 (2) 部土体, 拆除开挖范围内既有隧道拱部右侧初支, 人工拆除新隧道临时横撑钢架节点过渡单元D, 安装新隧道拱部右侧钢架及临时横撑接长钢架, 并设置锁脚锚杆。钻孔设置系统锚杆后, 挂网喷射混凝土施作新隧道右侧拱部初期支护及临时支护。

(3) 开挖 (3) 部土体, 并拆除 (3) 部开挖周边既有隧道初期支护, 拆除新隧道初支钢架节点过渡单元A, 安装新隧道右下部钢架, 挂网喷射混凝土施作新隧道右侧边墙期支护及剩余仰拱初支护, 使隧道初支护封闭成环。

2.4.3 横通道改造开挖施工步序

(1) 施作改造横通道拱部超前小导管扩挖原横通道拱顶部分土体, 凿除原横通道施工的超前小导管及长管棚, 破除原横通道拱部加强环及初支格栅钢架A、B单元, 安装改造横通道格栅钢架O、P、Q单元, 施工改造后横通道拱部初期支护喷混。

(2) 接长拱部加强环钢筋, 施工改造后横通道拱部加强环如图3所示。

2.4.4 扩挖隧道初支施工

首先进行钢架制作, 格栅钢架在加工厂集中加工, 程序化施工。施做时, 测量人员根据钢格栅设计图和操作工人的要求在钢平台上放样, 画出1∶1的钢格栅大样图, 包括各连接点的法线方向。

为保证钢架置于稳固的地基上, 施工中在钢架基脚部位预留出0.15～0.20 m原地基, 架立钢架时挖槽就位, 并在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。钢架按设计位置安设, 在安设过程中钢架和初喷层之间有较大间隙时设垫块, 钢架与围岩 (或垫块) 接触间距不大于50 mm。为增强钢架的稳定性将钢架与锁脚锚管焊接在一起。

初支混凝土采用湿喷工法施工。喷射混凝土配合比, 通过室内试验和现场试验选定, 并符合施工图纸要求, 在保证喷层性能指标的前提下, 尽量减少水泥和水的用量。速凝剂的掺量通过现场试验确定, 喷射混凝土的初凝和终凝时间, 满足施工图纸和现场喷射工艺的要求, 喷射混凝土的强度符合施工图纸要求, 配合比试验成果报送监理工程师批准。喷射混凝土供料单在实际使用喷射混凝土前12 h前报送监理工程师。喷射混凝土施工前56天, 为每种拟用的外加剂至少作三次试块试验板, 试验板测定的喷射混凝土工艺质量和抗压强度达到要求后, 才能进行喷射混凝土施工。

莞惠城际GZH-4标改造扩建工程Ⅵ级围岩采用台阶法开挖, 拱顶部采用人工手持风动凿岩机, 出碴采用装载机配合农用自卸车运输。

2.4.5 扩挖隧道施工洞内运输

本隧道断面为圆弧状, 隧道出渣应铺设简易路面, 隧道初支后需在仰拱回填65 cm厚砖渣或碎石土以保证车辆平稳行驶, 回填时用挖掘机整平压实。区间隧道内土方采用小型农用自卸汽车运输, 车载量约为3.3 m3碴土, 刚好为提升料斗满装是的容积。运送至竖井井底时, 车头转向另外一隧道洞口, 然后倒车至料斗坑卸土。

2.5 隧道防排水

隧道防水的主要方法采用径向注浆、超前小导管注浆、砼结构自防水;排水的主要方法采用临时排水沟, 因为竖井小里程隧道为上坡, 故水可通过小沟自地流出。竖井大里程隧道为下坡, 随隧道开挖进尺每隔30 m设置一集水坑, 用水泵接水管排至竖井集水坑内。水管沿隧道初支砼墙壁设置。

2.6 监控量测

本改造隧道采用信息化设计和施工施工中应重视和加强监控量测工作, 把监控量测工作贯穿于施工过程的始终, 并应及时反馈信息指导设计和施工, 暗挖隧道按喷锚构筑法设计和施工, 现场监控量测是此工法的重要组成部分。现场监控量测必作项目有洞内外观察及地质描述、拱顶下沉量测、水平净空收敛量测、地表下沉量测和浅埋段地面建筑沉降及倾斜量测。其它项目可根据施工时的具体情况选作。施工中, 围岩及支护的稳定性应根据开挖工作面的状态、净空水平收敛值及拱顶下沉量的大小和速率综合判断, 并及时反馈于设计和施工中, 根据水平相对净空变化值进行判断时, 应符合《铁路隧道喷锚构筑技术规范》的有关规定。

3 结论

我集团公司承建的在建莞惠城际G Z H-4标起讫里程为D K 1 9+7 8 0～DK25+080, 正线全长5.300 km, 设计时速为200 km/h, 隧道采用暗挖法施工。由于线路技术标准的提高, 1#竖井按原线路及技术标准施工完成部分段落, GDK20+420施工横通道等需要进行改扩建施工, 原完成开挖的隧道断面需要加大、左线线位往右侧偏移0.94 m、右线线位往右侧偏移420 m、隧道已施工段落内左右线线路纵断标高整体上抬1.339 m。论文在详细介绍了1#竖井及其施工洞段工程地质条件、水文地质条件基础上, 提出了因该工程隧道施工需要穿越冲积的饱和砂层, 施工中易发生坍塌、涌水、涌砂等现象;同时, 隧道穿越的主要地层混合片麻岩残积土及全风化混合片麻岩, 土质不均, 属较不稳定土体, 受施工扰动, 强度骤降, 极易造成隧道坍塌、侧壁失稳。为之, 确定了在工程改扩建施工前利用已施工的降水井对周边土体进行降水, 然后洞内对已完隧道拱部上方以及边墙土体做径向注浆加固处理;改造施工对土体的开挖及格栅钢架的拆换, 均按每一榀一循环 (0.5 m) 进行, 施工完一循环的初支后方能进行下一循环土体的开挖和格栅的拆换。扩挖均采用人工开挖, 严格控制开挖进尺总体施工思路。按以上确定的整体施工思路, 进行了隧道的改扩建工程, 取得了成功。该工程的成功为今后同类工程的施工提供了新思路, 新方法。

摘要：莞惠城际工程由于技术标准的调整, 已施工的矿山法隧道断面加大、左线线位往右侧偏移0.94 m、右线线位往右侧偏移4.20 m、隧道已施工段落内左右线线路纵断标高整体上抬1.339 m, 因此需对已施工段区间隧道初期支护及施工横通道进行扩挖改造。论文详细介绍了该工程1#竖井改造扩建施工技术, 提出了在工程改扩建施工前利用已施工的降水井对周边土体进行降水, 然后洞内对已完隧道拱部上方以及边墙土体做径向注浆加固处理;改造施工对土体的开挖及格栅钢架的拆换, 均按每一榀一循环 (0.5 m) 进行, 施工完一循环的初支后方能进行下一循环土体的开挖和格栅的拆换。扩挖均采用人工开挖, 严格控制开挖进尺施工技术。按以上确定的施工方案安全顺利完成了隧道的改扩建工程, 该工程的成功为今后同类工程的施工提供了新思路, 新方法。

关键词：隧道工程,矿山法,改扩建施工,施工技术

参考文献

[1]吕勤, 张顶立, 黄俊.城市地铁暗挖施工地层变形机理及控制实践[J].中国安全科学学报, 2003, 13 (7) ::29-34.

[2]郑怀洲.北京地铁东四站地表沉降监测数据分析[J].铁路标准设计, 2006 (4) :6 0-6 2.

篇7：回填土质暗挖隧道施工技术

关键词：地铁 暗挖隧道 爆破技术 设计

1 工程概况

随着城市的快速发展，城市轨道交通建设速度也在不断的发展，轨道交通建设需要对道路进行爆破，而爆破必然会对周围的建筑产生影响，因此如何协调好城市轨道交通建设与当地居民的关系成为当前轨道交通建设最为关键的因素。青岛地铁3号线土建05标江西路站～宁夏路站区间，全长712.74m，隧道埋深11m～20m，周围居民楼比较多，而且地质都不适合进行较大规模的爆破行为，因此在此工程段进行爆破需要进行严密的设计，防止出现因为爆破威力过大而导致居民生活受到影响，尤其是预防对居民住宅的影响。

2 钻爆设计

2.1 钻爆设计原则 由于此施工段涉及居民楼的数量比较多，其周围人员流动比较大，施工环境比较复杂，因此在进行钻爆时一定要结合施工环境以及地质情况进行合理的安排。因此钻爆设计应该遵循“减震、安全”的原则，采取多打眼、少装药，多分段的方式，通过一定的技术条件降低因为钻爆而产生的巨大声音以及注意碎石的飞裂方向，最大程度降低钻爆对周围居民的影响。具体到此工程我们应该采取控制爆破装药量，多次爆破的方式，多进行钻孔进行爆破，严格控制爆破影响范围，合理设计安全爆破时的震速。

2.2 爆破设计

2.2.1 炮眼的布置 因为此工程地质属于软弱围岩地质，其不适合进行较深的钻孔，因此炮眼的深度应该保持：除陶槽眼垂直深度采用1.3m深外，其它眼均采用1.1m深，钻孔采用YT-28风钻，炮眼直径为Ф42mm。

2.2.2 爆破安全验算及装药参数确定 地铁距离地面建筑约为15m，并且地面建筑多为混凝土建筑，因此根据相关规范要求安全震速控制应该在1.5cm/s以内，根据《爆破安全规程（GB6722-2003）》中相关计算公式得出：

Qm = R3（Vk/k）（3/α）

Qm-最大一段允许用药量（kg）；Vk-震动安全速度，取1.5cm/s；

R-距建筑物距离（30m）；α-炸药衰减指数，取2.0；

m-炸药指数，取1/3； K-场地因数，取180。

经计算得最大一段用药量2.56kg>2.25kg，符合《爆破安全规程（GB6722-2003）》安全要求。

3 爆破安全设计

3.1 合理设计爆破方案 由于此工程段的地质基岩比较浅，因此需要进行多次爆破作业，同时尤其地面建筑多、人员流动大，爆破施工环境比较复杂，为安全生产需要对爆破方案进行严密的设计，将爆破影响控制在允许的范围内，具体方案设计措施：首先针对不同的地质结构采取不同的爆破技术方案，对软性岩石采取预裂爆破技术而对于硬性的岩石则要使用光面爆破技术；其次要严格控制爆破震速，遵循安全生产的原则在进行爆破作业准备时要每个炮眼的用药量以及炮眼填塞物的长度，并且在进行规模爆破时要进行测试爆破试验，并且爆破试验的数据要以3次以上的实际测量数据为准。

3.2 降低爆破震动的影响

降低爆破震动将从以下几个方面入手：①炸药品种的确定。炸药品种与炸药的爆破震动速度有直接影响，根据工程地质和水文地质条件，本工程施工中选用防水效果好的乳化炸药。②起爆网络的确定。本工程采用光面爆破技术，各炮孔起爆顺序为：掏槽眼→辅助眼→周边眼，由里向外逐层起爆。设计爆破网络为孔内微差，孔外分段的非电微差起爆技术。导爆管自3段起连续段位使用，使段间间隔时间不过大，既能防止地震波相叠加而产生较大的震动，又能连续起爆。起爆网络的联结：毫秒雷管→导爆管→非电毫秒雷管起爆网络。采用孔内外结合微差起爆网络，联网时要保证后起爆的网络不被先起爆的炸断。③掏槽方式的确定。经过多次研究试验，最终确定区间下穿建筑物段采用预打中空孔二级直眼掏槽组合形式进行上台阶掏槽爆破。④装药结构及填塞的确定。装药结构与单孔装药量：掏槽眼，辅助眼采用连续装药结构，周边眼采用间隔装药结构，每个炮孔装药后的剩余孔段全部用炮泥堵塞。炮泥采用配合比1：3的粘土与砂子混合物，炮孔使用直径32mm、长30cm，质量300g的卷状乳化炸药。导爆管全长铺设。并加强炮眼堵塞。

4 爆破效果和心得总结

在进行爆破作业过程中，施工地质具有非常复杂的特征，其具有软化岩石，也具有硬性岩石，并且岩石的分布结构非常不均匀，这些情况给爆破工作带来一定的影响，但是通过科学的爆破工程方案设计以及使用先进的爆破技术使得爆破工程得到了预期的效果，即在保证地面建筑物安全的情况下，完成了地铁隧道内的施工要求，虽然在进行爆破的过程中也会出现一些爆破用药量过大或者过小的现象，但是其都在预期的控制范围内。

在城市市区进行地铁爆破作业需要对前期工作进行严密的规划，在科学规范爆破技术的同时还要协调处理与周围居民的关系，将爆破带来的影响降低到最低，同时爆破工作进行前要通过相关公众熟悉的媒体公布爆破时间；要对爆破施工的地质进行详细的调查分析，并进行爆破试验，计算出符合爆破区域地质，并根据该值进行限量爆破设计，控制最大段装药量，是控制爆破振动的根本；加强施工过程中的各种监测，并根据监测结果调整施工参数，将各项指标控制在预警范围内。

参考文献：

[1]仓盛.控制爆破技术在某地铁工程中的应用[J].城市建设理论研究，2013（22）.

[2]程续升.临近建筑物浅埋暗挖隧道爆破减震技术[J].城市建设理论研究，2012（34）.