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隧道穿越滑坡堆積體施工技術論文
1工程概況
深圳市地鐵5＃線建設平南鐵路改線工程龍華隧道全長806m，里程為DK15+100～DK15+906，屬于一級電氣化雙線鐵路隧道，最大開挖寬度13.56m,高度12.96m,斷面方145.61m2。全隧均位于曲線上，線路平面上隧道呈中間小、兩頭大，標段范圍內從0.4m加寬斷面逐漸變化到1.6m加寬斷面，變化值從1.0m~0.4m~1.2m~1.6m共計4個變化段。采用新奧法施工，光面爆破，鋼架錨噴支護，復合式襯砌。中鐵十局負責施工的第3標段暗挖長度500m，其中Ⅴ、Ⅵ級圍巖段長355m，占全長的71%，是工程的難點、重點所在，尤其是DK15+745～+800段的滑坡堆積體。
2滑坡堆積體現狀
2.1工程水文地質特征
DK15+745～+800段原為山谷，2005年暴雨將四周山體的殘坡積層沖集此處。隧道頂板厚3.5～11.0m，邊墻底以上主要由坍滑體的含礫粉質粘土及全風化花崗巖組成，松散，飽和，呈軟泥狀，地表已作植草及排水處理。地下水主要為基巖裂隙水，滲透及富水性較好，雨季時降水即刻滲透到隧道內，水量極大。隧道邊墻底部以下為中～弱風化的花崗巖，施工時需進行爆破處理。
2.2設計開挖初支
2.2.1滑坡體處理加固①DK15＋740～＋810線路左側抗滑樁：距線路左中線13m處布置一排11根2×2.25人工挖孔鋼筋混凝土抗滑樁，深23m，樁間距3.0m。②DK15＋750～＋800段地表袖閥管注漿：隧道中線左右10m范圍，鉆設￠110cm孔，￠50袖閥管注漿，2×2.0m間距梅花形布置,入弱風化巖2m以上。
2.2.2超前支護DK15+800~+770洞口段拱部1500范圍￠108×6mm長管棚，環向間距40cm；DK15+770~+745洞身段拱部1500范圍￠89×5mm長管棚，每次打設10m，縱向間距7m，搭接3m，環向間距40cm；均注1：1水泥漿液。
2.2.3初支體系本段為Ⅵ級圍巖，采用I20a鋼架，@50cm；￠8單層鋼筋網，@20×20cm；拱部￠22組合中空注漿錨桿，邊墻￠22砂漿錨桿，L＝3.5m，縱環間距100×100cm；￠22縱向連接筋，@100cm；全環噴射C25混凝土27cm厚。
2.2.4施工方法采用CD工法，分為上、中、下3臺階；中隔壁上部采用￠22超前砂漿錨桿，L＝4.5m；架立I18臨時鋼架，@60cm；側壁上、中部采用￠22砂漿錨桿，L＝2.5m，縱環間距100×120cm；￠22縱向連接筋，@100cm；噴射C20混凝土15cm厚。臨時仰拱采用噴射C20素混凝土10cm厚；上、中部每側拱腳打設1根￠42×3.5注漿小導管鎖腳，L＝4.0m。
3施工方案
在按原設計完成地表抗滑樁、袖閥管注漿、洞口段拱部的超前大管棚支護后，于2009年2月15日采用CD法進洞暗挖施工，在完成前幾榀初支鋼架后發現下沉嚴重、迅速（施工時預留30cm的沉降量，噴射混凝土封閉后1d~2d就下沉了5cm~10cm），底部臨時封閉的10cm厚C25噴射混凝土仰拱翹殼、開裂，但洞身初支結構未見任何異常開裂變形，監控量測數據也表明下沉大但收斂位移穩定。發生此種情況后，現場立即在拱部（1200范圍）增設臨時仰拱（I20a鋼架＋噴射27cm厚C25混凝土）及中部臨時豎撐（I20a工字鋼），通過采取上述的措施，仰拱整體已閉合段下沉、收斂均穩定無異常。經過設計單位現場踏勘后，擬將開挖方法變更為CRD法施工。
4優化的CRD法
采用四臺階法開挖，拱部預留大核心環形槽挖，臨時仰拱增設I20a鋼架噴射27cm厚C25混凝土，中部采用I20a工字鋼臨時豎撐，整體閉合、步步為營施工，具體施工措施如下。
4.1滑坡體處理加固
抗滑樁已按設計施做完畢，入微風化巖均在6m以上；袖閥管注漿也已按設計完成。
4.2超前支護
DK15+800~+770洞口段拱部1500范圍￠108×6mm長管棚已按設計施做完畢，必要時局部補充￠42×3.5mm超前小導管。DK15+770~+740洞身段拱部1500范圍￠89×5mm長管棚擬按設計施做，若現場操作困難，則改為雙排￠42×3.5mm超前注漿小導管，層距15cm～20cm，梅花形間隔布置,環向間距30cm，L＝3.0m，縱向搭接1.5m。
4.3初支體系
采用I20a鋼架，@50cm；￠8單層鋼筋網，@20×20cm；￠22縱向連接筋，@100cm；全環噴射C25混凝土27cm厚。由于本段埋深淺，土質松軟，打設錨桿時的擾動經常造成局部的掉塊、坍塌，加上預留大核心土后打設錨桿極其困難，因此取消了原設計的拱部￠22組合中空注漿錨桿。在鋼架每側拱腳打設6根￠42×3.5mm注漿小導管鎖腳，L＝4.0m，環向間距100cm，鋼架左右各布置3根。邊墻采用原設計￠22砂漿錨桿，L＝3.5m，縱環間距100×100cm。
4.4施工方法
第一臺階采用預留大核心土環形槽挖法，高度范圍為拱部1200，至起拱線；第二臺階至起拱線下1m，高度3.5m，采用左右錯開半邊開挖；第三臺階至邊墻底，高度3.5m，采用左右錯開半邊開挖；第四臺階為仰拱，整體開挖閉合施工。縱向每臺階長度控制在6m～8m，第一臺階每次開挖一榀鋼架長度；第二、三臺階每次開挖1～2榀鋼架長度，左右錯開5m以上；仰拱每次開挖2m～3m。
4.5臨時支護措施
①臨時仰拱：第一臺階增設I20a鋼架（@50cm）＋噴射27cm厚C25混凝土；￠22縱向連接筋，@100cm。②中隔壁臨時支撐：第一臺階增設I20a臨時豎撐，@50cm，￠22縱向連接筋，@100cm。若拱頂下沉較大時噴射27cm厚C25混凝土包裹封閉。③大核心土臨時支護：由于第二、三臺階的基底為原巖（強風化～微風化花崗巖），所以未設置臨時仰拱及中隔壁臨時支撐。改為保留“八字形”大核心土，兩側采用導坑形式開挖，核心土側掛￠8單層鋼筋網，@20×20cm，噴射10cm厚C20混凝土支護。4.6施工步驟第一臺階預留大核心土環形槽挖法，每次開挖一榀鋼架，超前5m→第一臺階臨時仰拱閉合，中隔壁臨時支撐架設→第二臺階左右錯開5m槽挖、初支→大核心土臨時支護→第三臺階左右錯開5m槽挖、初支→大核心土臨時支護→第四臺階仰拱整體閉合（包括仰拱二襯及填充）→每閉合2個循環的仰拱拆除1個循環的臨時支撐。
5施工技術措施
①測量：開挖半徑（以R1為例）＝6.95m，視現場地質實際情況，高程整體抬高20cm～40cm，確保預留沉降量，滿足二襯②￠42×3.5mm超前小導管根據現場圍巖情況確定施工與否，施工時注漿必須飽滿，開挖長度不能超出小導管的搭接范圍。③上部核心土預留長度、寬度以現場立拱、錨桿、噴射混凝土方便操作為宜，并且要注意核心土的坡度，防止坍塌。④孤石爆破作業必須采用淺孔預裂爆破，應盡量控制藥量，避免放大炮，減少對圍巖的擾動，嚴格控制超挖，杜絕欠挖。⑤鋼架橫向應與隧道縱向垂直，中線與隧道中線重合。連接螺栓應緊固，不管螺栓連接與否均要焊接連接板，縱向連接筋與拱架焊接牢實，鋼架腳用方木或木板墊平墊穩，楔子打緊，使鋼架頂緊巖面，拱腳處回填洞碴，方便下部連接。⑥錨桿鉆孔應垂直于巖面，保證深度，插入桿體前應將孔內雜質吹洗干凈，注漿飽滿，與鋼架焊接牢固，桿體外露不大于10cm。除邊墻外必須采用注漿泵施工。⑦鋼筋網綁扎、點焊牢固，以噴射時不晃動為原則，并且應預留下次的搭接長度。⑧鎖腳錨管一定要保證其數量、質量。注漿禁止采用藥卷錨固劑，必須使用氣動吹風泵或電動注漿泵，以保證其關鍵的作用。⑨噴射混凝土要求采用濕噴工藝。施工時嚴格配合比，注意調整風、水壓力和噴射角度、距離，減少回彈量。噴射時巖面不得有松土虛碴和雜物，風化巖面不得用水沖洗，只能用高壓風吹掃干凈。噴射面要平整、不得成波浪形，厚度保證27cm。每循環噴射前必須將上循環鋼架背后空洞噴射滿，必要時預留注漿導管回填注漿。⑩量測樁點要妥善保護，加強量測工作，指導和修正施工支護參數。當洞內變形量較大時，應根據反饋信息及時施做仰拱及填充，甚至二次襯砌。
6施工安全措施
①進入工作面人員首先檢查工作面情況，特別是拱頂、兩幫、掌子面有無松動巖塊、裂紋等安全隱患，如有，必須立即處理。開挖時注意落石、掉塊，防止事故發生。②打錨桿和環形開挖在斜坡上作業，注意檢查支腿的穩定性，防止跌落傷人，同時注意釬子或錨桿滑落傷人。③鋼架笨重，安裝時要有專人指揮，大家齊心協力不得各行其事，架立好后要支撐牢固，防止傾倒，縱向連接筋隨立拱同時就要安裝好。④噴射作業人員要戴好防護用品，防止高壓風、水、石料傷人。⑤隧道內多工序多工種平行作業，相隔距離較近，互有干擾，噪音大，任何工作人員都得注意周圍工作環境，在保護自己的同時還要保護別人。⑥施工開挖要以上部為主，大家相互配合，在保證安全的條件下保證質量和進度。
7施工體會
7.1地表水的防滲處理
滑塌體主要由礫粉質粘土及全風化花崗巖組成，松散，飽和，呈軟泥狀，隧道本身處于溝谷地處，降雨時水流即刻滲入洞內。針對這種情況，在隧道地表鋪設了一層防水板，并在防水板上覆蓋泥土，根據地形修建了環形的排水溝。雨天時，專人排引水流，以防滲入洞內。
7.2地表袖閥管注漿的作用
本段隧道地表設有￠50袖閥管注漿，2m×2.0m間距梅花形布置，范圍為隧道兩側10m，加固至底部弱風化巖上，注漿壓力為1.5MPa~2.0MPa。從隧道開挖效果來看很不理想，未達到改善圍巖物理力學性能的目的，反而由于施鉆的施工用水進一步增加了圍巖的含水量。在這類滑塌體的地層注漿加固，采用粉噴樁的效果可能會更好，但會增加工程造價。
7.3拱部系統錨桿的作用
原設計隧道拱部采用￠22組合中空注漿錨桿，L＝3.5m，縱環間距100×100cm。由于拱部圍巖均為松散、塑泥狀的滑塌體，埋深也淺；錨桿根本起不到任何的錨固作用。反而打設錨桿時的擾動經常造成局部的掉塊及坍塌，影響施工安全。國內也有很多已建成的類似淺埋隧道未設置拱部系統錨桿，比如深圳市龍崗區南通道的蛇嶺隧道。
7.4預留沉降量的控制
根據施工現場的監控量測反映，第一臺階仰拱未閉合前下沉8cm～10cm；臨時仰拱施做后下沉5cm左右；第二臺階開挖下沉5cm左右；第三臺階下沉2cm左右；仰拱閉合后拆除臨時支撐下沉2cm左右；總下沉量在30cm左右，下沉主要是在第一臺階，原因是鋼架基底未能達到承載力要求。根據各段的實際地質情況，在架立第一臺階（拱部）的鋼架時整體提高20cm～40cm，已確保二襯凈空厚度。按照鐵路隧道監控量測的規定，隧道拱頂下沉的預警值是3cm，本段遠遠超出此限值，為此監理等部門經常就此事發整改通知甚至要求停工。
8結束語
綜上所述，通過對龍華隧道出口滑坡段的地質及穩定性分析、隧道與滑坡體的位置關系分析，滑坡體沒有位移,圍巖變形較小,量測數據在設計及規范要求范圍以內。表明了上述施工方案切實可行,從而保證了該隧道安全、順利地穿越滑坡堆積體。
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