浅埋偏压段隧道穿越冲沟 地层加固施工技术研究

浅埋偏压段隧道穿越冲沟 地层加固施工技术研究

杨晓军

中铁十二局集团第二工程有限公司 山西太原 030032

摘 要： 本文结合杭州至绍兴城际铁路牛头山隧道，针对穿越冲沟隧道浅埋偏压段，提出了抗滑桩 + 冠梁连接为一体的结构设计，并采用钢花管注浆进行地层加固，安全穿越浅埋偏压段冲沟， 有效解决浅埋偏压段隧道地层加固难的问题， 为类似工程提供借鉴。

关键词：浅埋偏压 抗滑桩 冠梁 地层加固

Research on reinforcement construction technology of shallow buried tunnel under unsymmetrical pressure crossing gully stratum

Abstract: Combined with Niutoushan tunnel of Hangzhou Shaoxing intercity railway, this paper puts forward the structural design of anti slide pile + crown beam connection for the shallow buried eccentric pressure section of the tunnel crossing the gully, and uses steel flower pipe grouting for stratum reinforcement to safely cross the gully of the shallow buried eccentric pressure section, so as to effectively solve the problem of stratum reinforcement of the tunnel in the shallow buried eccentric pressure section, and provide reference for similar projects.

Key words: shallow overburden; Anti slide pile; Crown beam; Stratum reinforcement

1 引言

随着我国国民经济的发展，基础设施建设的力度不断加大，出现了大量的隧道工程。隧道施工过程中，不可避免地会遇到跨越浅覆盖层的高陡V形冲沟，山区和沟壑常年受雨水侵蚀，地质环境普遍较差。隧道围岩强度低，自稳性差，岩体松散破碎，并伴有一定程度的地表水渗漏。同时，洞身岩体应力分布不均，导致隧道开挖后产生偏压。隧道穿越高陡V形冲沟偏斜地段时，围岩应力状态复杂，经常发生隧道塌方甚至山体失稳滑坡，给施工安全和隧道施工带来风险和困难。

2 工程概况

受牛头山地起伏限制，杭州至绍兴城际铁路牛头山隧道试验段设计为双洞单线隧道，隧道断面尺寸5.4m×5.55m，采用矿山法施工。下穿山体段的海拔高度约为171m，最大埋深约169m。隧道左线DK7+581.500～DK7+599.500段长18m,为浅埋偏压段，易发生开挖掌子面、洞顶坍塌事故，安全风险大。

3 加固施工技术

3.1 总体施工方案

整个加固段采用钢花管注浆加固，钢管深入隧道底板以下 50cm，在地表挂网喷混凝土施工。隧道偏压侧设置抗滑桩，桩底深入隧道底以下5m，并在抗滑桩顶部浇筑冠梁；此外，在隧道正上方和抗滑桩侧设置50cm厚的钢筋混凝土盖板，混凝土盖板与喷网混凝土连接处采用钢筋焊接。

3.2 加固关键技术

3.2.1 测量放样

利用建立的平面及高程控制网对偏压段需加固地段、抗滑桩及钢花管等位置进行放样，并加以控制好保护桩。

3.2.2 开挖临时水沟及清表

采用人工配合机械清理偏压段地表，先将偏压加固段清表20cm，清表后确保范围内无植物根茎或腐殖质。并在偏压范围开挖一圈临时排水沟，排水沟以明沟形式排泄汇集边坡排出的水，并在地势低洼处设置集水井，排除排水沟排除的水和地表雨水，确保偏压段无积水。

图1浅埋偏压段隧道地层加固施工工艺流程图

3.2.3 网喷混凝土

对网喷范围内的山体进行平整，确保低洼深度小于20cm。钢筋网应根据初始喷射混凝土表面的实际起伏铺设，受喷面间隙小于3cm。采用C25混凝土喷砼厚度10cm。钢筋网与钢筋网、混凝土盖板和喷射混凝土网连接处的钢筋应焊接在一起，以防止喷射时钢筋网晃动^[1]。钢筋网在构件加工厂加工成片，焊接成整体。

3.2.4 抗滑桩、冠梁施工

喷网后，隧道偏压侧测量放线抗滑桩和钢花管位置。抗滑桩采用Ф100cm孔径，沿隧道纵向均匀分布^[2]。钻孔采用冲击钻机成孔，直升导管法灌注混凝土成桩。抗滑桩上设置桩顶冠梁，通过冠梁将各桩连接为一个整体。顶梁钢筋现场绑扎，模板采用组合钢模板。桩底应深入隧道底部5m以下，钢筋伸入钢筋混凝土盖板内弯锚，保证冠梁、钢筋混凝土盖板和抗滑桩连为一个整体。

图2 抗滑桩纵断面布置图

3.2.5 钢花管注浆加固施工

注浆用钢花管采用Ф89钢管，并且钢管应深入隧道底板以下不少于50cm。注浆前先进行现场注浆试验，注水压力1MPa，持续20min左右，并且钢管每隔300～400mm设置Φ10mm的溢浆孔。注浆材料为水泥浆，采用注浆泵全孔压入式向钢花管内压注水泥浆^[3]。浆液采用集中制浆，集中制浆站设立灰浆搅拌机、3台送浆泵，并铺设三条管路，一条送浆管、一条回浆管，另一条为送水管，采取措施使浆液温度保持在5℃～40℃之间^[4]。对水泥浆水泥采用合格水泥，所用水泥细度要求满足通过80μm方孔筛的筛余量＜5%。注浆时，压力逐渐由低到高，排量逐渐减少，并逐渐趋于平衡。注意泵口及孔内压力、流量变化。若压力不升，流量不减，或注入30min后压力上升过快，流量减少亦快，调换浆液配比或调整浆液凝胶时间，并防止堵管事故的发生^[5]。

浅 埋偏压段钢花管剖面见图3，钢花管平面布置见图4。

图 3 浅埋偏压段钢花管剖面图 图4 钢花管平面布置图

3.2.6 护坡网喷施工

网喷范围内的山体应进行平整，低洼深度≤200mm，钢筋网根据初喷混凝土面的实际起伏状铺设，并与受喷面间隙≤3cm^[6]。网喷厚度为100mm，采用C25混凝土，钢筋网与钢筋网、砼盖板和网喷砼连接处的钢筋应有焊接在一起，使钢筋网在喷射时不晃动。钢筋网在构件加工厂加工成片，焊接形成整体。

3.2.7 砼盖板施工

砼盖板和网喷范围内的山体应进行平整，低洼深度≤200mm，且低洼地带盖板浇注是采用盖板同级混凝土填充。钢筋砼盖板加固范围为18m×12.6m；钢筋砼盖板厚度为500mm，采用C30混凝土；钢花管端头钢板、网喷砼连接处的钢筋与砼盖板上层主筋焊接，并立模现浇砼盖板成为整体。

4 结论

牛头山隧道通过采用抗滑桩+冠梁+钢花管注浆加固+护坡网喷+砼盖板等技术，优化各工序相互衔接施工的具体步骤和施工顺序，实现了地层加固施工质量及安全可控。

2. 采用网喷混凝土+钢筋混凝土盖板+钢花管注浆等综合措施加固隧道施工段地层，结合抗滑桩对加固结构进行支撑可有效解决浅埋偏压段隧道地层加固难的问题，解决隧道开挖施工后的安全隐患。

3. 隧道施工完成后，采用纵横交叉框架加固结构只对隧道处地层形成支撑和加固，加固结构本身不会对隧道拱结构产生荷载，对隧道拱结构的影响较小，更有利于隧道使用过程中的应力稳定。

参考文献

2. 邵峰.浅论喷锚支护施工技术在隧道工程中的应用[J].四川建筑,2014(1):144-145.

3. 王伟,高耸.山区高速公路隧道洞口施工滑坡防治措施[J].中国水运（下半月）,2018(7):201-202.

4. 申彦民.老石山隧道围岩控制与施工工艺研究[D].辽宁工程技术大学,2013.

5. 包岩.地铁区间隧道施工技术总结[J].建筑工程技术与设计,2016(8):186.

6. 方诗涛,段红海.盾构隧道下穿加油站的施工控制措施研究[J].工程建设与设计,2016(2):126-129.

7. 李胜任.浅谈宜毕高速公路马家坪上隧道初期支护施工[J].建筑工程技术与设计,2018(1):604.

作者简介：姓名：杨晓军，出生年月：1983 年 9 月 10日，职称：高级工程师，籍贯：四川南部，毕业学校：黑龙江科技学院，学历：本科，双学士学位，研究方向：隧道地层加固