三道岭隧道浅埋段施工综合治理技术

杨涛（中铁十九局集团第七工程有限公司，广东珠海519000）



三道岭隧道浅埋段施工综合治理技术

杨涛
（中铁十九局集团第七工程有限公司，广东珠海519000）

摘 要：介绍了新建吉图珲客运专线Ⅶ标段三道岭隧道进口，一段浅埋隧道施工过程中采取洞顶覆盖土层袖阀管注浆、地表水沟封闭处理、分部开挖加强支护、提高隧道衬砌的防水能力、对隧道四周围岩注浆等综合治理措施，使工程得以顺利进行。成功经验可与同行们共享。

关键词：浅埋隧道；袖阀管注浆；开挖；支护

浅埋隧道围岩加固工程中多数采用注浆加固的方法。三道岭隧道进口浅埋段地处断层破碎带，洞顶覆盖土层薄，地表水沟中有季节性水流。施工过程中，采用了袖阀管注浆、地表水沟封闭处理、开挖过程中加强支护、加强隧道衬砌防水能力等综合措施，成功地通过了隧道浅埋段，没有发生塌方事故，避免了隧道衬砌渗水、漏水施工通病的发生。

1　工程概况

新建吉图珲客运专线Ⅶ标段三道岭隧道，进口里程DK252＋347，出口里程DK253＋585，隧道全长1 238m。隧道除中段部分在R－7 000m的左转曲线上，进出口均在直线段上。隧道纵坡分别为＋7．4‰、＋1‰的单面上坡，隧道最大埋深约85m。在DK252＋416～DK252＋446之间有一条f1断层，地表为一条冲沟，此处隧道中线处的覆盖层厚度仅有12．3m。

三道岭隧道地处低山丘陵区，地势起伏。沿线分布的主要地层为第四系全新统（Q4）、上更新统（Q3）、下更新统（Q1）；第三系上新统（βN2）、中－上新统（N（1－2）d）、古－渐新统（Ed）、古新统（E1）等。表层为人工堆积层（Q4ml）杂填土，下面是坡、洪积层（Q4dl＋pl），土质为粉质黏土，中、粗、砾砂，下伏基岩为上新统（βN2）玄武岩、砂砾岩、泥质砂岩等。这一隧道浅埋段洞身处于人工堆积层和坡洪积层中。

f1断层破碎带走向为N40W，断层面倾向南，倾角70°，断层宽度约30m。

2　方案选择

三道岭隧道进口一段隧道，不但浅埋，而且地处f1断层破碎带，地表还有一条季节性冲沟。处理不当，施工过程中不但可能发生塌方、冒顶等恶性事故，隧道建成以后还可能出现衬砌漏水、渗水的毛病。施工过程中采取了以下治理措施：

（1）对洞顶软弱土层采用注浆加固的措施。为确保注浆效果，采用袖阀管注浆加固的方法。把注浆范围加深至隧道仰拱开挖面以下2m，采取不同的注浆材料，加密隧道左侧（地表水沟上游）的注浆管个数。

（2）袖阀管注浆工作开始之前，先平整隧道顶部的场地，顺坡，将地面用水泥土（底层）和混凝土（面层）硬化，待袖阀管注浆工作完成以后，将隧道顶部的水沟改为浆砌水沟，使洞顶无积水，减少地表流水的渗漏。地面硬化和浆砌水沟的长度为隧道中线左侧（上游）50m，中线右侧（下游）30m。

（3）施工过程中采用分部开挖的方法，加强超前支护和初期支护，初期支护尽早成环，二次衬砌尽早封闭，避免塌方事故的发生，确保施工安全。

（4）提高隧道衬砌的防水等级，提高衬砌混凝土的自防水能力，严格控制隧道防水工程和衬砌工程的施工质量。

3　袖阀管注浆施工

3．1袖阀管注浆施工参数的确定

在确定袖阀管注浆施工参数之前，先在施工现场进行实地试验，得到如下结论：当以1．0～1．2 MPa的注浆压力压注水泥和水玻璃双浆液时，扩散半径可以达到0．6～0．65m；压注纯水泥浆时，扩散半径可以达到0．7～0．75m。因此，把袖阀管注浆孔的间距×排距设计为1．0m×1．0m（压注水泥和水玻璃双浆液时）和1．2m×1．2m（压注纯水泥浆时）。注浆孔均按梅花形布置。

注浆范围：注浆范围的长度按f1断层破碎带的宽度加2×5．0m计算，注浆范围的宽度按隧道开挖面以外再布置3排注浆管计算，注浆孔的深度因地面的高低不同而不同，按注浆孔的底部要达到隧道仰拱开挖面以下2 m的要求，逐孔分别进行计算。本次注浆孔在平面上的布置为：沿隧道中线方向的长度为40m，隧道中线左侧的宽度为10m，隧道中线右侧的宽度设计为9．6m。因此，隧道左侧共布置41个／行×11行＝451个双浆液注浆孔，隧道右侧共布置34个／行×8行＝272个纯水泥浆注浆孔。

注浆孔横剖面布置如图1所示。

图1　注浆孔在横剖面上的布置图（单位：cm）

注浆分类：隧道中线的左侧压注水泥和水玻璃双浆液，隧道中线的右侧压注水泥浆。注浆压力：1．0 ～1．2MPa。

水泥和水玻璃双浆液的体积比按1∶1配制，其中水泥浆的水灰比为1∶1，水玻璃用35～40Be′配同体积的清水。纯水泥浆的水灰比为1∶1。

3．2袖阀管注浆设备选型

选用适合在破碎岩层中钻孔的MD－90C型套管钻机（扭矩5kN·m，转速15～95r／min，上拔力70kN，立轴行程2 000mm，钻杆90mm，钻孔深度≥100 m，主电机功率32kW，额定加压力35 kN）。

选用DML－30－2B型双液注浆机（注浆压力0～9MPa，电机功率16kW）。选用PW－120型泥浆泵（压力1．0～10 MPa，电机功率6kW）。选用JM－180搅浆机（500L，电机功率6kW）。

3．3袖阀管注浆施工

袖阀管注浆按常规方法施工。具体的施工工艺流程和施工方法见参考文献［1］。

袖阀管注浆施工中必须注意以下几个问题：

（1）由于袖阀管注浆施工场地高低不平，所以，每个注浆孔的深度都各不相同，必须逐个测出孔口标高，计算出该孔的钻孔深度。

（2）为确保注浆质量，要将钻机架设平、稳，准确就位，钻孔的孔位偏差≯5 mm，钻孔的倾斜度≯1%，孔深偏差≯200mm。

（3）钻孔时要匀速钻进，保证泥浆供应，防止塌孔事故发生。

（4）施工中使用粗砂代替套壳料取得了良好的效果。方法是先下PVC外管，再在外管四周填充经过筛分的粗砂，最后将管口3m段用细石混凝土封闭。

（5）按每500mm一段进行分段注浆。严格按照设计配合比配制注浆浆液，其粘稠度、初凝和终凝时间、防渗性和耐久性等必须符合设计要求。

（6）注浆过程中要定时检查和记录注浆压力、注浆量等，随时分析、判断注浆工作是否正常。当注浆量达到计算值以后，将注浆压力保持在2．0MPa，注浆量保持在0．4L／min，再压注15min后才能停止注浆。

（7）按照先周边再中间的顺序进行注浆。

4　开挖和衬砌施工

4．1施工原则

浅埋段隧道必须遵循“短进尺，弱爆破，强支护、早成环、早封闭、勤量测”的原则组织施工。施工过程中要加强监控量测工作。f1断层宽度为30m，浅埋段按Ⅴ级围岩设计，长度为40m。

4．2施工方法

（1）隧道采用双侧壁导坑微台阶法进行开挖。必须严格控制循环进尺≯1．0m，侧壁导坑中的两层台阶和中洞核心部分的三层台阶前后错开距离≯2m，左右侧壁导坑之间的落后距离≯7m。

（2）各分部开挖时尽量采用人工开挖，必须爆破时一定要放小炮，用毫秒雷管分段起爆的方法控制每段的起爆药量。

（3）要加强超前支护。拱部施作大管棚，外侧边墙施作超前注浆小导管，侧壁导坑内侧施作临时超前支护。

三种超前支护的敷设部位如图2所示，超前支护的各项参数如表1所示。

（4）初期支护采用挂网锚喷加钢架支撑的支护形式。侧壁导坑台阶开挖以后，立即对掌子面和两侧围岩岩面初喷5cm厚C25混凝土进行封闭，支立拱、墙钢架和侧壁导坑内侧的临时初支钢架，挂网、锚、喷混凝土至设计厚度。拱、墙钢架和侧壁导坑内侧临时初支钢架支立以后，立即焊接钢架之间的纵向连接钢筋，设置锁脚锚杆，安装工字钢横撑。初期支护的各项参数如表2和表3所示。

图2　三种超前支护的敷设部位示意图

表1　超前支护参数表

表2　锚、网、喷参数表

表3　初期支护钢架参数表

（5）分部开挖工作进行时，周边的拱、墙钢架和中间的临时初支钢架及横撑等都要一一对接，焊接牢固，焊接纵向连接钢筋，尽早形成环状初支体系。拱、墙钢架节点和墙底钢架处设置锁脚锚管。

（6）通过对监控量测数据的分析，确定二衬的施作时间。当围岩变形趋于稳定以后，分次拆除临时初支钢架，快速浇筑仰拱和整体浇筑二衬混凝土，尽早将二衬封闭成环。

为提高二衬的自防水能力，将混凝土的标号提高一个等级，并且采用C30、P8防水混凝土浇筑二衬。

5　结束语

经全体参建人员的共同努力，三道岭隧道进口浅埋段的开挖、衬砌施工已经顺利、安全地完成，施工过程中没有出现塌方事故。监控量测资料说明，隧道结构稳定，雨季中这段隧道没有出现漏水、渗水等现象。证明这段浅埋段隧道施工的综合处理方案是正确的，方法是可行的，取得了良好的经济效益和社会效益。经验可供同类工程参考。

参考文献

［1］姜迪．盾构隧道邻近高架桥桩基时的地层加固措施［J］．国防交通工程与技术，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

作者简介：杨 涛（1973—），男，工程师，主要从事土木工程施工技术管理工作 154172851＠qq．com

收稿日期：2015－09－24

中图分类号：U455．4

文献标识码：B

文章编号：1672－3953（2016）01－0078－04

DOI：10．13219／j．gjgyat．2016．01．021