到溪洞口浅埋软弱围岩段隧道设计

・３４０・　第３６卷第３４期　２　０　１　０年１　２月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．３４　Ｄｅｅ．　２０ｌ０　

文章编号：１００９—６８２５（２０１０　Ｊ　３４—０３４０—０２　

到溪洞口浅埋软弱围岩段隧道设计　

袁和旭杨益波　梁开波　

摘要：针对到溪隧道出口段埋深较浅并存在一定偏压、围岩破碎、节理裂隙发育、自稳能力差等，对隧道洞口浅埋段采　

取地表预注浆设计进行加固，并阐述了注浆施工工艺，较好的改善了软弱围岩的成拱稳定条件。　

关键词：地表预注浆，洞口浅埋，软弱围岩，隧道设计　

中图分类号：Ｕ４５２．２　文献标识码：Ａ　

０　引言　

随着社会经济发展，人们对工程建设环保要求越来越高，尤　

其是对隧道洞口段的环保要求，相关设计施工规范均作了洞口位　

置规范性要求，强调“早进洞、晚出洞”，即适当延长洞口和隧道的　

长度，尽量避免对山体的大挖大刷，提倡零开挖洞口。让隧道洞　

口周围的植被、建筑物得到妥善保护，维护原有的生态地貌，使洞　

门力求与自然环境、人文景观相协调。但隧道工程建设中，洞口　

段围岩一般比较破碎、地质条件较差，如何遵循尽量减少对岩体　扰动的原则，以提高洞口段岩体和边、仰坡的稳定性，确保安全、　

环保的进洞方式，尤其值得我们研究，本文通过对到溪隧道口浅　

埋段地表预注浆软弱围岩预加固措施作简要介绍，以供同行交流　

学习。　

１　工程概况　

到溪隧道位于安徽省省道２１７长安一绩溪段改建工程Ｋｌ＋　

３６４一Ｋ１＋４７４段到溪村村庄南侧，隧道出口紧邻村庄，距离民房　约３０　ｍ，隧道全长１１０　Ｉｎ，整个隧道位于Ｒ：３５０的圆ｆＨ１线上。为　

降低公路建设对隧道附近居民带来的影响，避免原设计方案的进　

洞深挖方造成环境破坏，着力保护山区村庄周围原始风貌，采用　

了“隧道早进洞、晚出洞”的环保设计理念，以达到零开挖进洞的　

要求，隧道出口端洞口浅埋偏压段衬砌长度达５６　ｍ。　本项目建设区域位于皖南中、低山区的腹地，区域西北部属黄　

山山脉，东南部属天目山一白际山山脉，到溪隧道位于两大山脉之　

问，地形起伏大，沟壑纵横。隧道轴线海拔高程介于２４１．２　ｍ～　

２６８．１　ｍ，隧道最大埋深３１．３　ｍ，山体地势陡峭，中部起伏不平，植　

被发育，隧道于一侧山体斜坡通过。隧道穿越地层主要为中元古　

界牛屋组（Ｐｔ：ｎ）千枚状板岩：黄、黄褐、黄灰绿色，岩体呈薄、中层　

状，局部碎裂状，千枚状或板状构造，节理裂隙发育。岩体中有　

４组节理面，其产状为２７８。／＿＿７６。，１１６。／＿＿３４。，２０。／＇６５。，３２１。　１４。，　以剪节理和张节理为主，节理延伸较好。岩石饱和单轴抗压强度　

２３．１　ＭＰａ～３０．２　ＭＰａ，岩石为软～较软岩。特别是隧道洞口段，　风化非常严重，为角砾粉质粘土及强～中风化千枚状板岩，稳定　

性极差，洞口段均为Ｖ级围岩。　

２　洞口浅埋段衬砌结构及施工方案设计　

２．１衬砌结构设计　

隧道洞口浅埋段衬砌形式采用Ｖ级围岩加强段复合式衬砌　

支护设计断面，针对隧道洞口段软弱围岩、浅埋偏压等特点，结合　

地表预注浆加固对超前支护、初期支护及二衬均作了加强设计，　

主要支护参数：１）钢架。采用Ｉ　１８工字钢弯制而成，接头形式为　垫板加高强螺栓，考虑到浅埋偏压等多种不利因素，拱架设计间　

距取０．８　ｍ一榀，纵向采用６２２钢筋连接，环向间距取１．０　ｍ。２）　

系统锚杆。采用Ｌ＝４．０　ｍ的＋２５　ｍｍ中空注浆锚杆，拱部及侧墙　

设置，环向间距０．８　ｍ，纵向间距配合钢拱架使用取０．６　ｍ，锚杆呈　

梅花形布置，锚杆尾部与钢拱架连接，锚杆必须设计钢垫板。３）　喷射混凝土。采用２５　ｃｎｌ厚Ｃ２５网喷射混凝土，钢筋网间距　

２０　ｅｎｌ×２０　ｃｍ，钢筋网焊接于钢拱架上。４）二次衬砌。采用５０　ｅｍ厚　

ＦＳ型Ｃ２５钢筋混凝土，主筋采用　２２钢筋，纵向间距２０　ｃｍ，构造　筋采用　１２钢筋，环向间距２５　ｃｍ。洞口范围２０　ｍ内超前支护采　用注浆长管棚，设置范围为拱部１２０。，环向间距４０　ｃｍ，管棚采用　

０８×６　ｍｍ热轧无缝钢管，每节长４　ｍ～６　ｍ，管棚注浆采用　

１：１水泥浆，注浆压力０．５　ＭＰａ～２．０　ＭＰａ。　

２．２施工方案设计　

Ｖ级围岩加强段采用台阶分部法开挖，要求先进行上弧形导　

坑开挖，留核心土支挡开挖工作面，有利于及时施作拱部初期支　

护以加强开挖工作面的稳定性，核心土以及下部开挖在初期支护　

的保护下进行，施工安全性好，一般环形进尺为：０．５　ｍ一１．０　ｍ，　

下台阶长度为开挖毛洞径的１．５倍，为避免初支拱脚下沉，隧道下　

部断面开挖时上部断面初期支护每榀钢拱架增加４根锁脚锚杆。　

隧道施工开挖时应少扰动岩体，严格控制超、欠挖，宁欠勿　

超，用风镐修边，修去欠挖部分，钢筋网和钢支撑必须密贴围岩　面，支撑紧密，再加Ｃ１５混凝土预制块垫、“楔”紧，使初期支护及时　

Ｏｎ　ｅｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｂｅａｍ　ｏｆ　ｊａｃｋｉｎｇ　ｃｕｌｖｅｒｔ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｌｉｎｅ　

ＷＥＮ　Ｐｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｂｅａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｊａｅｋｉｎｇ　ｃｕｌｖｅｒｔ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｌｉｎｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　

ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｂｅａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｊａｃｋｉｎｇ　ｃｕｌｖｅｒｔ，ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｅｒｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｏｉｎｔｓ，　ａｎｄ　ｓｕｍｓ　ｕｐ　ｓｏｍｅ　ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｂｅａｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｌｉｎｅ，ｊａｃｋｉｎｇ　ｃｕｌｖｅｒｔ，ｍｉｌｉｔａｒｙ　ｂｅａｍ，ｅｒｅｃｔｉｏｎ　

收稿日期：２０１０—０８—０８　作者简介：袁和旭（１９８２一），男，助理工程师，安徽省交通勘察设计院，安徽合肥２３００１１　杨益波（１９８３一），男，助理工程师，中交一公局三公司，北京１０１１０２　梁开波（１９８１－），男，工程师，辽宁大通公路工程有限公司，辽宁沈阳

１１０００５　第２　０３　卷ｏ＃第１３　袁和旭等：到溪洞口浅埋软弱围岩段隧道设计　・３４１・　

可靠。二次衬砌采用混凝土运输车、输送泵和衬砌模板台车的机　

械化配套施工方案，确保混凝土质量达到内实外光。　

３隧道地表预注浆加固处理　

根据隧道洞口段地形地貌以及地质特征，结合工程本身特　

点，通过分析确定洞口段软弱围岩加固采用水泥一水玻璃双液注　

浆，该种注浆措施从其施工作用一ｋ看，施工工艺属于静压注浆之　固结注浆，在注浆理论上属于渗透注浆，其原理主要是通过注浆　

管将浆液均匀的注入地层中，利用浆液速凝且凝固时间可控、浆　

液结石率高、结合体早期强度大的特征，在相对较高的灌浆压力，　浆液以充填、渗透和挤密等方式，赶走碎石土及岩体裂隙巾的水　

分和空气后占据其位置，使双浆液在劈裂的孔隙或裂隙中混合并　

迅速凝结，形成“结合体”　，使原来松散围岩胶结成一个整体，　

改善隧道成拱稳定的条件，从而保证工程安全顺利掘进。　

３．１　地表预注浆方案设计　

隧道出口洞门左侧发育有洼地，右侧地形陡峻，洞口段浅埋　

偏压较明显，隧道洞口处为河流。隧道出口Ｋｌ＋４２９～Ｋｌ＋４６４　浅埋暗洞段隧道轴线位置埋深仅７　ｍ一９　ｍ，为确保施工安全顺利　进洞，通过分析需要对隧道进洞段地表软弱围岩进行地表注浆预　

加固，即开挖进洞前在洞身轴线两侧各８　ｍ范围地表进行竖向钻　

孔分段注入１：１水泥一水玻璃双浆液，将松散围岩胶结成足够强　度的复合围岩，保证隧道安全顺利进洞。　

注浆需要在原地面清表及整平后方可进行，注浆管采用＋７５×　

５　ｍｍ　ＰＶＣ打孔塑料管，间距２．０　ｍ×２．０　ｍ，梅花形布置；塑料花　

管段埋人原地面不小于１．５　ｍ，管壁每隔１５　ｅｍ交错布孔眼，孔眼　

直径１０　ｍｎｌ，洋见图ｌ，图２。　

图１地表预注浆加固断面图　压力为０　ＭＰａ～２．０　ＭＰａ，水玻璃按照水泥重量的３％掺入，主要　

起到速凝作用，水玻璃模数ｍ＝２．５～３．０，浓度Ｂｅ＝４３～４５。注　

浆浆液的浓度由稀到浓，注浆压力由低到高进行。　注浆量根据浆液扩散半径计算确定。考虑注浆范围相互重　

叠的原则，扩散半径　按Ｒ　＝（０．６～０．７）Ｒ计算（Ｒ—ＰＶＣ打孔塑　料管之问中心距离），即可按照下式算得单根注浆管浆液注入量　

ｑ：盯　￡・　（其中，￡为导管长度，ｍ；叼为岩体孔隙率）。　

注浆采用分段后退式注浆，一阶段为１．５　ｍ～２．０　ｍ，注浆次　

序为由外而内，先形成止浆帷幕，然后纵横向每隔３个孔依次注　

浆，直至注满所有孔；施工时注浆孔不得加水，并要求加设止浆措　

施，防止浆液外泛。　３．３施工工艺及注意事项　

到溪隧道洞口浅埋段软弱围岩注浆主要采用帷幕注浆法，纵　向由隧道出口向进口方向按顺序进行，注浆时采取先外部后内部　

先形成止浆帷幕，后纵横向每隔３个孔错开依次注浆，具体单孔　

又采取分段式注浆方式，施工次序主要有：１）清表：清除地表植　

被，整平施工现场。２）钻孔：注浆采取白上而下分段后退式注浆，　

注浆孑Ｌ需一次成孑Ｌ至设计孔底，以便于自上而下分段式注浆。３）　

清孔：采用高压风吹尽孔内泥浆杂物。４）下管：钻孔内放入　５×　５　ｍｍ　ＰＶＣ塑料管，塑料管下半段设置成打孔注浆花管。５）封孔：　

为了确保注浆压力及注浆效果，需要对地表下１．５　ｍ孔深范围用　

水泥砂浆密封。６）压浆：采用压浆机将配制好的双浆液压入孔　

中。　

４主要结论　

１）到溪隧道位于连接绩溪县及旌德县的红色旅游线路省道　２１７上，公路建设对环保要求较高，故如何从环保角度做好隧道设　

计，确保施工安全尤其重要，设计按照省内同等级道路改造中高　

标准、高起点进行，积极采取新技术、新材料，对隧道进行以洞口　

浅埋段软弱围岩预注浆为代表的多处专项设计，为隧道建设打下　

坚实的基础。２）通过对隧道洞口浅埋段软弱围岩预注浆的处理，　

极大的改善了洞口段围岩的岩土力学指标，提升了围岩的成拱稳　

定条件，为基于环保理念的隧道“早进洞、晚出洞”零开挖进洞实　

施提供了有力的保障。　

参考文献：　

［１］　安徽省交通勘察设计院．省道２１７长安至绩溪段改建工程　

［２］　

［３］　

［４］　

图２注浆管平面布置图　［５］　３．２注浆参数　

注浆浆液采用水泥一水玻璃双液浆液，浆液为水灰比１：ｌ（重　［６］　量比）的水泥浆，水泥砂浆粘结剂采用４２．５普通硅酸盐水泥，注浆　到溪隧道施工图设计文件［Ｚ］．２００９．　

ＪＴＧ　Ｄ７０—２００４，公路隧道设计规范［Ｓ］．　

王毅才．隧道工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０００．　

李长洪．碎裂岩体注浆理论及应用研究［Ｄ］．北京：北京科　技大学，】９９９．　

杨晓华，谢永利．公路隧道塌方综合处治技术［Ｊ］．长安大学　学报（自然科学版），２００４（２４）：６ｌ一６４．　

程骁，张凤祥．土建注浆施工与效果检测［Ｍ］．上海：同济　大学出版社，ｔ９９８．　

Ｏｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｓｈａｌｌｏｗ　ａｎｄ　ｓｏｆｔ—ｗｅａｋ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｏｕｔｈ　ｏｆ　Ｄａｏｘｉ　

ＹＵＡＮ　Ｈｅ．ＸＵ　ＹＡＮＧ　Ｙｉ－ｂＯ　ＬｌＡＮＧ　Ｋａｉ＿ｂＯ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　Ｄａｏｘｉ　ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈａｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｂｕｒｉａｌ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｅｘｉｔ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｂｉａｓ，ｂｒｏｋｅｎ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋｓ，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ　ｊｏｉｎｔ　ｆｉｓｓｕｒｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂａｄ　ｓｅｌｆ－ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｅｔｃ．，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｓ　ｔｈｅ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｂｕｒｉｅｄ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　

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