蘭渝鐵路是國家重點鐵路建設專案，設計為雙線客貨共線電氣化鐵路，其中蘭州至廣元段屬於山區鐵路，地形、地貌及其複雜，橋隧工程所佔線路的比例較大，線路所經區域為地質活躍地帶，隧道進出口大多置於淺埋、偏壓、堆積體、坡積層等不良地質區，為了安全進洞，以及運營後的安全，制定科學合理的施工技術方案以指導施工具有及其重要的意義。
一、工程背景及基本資料:
楊家山隧道位於甘肅省隴南市武都區境內，全長5830公尺，地屬西秦嶺高中山區，地勢總體趨勢北高南低，山體陡峻，溝谷深切呈「ⅴ「字形。地面高程基本分布在1000~1650公尺範圍，相對高程差約650公尺。隧道進口位於洛溏河左岸，屬旁山隧道，靠進口端洞口區域隧道穿越299公尺的淺埋、偏壓段，本段地質為第四系全新統坡、洪積碎石類土及下元古界千枚岩，風化嚴重，節理裂隙發育，地下水豐富；距離洞口180公尺隧址下穿一條常年流水的溝谷，滲水量較大。
隧道洞身範圍內分布的地層主要由變砂岩夾千枚岩、砂子板岩等組成。隧道所屬區域**動峰值加速度為0.2g,設計**基本烈度八度。
二、淺埋偏壓段施工方案總體思路：
1.地表加固，防止地表土體順坡溜塌，封閉地表裂隙，防止地表水向洞內下滲，坡面設洩水孔將覆蓋層岩體內水引排出去，便於固結土層，增加穩定性。其目的是加固拱腰以上土層，減小（弱）圍岩對洞身結構的偏壓荷載。
2.洞內加強支護，提高結構的剛度和抗傾覆能力。
3.進行超前預支護，減少超挖量，防止掌子面的坍塌。
4.針對圍岩地質條件改進開挖方法，儘量減少對圍岩的擾動，縮短工序的迴圈時間，盡快閉合初期支護鋼架。減少圍岩變形收斂的幅度，提高初支和圍岩共同受力效應。
5.偏壓嚴重地帶採取回填反壓措施，減弱圍岩對結構的偏壓力。
三、淺埋、偏壓施工技術方案
1、地質調查
施工前對隧道穿過地區的地形、地質、地貌進行現場踏勘。根據隧道洞頂不同的埋深、偏壓程度及覆蓋層的地質岩性制定具體的施工方案。
根據現場勘測，從明暗洞分界里程dk423+951開始往重慶方向約150公尺，隧道均為淺埋、偏壓，其中dk423+954~+974段（20公尺）埋深從2公尺逐漸過渡至10公尺，偏壓厚度1.5~6公尺；區域性地段斷面開挖輪廓線與地面線的最小距離僅1公尺，屬超淺埋偏壓段。其餘里程段隧道埋深約為10~22公尺，隧道輪廓線與地面線最小近距6~15公尺，隧道旁山穿行，均存在偏壓，隧道靠山側坡面橫坡陡峭，坡率為1：
0.5~1：0，洞口處坡率小於1：
0.5，邊坡穩定性很差，稍有擾動就容易溜塌。
採用地質鑽機進行地質鑽孔，確定地層岩性分布情況，經過對150公尺淺埋段鑽探，取樣分析，地表為碎石土層，覆蓋厚度8~12公尺；下層為風化千枚岩，鱗片狀結構，裂隙間有泥質充填。岩質軟硬不均，靠隧道左邊牆及拱部岩質較硬、靠右側邊牆及拱腳岩質較軟。隧道洞身穿過地層段的地質條件為：
從洞口向大里程方向碎石堆積土層逐漸由厚減薄，最厚處為6.4公尺，同時千枚岩岩層逐漸抬公升，佔據全斷面，此過渡段長度為100公尺。
通過詳細的地質勘測，初步判明地質分布特徵，結合地形和地質條件制定相應施工方案如下:
2、地表加固措施
因隧道開工時間處於本地區的雨季，地表土體易受到雨水沖刷和洞內施工擾動失穩塌方，使隧道頂覆蓋層更加減小，增大偏壓荷載。針對淺埋偏壓對隧道的影響程度制定不同的加固方案：
2.1超淺埋偏壓段的地表加固措施
地面橫向坡度陡於1：0.8，拱頂以上覆蓋層厚度小於6公尺、拱腰部位最小覆蓋層厚度小於4.5公尺的坡、洪積層地層段按照超淺埋、偏壓隧道進行加固處理。具體加固措施：
2.1.1引排地表水：
在隧道左側距離中線10~15公尺以外設臨時截水溝，攔截地表水，將水引至低凹處排放，防止山頂地表水下流沖刷坡面，因雨水直接沖刷而造成邊、仰坡坍塌或滑坡，提高山體的自穩性。
2.1.2設定混凝土護面板加固地表：
隧道中線兩側各15公尺範圍內清除地表雜物和植被，掛雙層鋼筋網並噴c25混凝土形成混凝土護面板封閉地表，具體施工方法：先噴一層c20混凝土，混凝土厚度5cm,並掛φ8鋼筋網一層,網眼間距20×20cm，和一層φ22鋼筋骨網，間距60×40cm，鋼筋網與φ42小導管端頭焊接牢固。噴射混凝土，厚度不小於15cm。
對於區域性留塌凹陷處在先用c15片石混凝土幫填，使坡面大致平順，然後掛鋼筋網噴混凝土。地面加固要超前洞內掌子面15公尺的距離。
2.1.3增加小導管注漿加固地層
地面加固範圍內打設φ42小導管，導管長度5公尺左右，間距1×1m，梅花形布置。小導管的角度按照坡面法線偏10°設定。小導管、噴混凝土、鋼筋網與隧道外圍土體形成護殼結構。
噴射混凝土達到設計強度後，從φ42錨管中壓注水泥-水玻璃雙液漿固結覆蓋土層，使護殼結構整體性和強度有所提高。
2.1.4增加反壓擋牆抵抗山體的側向位移
對邊坡坍塌、洞頂覆蓋厚度不足2公尺的地段，除以上處理方法外，在隧道開挖輪廓外的右側根據地勢設片石混凝土重力式擋牆，擋牆高度2~3公尺，厚度1~1.5公尺，為增加擋牆的抗傾覆能力，在擋牆基礎下設φ108鋼管樁，管樁間距1公尺；長度6~8公尺，管內灌注c15素混凝土。管樁端部深入擋牆基礎內1公尺，使管樁與片石混凝土擋牆澆注成為乙個整體，共同抵抗山體偏壓。
偏壓段隧道斷面加固示意見圖
2.2一般淺埋、偏壓段的地表加固措施
對於隧道開挖輪廓線與地表最小距離大於4.5公尺，地面坡度緩於1：0.
8的碎石土質地段加固方法：掛φ8鋼筋網一層,網眼間距20×20cm，和一層φ22鋼筋骨網，間距60×40cm，掛雙層鋼筋網後噴混凝土封閉地表。施設φ42注漿小導管，小導管間距1.
0×1.0m，長5~8m。小導管壓注水泥-水玻璃雙液漿固結覆蓋土層，減小由於隧道施工引起的地表沉降，保障施工安全。
地面加固施工控制要點：
a.小導管用鑿岩機鑽孔，當坡面較陡無法直接操作時可搭設腳手架平台。小導管要比噴射混凝土面高出10~15cm，並用塑料布或棉絮等材料封住管口，防止混凝土作業時堵塞導管，影響注漿時的進漿效果。
b.洞身覆蓋層厚度小於小導管的長度時必須調整小導管的長度，防止小導管端頭侵入隧道開挖輪廓線內。地表加固必須超前洞內施工10公尺距離，地表加固後再組織洞內開挖作業。
c.噴射混凝土作業時自下而上進行，從洞口向大里程方向分段施工。以減少噴射混凝土回彈料落入未噴麵的量。
d.混凝土凝固後加強灑水養護，尤其在晴天有太陽照射時必須保證每天灑水5次以上。
e.地表分片分段清理，清表一段及進行封閉一段，不可一次性大面積清除地表，防止混凝土封閉不及時造成下雨沖刷使邊坡失穩。
f.地表加固後在洞頂地面布置沉降觀測點，當洞內開挖掌子面里程至觀測點斷面里程時開始進行地表沉降觀測。
3、淺埋、偏壓段的隧道施工
3.1洞口段的開挖
洞口工程施工時,先做好洞頂截水溝的開挖及10#漿砌片石工作。施工方法以挖掘機開挖為主,人工配合刷坡,裝載機配合挖掘機進行裝碴作業,自卸汽車運輸棄碴。
3.2邊、仰坡防護
邊、仰坡開挖修整後,即時分層進行邊、仰坡臨時防護。明暗交界處成洞面臨時防護採用噴錨、掛網聯合支護,仰坡採用噴錨支護,邊坡應進行植草綠化,以穩固洞口邊坡。
施工控制要點 ：邊開挖,邊支護,每次工作高度2m左右,避免搭架作業。坡面修刷平順,一次噴砼到設計厚度。
設計有錨桿、鋼筋網加固的坡面部分,應先作錨桿,將鋼筋網焊接於錨桿外露段,然後再噴砼。錨桿規格、間距、數量、設定位置、角度滿足設計要求。採用水泥砂漿作錨固材料,砂子過篩,粒徑小於3mm,嚴格控制配合比,保證砂漿標號不低於30號,注漿飽滿。
3.3長管棚施工
先施工c20混凝土導向牆，導向牆內安裝3榀工18型鋼拱架，並埋設孔口管，鋼拱架與孔口管焊接成整體。孔口管位置應用經緯儀以座標法標定,與鋼架焊接時必須嚴格控制其角度、方向。
長管棚使用地質鑽機成孔,成孔前將孔位編號,施工次序為先鑽單號孔再鑽雙號孔,防止串孔、漏風。每條管棚成孔後利用鑽機將鋼花管旋轉插入孔中,做好孔口封閉,及時進行注漿施工。為了達到注漿飽滿的目的,鋼管注漿前應裝pvc排氣管,注漿材料為水泥漿液,使用液壓注漿幫浦壓漿,滿足設計注漿量或達到最高設計壓力並穩壓時終孔。
施工注意事項
a、管棚鑽孔時,應在開孔後2m處,孔深1/2處,終孔處,量測斜度,發現誤差超限隨即進行糾編,至終孔仍超限者,應封孔重鑽。
b、如注漿量超限而注漿壓力仍未到1.2~2.0mpa,應調整漿液配合比,直至符合注漿質量標準。
c、將管棚鑽孔作為地質預報的手段,為安全施工提供依據。
d、在鑽孔作業中,要掌握好開孔與正常鑽進的壓力和速度,防止斷桿事故。
e、鑽孔中發生卡鑽、掉鑽、孔斜、坍塌等故障,要積極採取對策,盡快組織處理、搶修、防止廢孔與損傷鑽機及造**身**事故。
3.4洞內超前預支護
洞身開挖前視圍岩情況打設超前小導管，注漿加固地層。因楊家山隧道開挖施工時所遇到的地質岩性很不穩定，有些地段地質岩性均勻，有些地段拱部穿過塊碎石土的坡積層，圍岩鬆軟，滲水較大，並且這種地質岩層在斷面處兩側分布厚薄不均，而下邊牆為較完整的硬實岩層。對於開挖時遇到的特殊圍岩地質開挖前就必須因地制宜制定合理的超前預支護方案，確保開挖時不塌方，保障施工安全。
經過施工實踐對圍岩鬆軟、滲水大的地段採用雙層小導管注漿加固地層。對岩性均勻、滲水性不大、裂隙不發育的風化岩層可採取單層超前小導管注漿加固地層。
超前小導管施工引數：雙層超前小導管直徑42mm，按照40°、10°外插角布設，小導管長度3.5公尺，環向間距0.
3公尺，縱向搭接2.5公尺，注水泥~水玻璃雙液漿對岩體形成超前支護，增強圍岩自穩能力；單層超前小導管的長度4~5公尺，外插角10°，縱向搭接1.5~2.
0公尺，注水泥~水玻璃雙液漿加固圍岩。拱部180°範圍打設小導管。超前導管用風槍鑽孔、注漿幫浦壓漿。
施工注意的事項：
a.對於圍岩較軟弱、滲水量大的地段，施工時容易卡鑽或堵孔，此時必須先安裝少量幾根超前小導管並注漿，注漿後再補打其餘的小導管，打小導管和注漿按照分批分次施工，這樣可減少盲孔數量，減少鑽孔時卡鑽的頻率，提高成孔效率。
b.小導管注漿前必須噴混凝土封閉掌子面，混凝土厚度不小於8cm，使掌子面形成止漿盤，注漿時避免漏漿。
c. 注漿前應先進行注漿現場試驗,注漿引數應通過現場試驗按實際情況確定,以利施工。
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