高速铁路隧道软弱围岩地段进洞方案比选和实施方案

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1、高速铁路隧道软弱围岩地段进洞方案比选和实施方案　　【摘要】本文通过工程实例，对隧道软弱围岩地段进洞方案在工艺原理、地形地貌及地质条件、施工难易程度、围岩加固效果、沉降稳定及安全性等方面进行了较为详细的对比分析，并简要介绍了所采用的进洞方案施工方法及施工工艺，供类似工程参考。【关键词】高速铁路；隧道；软弱围岩；进洞方案；比选与实施1前言高速铁路隧道必须根据进洞地形地貌及地质条件、施工难易程度、围岩加固效果等进行综合分析，确定安全性强、沉降小、工艺方法和施工质量易控制的软弱围岩地段进洞方案，才能确保隧道施工质量和安全进洞要求。2工程概况8京福铁路客

2、运专线安徽段金锅岭隧道位于安徽省黄山地区歙县北侧约6km，隧道进口里程为DK285+093.8，出口里程为DK288+280，隧道全长3186.2m，其中Ⅱ级围岩680m（占21.34%），Ⅲ级围岩487m（占15.28%），Ⅳ级围岩560m（占17.58%），Ⅴ级围岩1459.2m（占45.80%）。最大埋深约148.5m，线路所经地区地貌主要为剥蚀低山丘陵区，山势延绵，起伏较大，植被发育。隧道设计为单洞双线隧道，进口段位于曲线上，出口位于直线上，全隧道单坡，坡度为12‰，隧道按喷锚构筑法设计、施工，初期支护为采用锚、喷、网和钢架，根据不同的

3、围岩情况采用不同的组合，二次衬砌采用耐久性抗腐蚀砼，防水等级为一级。由于金锅岭Ⅳ、Ⅴ级围岩占隧道总量的63.38%，围岩破碎，为工期控制性工程。金锅岭隧道出口段DK288+251～DK288+221段地表Qel+dl粉质黏土，下伏晚侏罗纪γ53（1）强风化侵入花岗岩呈碎块状，且存在严重偏压，地下水为孔隙潜水和基岩裂隙水，较发育。洞口段围岩及埋深情况见图1所示。3拟采用的进洞方案比选金锅岭隧道出口拟采用水平定向旋喷桩、洞口长管棚进洞方案，现对两种进洞方案进行对比分析。（1）工艺原理对比分析洞口长管棚：在洞口Ⅴ级及以下围岩，无自稳能力、地表存在重要

4、构筑物或者地表沉降要求高的地段，拱顶支护可以施作洞口段长管棚。洞口段长管棚与导向墙配合使用，在导向墙施作完毕后，沿隧道正线方向打设一环洞口段长管棚并进行注浆，对洞口段围岩进行加固，从而保证隧道安全进洞。8水平定向旋喷桩：在富水软弱松散土层、淤泥、淤泥质土、砂质地层塌方等地段，拱顶支护可以采用水平定向旋喷桩。采用水平定向旋喷钻机打设预导孔，预导孔打设到设计长度后旋转回撤钻杆，在回撤钻杆的同时，将配制好的水泥浆液通过钻杆喷射到土体中。桩体之间相互啮合，在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体，使掌子面的稳定性得到提高。从工艺原来来看两种进洞方案均可

5、用于自稳能力较差地段。（2）地形地貌及地质条件对比分析金锅岭隧道出口进洞围岩破碎且线路右侧存在严重的偏压，若施作洞口长管棚不仅使洞口拱顶全风化花岗岩板结成整体并形成梁效应有效增强了围岩的自身稳定性以及抗剪力，保证隧道的进洞安全；若施作水平定向旋喷桩可以使洞口拱顶段围岩板结并相互啮合，但抗剪能力明显不如长管棚施工。从以上分析来看，存在严重的偏压且围岩破碎的隧道口优选长管棚进洞。（3）施工难易程度对比分析8在全风化花岗岩地段，施作洞口长管棚需要15d，而施作水平定向旋喷桩需要30d。水平定向旋喷桩施工工期长主要原因：a、受围岩实际情况影响较大，在碎

6、块状岩石较多的地段，水平旋喷钻机难以掘进；b、埋深较浅，最浅处埋深不足2m，为了防止漏浆，可能需要在埋深较浅的一侧进行加固。由于金锅岭隧道为工期控制性工程，选择洞口长管棚明显优于水平定向旋喷桩。（4）围岩注浆加固效果对比分析洞口长管棚：a、浆液在岩体内扩散受岩体节理和层理等影响，扩散成脉状，扩散和加固范围不均匀；b、由于注浆后有一定的自稳能力，水流冲刷不易造成大规模的突水突泥。水平定向旋喷桩：a、浆液通过钻杆与土体强制搅拌，扩散和加固范围均匀；b、虽然在钻口附近啮合较好，但是在钻机钻入后由于存在碎块状的岩块，不可避免的会出现钻机打入角度误差较大

7、的情况，这样就导致了旋喷桩之间的啮合力不满足要求，进而影响了该处围岩的自稳能力。从加固效果来看，若选用注浆经验丰富的队伍可以保证注浆质量，采用长管棚施工优于水平定向旋喷桩施工。（5）沉降稳定性对比分析长管棚通过长管棚：通过长管棚对周边围岩进行注浆加固提高了围岩自身的强度；由于长管棚布置在前面围岩以及导向墙的型钢上，形成了梁效应，并且有效的分担了拱部及边墙围岩的应力。从围岩受力降低以及围岩自身强度提高两个方面大大降低了隧道拱顶以及边墙的沉降变形量。8水平定向旋喷桩提高了围岩自身的强度，可以降低隧道的沉降变形量。当洞口段围岩完成初期支护时：由于长管

8、棚对围岩受力进行了分担，围岩自身应力并未全部作用于初支，而施工水平定向旋喷桩时受力并未降低，围岩自身作用力通过水平定向旋喷桩仍将全部作用于初支，因此从