刷坡綠色洞口修建技術(shù)

隨著山區(qū)高速公路的大量修建 ， 隧道所遇地形地貌越來(lái)越復(fù)雜 ， 交通不便、洞口施工場(chǎng)地不足等問(wèn)題日益凸顯 ， 因此安全進(jìn)洞是實(shí)現(xiàn)整座隧道順利完工的基本保障。傳統(tǒng)方法是洞口邊仰坡開(kāi)挖、防護(hù)，達(dá)到條件后進(jìn)洞施工，大規(guī)模的開(kāi)挖不但對(duì)洞口環(huán)境破壞嚴(yán)重，也會(huì)破壞山體原有的平衡狀態(tài)，極易產(chǎn)生坍塌、順層滑動(dòng)等現(xiàn)象，不能實(shí)現(xiàn)真正的“早進(jìn)晚出”。針對(duì)高邊坡、圍巖差、斜交角度小的大斷面隧道，在進(jìn)洞方案上如何提高工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，確保質(zhì)量安全，保護(hù)環(huán)境，充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力，可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少。

刷坡隧道免刷坡綠色洞口施工方法

對(duì)隧道基礎(chǔ)及偏壓墻基礎(chǔ)進(jìn)行垂直梅花型小導(dǎo)管注漿加固處理，使其承載力滿足要求；然后施作混凝土偏壓墻基礎(chǔ)及洞身基礎(chǔ)，并預(yù)埋工字鋼拱架及施作偏壓墻，將所有拱架緊靠山體并噴射混凝土封閉，及時(shí)進(jìn)行仰拱充填、鋼筋混凝土護(hù)拱、二次襯砌混凝土施工；完成后，分三臺(tái)階開(kāi)挖，達(dá)到3^~4m施做仰拱及填充， 6^~8m施做二次襯砌，使其快速封閉成環(huán)，直至進(jìn)入暗洞15m后方可正常掘進(jìn)。

刷坡施工控制要點(diǎn)

(1 ) 對(duì)隧道洞口段縱橫斷面進(jìn)行測(cè)量， 斷面間距為 1^~1.5m ，地形突變位置加設(shè)橫斷面，確定明洞里程、半明半暗里程和暗洞里程后立即進(jìn)行洞口段地面清表工作，檢測(cè)地基承載力。

(2)在明洞、半明半暗及偏壓墻范圍內(nèi)采用壁厚 3.5mm 的T42mm熱軋無(wú)縫鋼管注漿加固地基，小導(dǎo)管長(zhǎng)1.5 m ，間距100cm×100cm，梅花型布置。小導(dǎo)管采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)打入砂礫基層1.0m ，外露0.5m ，管壁布設(shè)直徑 8mm的注漿孔，注漿孔間距為 20cm×20cm，按梅花型布置；注漿材料選用水泥漿，注漿壓力0.5^~1.0MPa。

（3）將所有預(yù)埋鋼拱架連接起來(lái)緊靠山體，每榀鋼拱架弧長(zhǎng)均不同，需超前測(cè)量、計(jì)算、加工和標(biāo)識(shí)，靠近山體 一側(cè)鋼拱架需嵌入山體50cm以上，并用42mm自進(jìn)式鎖腳錨管將其鎖住，鎖腳管長(zhǎng)度為4m。鋼架采用雙層 25縱向連接筋連接，間距50cm；掛雙層 8鋼筋網(wǎng)片 網(wǎng)格間距20cm × 20cm，噴射厚度為30cm的C25混凝土；于此同時(shí)，平行流水施作偏壓墻，以達(dá)到鋼拱架受力均衡。

（4）根據(jù)洞口各里程位置現(xiàn)場(chǎng)情況，靠近山體一側(cè)6^~8榀鋼拱架基礎(chǔ)必須落到滿足設(shè)計(jì)承載力要求的原狀土中，并確?？拷襟w的 C25噴混凝土厚度不小于80cm，同時(shí)施作徑向錨桿及鎖腳錨管。

（5）仰拱及填充混凝土施工完成后，在等待強(qiáng)度期間，當(dāng)偏壓墻施工高度達(dá)到隧道起拱線時(shí)，立即施做護(hù)拱混凝土。護(hù)拱采用厚度80cm的C25鋼筋混凝土，主筋采用T25鋼筋，雙層布設(shè)，層間距65cm，排距20cm。

（6） 當(dāng)仰拱、填充及護(hù)拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后開(kāi)始掘進(jìn)。采用三臺(tái)階七步流水開(kāi)挖法，首先進(jìn)行有偏壓一側(cè)施工，循環(huán)進(jìn)尺為1榀鋼架，臺(tái)階長(zhǎng)度控制在2m之內(nèi)。

（7） 初期支護(hù)施工長(zhǎng)度達(dá)到6^~8m時(shí)，施作一板二次襯砌。襯砌采用C25鋼筋混凝土，襯砌厚度為50cm。主筋采用T22鋼筋，層間距為35cm，排距為15cm。

（8）在第一板襯砌混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，撤出二次襯砌臺(tái)車(chē)，恢復(fù)掌子面掘進(jìn)。按三臺(tái)階七步流水法施工，各臺(tái)階長(zhǎng)度控制在2m之內(nèi)，循環(huán)進(jìn)尺為一榀拱架（50cm，按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求嚴(yán)格施作鎖腳錨管和徑向錨桿。施工長(zhǎng)度達(dá)到 3^~4m時(shí)（根據(jù)圍巖量測(cè)）施作仰拱并填充。

如何最大程度地保護(hù)環(huán)境，便于洞口施工和洞身開(kāi)挖工序轉(zhuǎn)換、有效縮短進(jìn)洞時(shí)間和保證隧道施工安全成為十分關(guān)鍵的問(wèn)題。

進(jìn)洞施工技術(shù)：

淺埋偏壓隧道進(jìn)洞技術(shù)以新奧法原理為依據(jù)，以“管超前、嚴(yán)注漿、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”為原則，科學(xué)安排，精心組織，注重細(xì)節(jié)，確保隧道安全進(jìn)洞。 進(jìn)洞施工工藝流程：測(cè)量放樣→洞口防排水系統(tǒng)施工→洞口邊仰坡開(kāi)挖→導(dǎo)向墻施工→超前支護(hù)→洞身開(kāi)挖。

刷坡測(cè)量施樣

根據(jù)隧道洞門(mén)結(jié)構(gòu)形式、洞口的地形標(biāo)高和自然坡度，詳細(xì)計(jì)算出洞口邊仰坡最小開(kāi)挖邊線的坐標(biāo)和各樁中心坐標(biāo)。利用隧道控制導(dǎo)線與以上計(jì)算坐標(biāo)的相對(duì)關(guān)系，使用全站儀在地面上確定出邊仰坡最小刷坡輪廓線。

刷坡洞口防排水系統(tǒng)施工

為防止地表水對(duì)邊仰坡及洞門(mén)結(jié)構(gòu)的沖刷，保持結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性，洞口邊仰坡開(kāi)挖前，首先完成洞口截排水系統(tǒng)，天溝設(shè)在開(kāi)挖線 5m 以外，先施作水泥砂漿加固的臨時(shí)土溝，待開(kāi)挖進(jìn)洞、地表沉降穩(wěn)定后再模筑C25 混凝土永久水溝。洞口排水系統(tǒng)應(yīng)與路基和既有排水系統(tǒng)順接，保證排水順暢。

刷坡洞口邊仰坡開(kāi)挖及防護(hù)

洞口邊仰坡開(kāi)挖采取自上而下、逐段、分臺(tái)階開(kāi)挖及支護(hù)、邊挖邊護(hù)的施工方法，并加強(qiáng)對(duì)坡面監(jiān)測(cè)，以確保洞口邊仰坡的穩(wěn)定。土質(zhì)地段采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，人工整修；風(fēng)化嚴(yán)重堅(jiān)石和軟石地段采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖，堅(jiān)石地段采用控制爆破開(kāi)挖，人工用風(fēng)鎬整修。臨時(shí)邊坡采用錨噴網(wǎng)防護(hù)，開(kāi)挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)，永久邊坡采用骨架防護(hù)、噴錨網(wǎng)防護(hù)或錨桿框架梁防護(hù)。

刷坡導(dǎo)向墻超前管棚支護(hù)

導(dǎo)向墻、大管棚施工完成并到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行洞內(nèi)上臺(tái)階的開(kāi)挖支護(hù)。待上臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)完成 3~5m 后，中、下臺(tái)階施工前，只進(jìn)行導(dǎo)向墻接長(zhǎng)施工。導(dǎo)向墻左、右側(cè)接長(zhǎng)不能同時(shí)施工，應(yīng)先施工一側(cè)，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求，再施工另一側(cè)，防止導(dǎo)向墻下沉，導(dǎo)向墻兩側(cè)需接長(zhǎng)至仰拱位置。

刷坡洞口段暗洞施工

隧道洞口處的暗洞開(kāi)挖根據(jù)不同圍巖選擇合適的進(jìn)洞方案，進(jìn)洞后，及時(shí)施作洞口段 12m 范圍內(nèi)的仰拱，充分發(fā)揮初支的承載能力，保證洞口安全穩(wěn)定。Ⅴ級(jí)圍巖地下水不發(fā)育的有一定自穩(wěn)能力的全、強(qiáng)風(fēng)化層及土層地段采用弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土三臺(tái)階七步開(kāi)挖法，人工配合挖掘機(jī)開(kāi)挖進(jìn)洞方案；石質(zhì)Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖軟質(zhì)巖采用擴(kuò)大拱腳臺(tái)階法，弱爆破開(kāi)挖進(jìn)洞方案；石質(zhì)Ⅳ級(jí)硬質(zhì)圍巖采用臺(tái)階法，弱爆破開(kāi)挖進(jìn)洞方案。

刷坡二襯和洞門(mén)施工

為保證洞口穩(wěn)定，應(yīng)及時(shí)將洞口圍巖鎖定，待洞內(nèi)仰拱施工24m后，清理好初期支護(hù)基面，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)分析，待圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后，進(jìn)行洞口的第一環(huán)暗洞二襯施工，即鋪設(shè)縱、環(huán)向透水盲管、防水板 土工布，利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性模筑拱墻襯砌，并于拱頂預(yù)埋PVC注漿管。洞口工程則在保證洞內(nèi)能連續(xù)施工和洞口場(chǎng)地滿足的情況下，進(jìn)行明洞、洞門(mén)、洞口擋土墻、端墻、翼墻等的施工。洞口工程的基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)定地基上，否則應(yīng)進(jìn)行地基加固。

簡(jiǎn)單地說(shuō)就是指斜面挖平或找平，把坡度弄到設(shè)計(jì)坡度，跟鉤機(jī)挖溝差不多，然后人工修坡，修平整到設(shè)計(jì)坡度。

在山區(qū)隧道修建中，進(jìn)洞施工的安全至關(guān)重要。由于自然因素和人類活動(dòng)，隧道洞口處地質(zhì)條件與洞身段相比更差一些。傳統(tǒng)的刷坡進(jìn)洞方法，工程量大，邊坡穩(wěn)定性差，對(duì)環(huán)境影響較大，同時(shí)易引發(fā)邊坡失穩(wěn)，產(chǎn)生落石、崩塌、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害。有時(shí)即使采用其他輔助工法能夠成洞，隧道運(yùn)營(yíng)后也會(huì)出現(xiàn)山體滑坡、滲水、崩塌、襯砌裂縫和變形等問(wèn)題，后期維修、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大，這將極大地增加工程在全壽命期內(nèi)的總成本。因此，采用新的進(jìn)洞施工工法是非常有必要的。

施工力學(xué)效應(yīng)分析：

采用 FLAC ^3D 大型有限差分軟件建立山體及隧道模型，對(duì)隧道進(jìn)洞施工過(guò)程力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。

刷坡計(jì)算模型

考慮到隧道的影響范圍，計(jì)算模型左右各取60m，仰拱下取為60m，拱頂以上為覆土厚按照實(shí)際埋深考慮( 0～30m) ； 考慮到單元數(shù)量太多影響計(jì)算速度，縱向計(jì)算范圍取50m。圍巖土體的本構(gòu)模型采用 M_o-hr-coulomb 理想彈塑性模型； 隧道拱部3m范圍內(nèi)為超前管棚注漿加固區(qū)域，超前管棚用 Beam 單元單獨(dú)模擬。

刷坡計(jì)算參數(shù)

洞口段圍巖主要以碎石、砂卵石及花崗閃長(zhǎng)巖為主，圍巖較為破碎按Ⅴ級(jí)圍巖考慮，注漿加固后按Ⅵ級(jí)圍巖 考慮，結(jié)合《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 》( TB10003—2005)。

刷坡施工過(guò)程模擬

根據(jù)隧道洞口圍巖地質(zhì)條件，確定隧道的施工方案為： 先對(duì)右洞進(jìn)口進(jìn)行施工，然后對(duì)左洞進(jìn)口進(jìn)行施工。進(jìn)洞施工過(guò)程數(shù)值模擬步驟為：（1）施做套拱；（2） 施做管棚注漿； （3）機(jī)械開(kāi)挖進(jìn)洞；（4）施做明洞。

刷坡計(jì)算結(jié)果分析

1 支護(hù)受力分析：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出初期支護(hù)的主應(yīng)力云圖和進(jìn)洞后初期支護(hù)拱頂主應(yīng)力沿隧道縱向變化曲線。由于偏壓原因，左洞所受的剪切應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于右洞，致使左洞最小主應(yīng)力以拉應(yīng)力為主，而右洞以壓應(yīng)力為主，致使兩曲線 特征明顯不同。

2 支護(hù)變形分析：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出洞口段初期支護(hù)位移云圖和初期支護(hù)位移沿隧道縱向變化曲線，由于左洞洞頂?shù)乇沓市逼聽(tīng)?，在自然狀態(tài)下坡體具有剪切滑移的趨勢(shì)，導(dǎo)致左洞受到剪切應(yīng)力作用，故使左側(cè)初期支護(hù)位移較大。

3 地表沉降分析：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出地表位移云圖，隨著埋深的逐漸增加，地表沉降逐漸變小，最大地表沉降出現(xiàn)于左洞上部覆土處，此處埋深為12m，最大地表沉降值為16mm，且沉降呈不對(duì)稱分布，由于受地形影響，左側(cè)沉降大于右側(cè)沉降。

4 仰坡穩(wěn)定性分析：

仰坡穩(wěn)定是進(jìn)洞施工的重點(diǎn)，為確保進(jìn)洞技術(shù)的可行性，必須針對(duì)進(jìn)洞之后的仰坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。應(yīng)用強(qiáng)度折減法，計(jì)算進(jìn)洞之前及進(jìn)洞之后的仰坡安全系數(shù)。 2100433B

路基坡腳沖刷是路基水毀中最常見(jiàn)的現(xiàn)象。當(dāng)坍塌的物質(zhì)堆積于坡腳后，若水流及時(shí)把它們帶走，坡腳沖刷繼續(xù)進(jìn)行，坍塌不斷發(fā)生；當(dāng)水流不能將坍塌物質(zhì)帶走時(shí)，它們堆積在坡腳，增加河岸邊坡穩(wěn)定性，起到保護(hù)坡腳的作用。由此可見(jiàn)，改變水流結(jié)構(gòu)使坡腳免受沖刷或提高坡腳抗沖刷能力對(duì)沿河路基的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。

縱觀沿河路基坡腳處水毀防護(hù)發(fā)展歷程，多從丁壩、護(hù)坦防護(hù)機(jī)理、河床水流機(jī)理等方面，分析我國(guó)沿河路基坡腳處水毀防護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，而沿河路基坡腳處防護(hù)措施的綜合應(yīng)用在我國(guó)尚缺乏系統(tǒng)的研究和總結(jié)。單一防護(hù)技術(shù)往往難以達(dá)到路基坡腳水毀防護(hù)的目的，因此，常需采用綜合的防護(hù)技術(shù) 。