洞口浅埋段土质隧道地表论文：洞口浅埋段土质隧道地表及拱顶下沉控制措施

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1、洞口浅埋段土质隧道地表论文：洞口浅埋段土质隧道地表及拱顶下沉控制措施一、工程简介虎形山隧道为双向四车道高速公路分离式隧道，左线全长1015m，隧道底板最大埋深约180m；右线全长985m，隧道底板最大埋深约170m，；隧道左右线间距在30～40m之间。隧道地处湖南郴州丘陵地区，地表黄土冲沟发育。该隧道处于红粘土，强风化石灰岩、页岩、破碎带、断层地段，溶洞、溶槽极其发育，地质条件复杂。隧道进出口段落内均为红粘土地层，洞口洞顶粘土覆盖层为2～20米，属于浅埋地段，围岩级别设计均为ⅴ级（实际为ⅵ级）。虎形山隧道的施工方法除明洞采

2、用明挖法施工外，其余采用人工风镐、钻爆法施工。隧道左右线共有ⅴ级围岩686m，主要采用留核心土环形开挖法施工，18＃工字钢拱架＋锚喷支护；ⅳ级围岩1069m，主要采用上下断面正台阶开挖法施工，钢格栅拱架＋锚喷支护；ⅲ级围岩245m,主要采用光面爆破全断面开挖法施工，锚喷支护。二、资料搜集整理根据虎形山隧道的施工施工情况，收集了国内类似地质条件在建的或是建成的隧道施工资料，特别是对郴州至宁远段高速公路4标段芒头岭隧道、5标段万华岩隧道等进行了细致的调查，这些隧道洞口均属于浅埋红粘土土质地层，与我标段虎形山隧道洞口段地质及地形

3、条件极为相似，芒头岭隧道、万华岩隧道分别于2009年4、5月份从进口进洞，最初采用两台阶法或预留核心土开挖，主要的支护参数：18#工字钢（纵向间距0.5m）；双层超前注浆小导管，上层为φ50*5mm，下层为φ42*3.5mm，间距均为60cm，上下层交错布置；φ25mm中空注浆锚杆，φ8mm双层钢筋网，c20喷射砼厚度为25cm。通过对以上两座隧道一个月内的监控量测数据表明：两座隧道地表及拱顶下沉量均较大，其中芒头岭zk127+622隧道拱顶最大下沉量22cm，万华岩隧道k129+610隧道拱顶最大下沉量17cm，均侵入二

4、衬结构，最终导致芒头岭隧道左洞zk127+609～zk127+643、万华岩隧道右洞k129+580～zk129+621出现大面积换拱现象，同时隧道地表及洞内初期支护出现较多的裂缝、初期支护表面脱壳。我标段于2009年4月23进行出口左洞开挖，监测数据也出现拱顶沉降量过大的问题，最大沉降zk116+908为19cm三、原因分析根据出现的上述情况，2009年6月16日业主召集设计院、监理处、隧道施工方并聘请相关隧道专家到现场勘察各隧道标段实际情况后，针对出现的问题进行专家讨论会，共同分析，分析认为导致地表及拱顶下沉过大主要有

5、以下几个方面的原因：1、开挖方式不当。对洞口土质浅埋隧道，通常的台阶法或预留核心土法开挖并不完全适合；2、初期支护没有及时跟进进行有效约束，导致土层拱圈松弛过大，增加了对隧道结构的荷载；3、拱架拱脚没有落于坚硬的地基上或拱脚处理不当；4、超前支护做得不到位，尤其是注浆效果较差，没有真正起到固结土层的效果；5、仰拱闭合不及时，不能及时约束周边土层四、制定对策针对上述确定的原因，结合专家会提供的意见，经过大家共同研究讨论，制定了如下的对策。1、根据地质条件，适当改变工法，如可采取crd工法或cd工法；2、及时跟进初期支护，隧道

6、开挖后立即进行素喷3cm砼，并加强后续工序衔接控制；3、拱脚处采用小导管垂直打入作钢架支垫；4、加强超前支护注浆效果控制，针对土质底层普通注浆效果差的情况，采用劈裂法注浆；5、及时闭合仰拱成环，仰拱施工采用全断面法。五、对策实施针对制定的对策，根据工程进展状况对虎形山隧道进出口土层浅埋地段陆续开展工作，具体桩号如下：进口端：zk115+932～zk115+957,k115+902～k115+933；出口端：zk116+872～zk116+900，k116+810～k116+846。对策实施1：加强拱脚支垫处理虎形山隧道四个

7、洞口开挖后路面标高以下约2米均为红色粘土，呈胶泥状，工字钢拱脚无法落于坚硬处，针对此种情况项目部起初用水泥垫块及双排工字钢在拱架处做支垫，但由于压力太大，无法满足沉降要求，后改用钢管，其方法是在拱脚处竖向打入一定长度的钢管（采用核心土开挖，钢管长度基本达到5米），管端焊接钢板做钢架支垫，分布开挖施工到此处时割除去掉，尽可能做到刚性支撑减少下沉。图1小导管支垫对策实施二：改变开挖方法及支护方式采用crd工法，将整个隧道断面分为六部分开挖，根据地形条件，先施作山体覆盖层较薄一层，并进行永久及临时支护，设临时仰拱，根据分块左右交

8、错推进，施工中需立即用砼素喷封闭掌子面，同时加强开挖后各道支护工序的衔接，做到稳中求快，该工法工序，各道施工工序相互干扰大，进度很慢，出口端k116+836～k116+846由于土层中饱水，极其不稳定，采用了此工法。图2cdr工法对策实施三：加强超前支护的监管，规范注浆流程，加强注浆效果先护后挖超前支护