隧道不良地段施工

1、某隧道不良地質(zhì)段施工摘  要：本文對(duì)某隧道K32+302306段斷層、充填物、破碎帶段采用小管棚預(yù)支護(hù)、型鋼加強(qiáng)的錨噴初期支護(hù)施工技術(shù)作了詳細(xì)敘述，并對(duì)開(kāi)挖方法作了簡(jiǎn)要介紹。關(guān)鍵詞：隧道斷層 充填物  破碎帶 支護(hù)施工某隧道全長(zhǎng)1250m，里程樁號(hào)為起點(diǎn)K31+910終點(diǎn)K33+165。因施工條件所限，開(kāi)挖是先是從出口端往進(jìn)口端逆向（進(jìn)口比出口低37.9米）進(jìn)行，后由于工期緊，在出口段進(jìn)洞600米后，進(jìn)口段也開(kāi)始進(jìn)行掘進(jìn)。由于該隧道是灰?guī)r、碳質(zhì)泥巖、長(zhǎng)石英砂巖相交地帶，施工過(guò)程中，溶洞、溶腔、斷層、煤層、頁(yè)巖、裂隙破碎不斷出現(xiàn)，造成洞內(nèi)滲水、涌

2、水、涌泥、垮塌不斷，形成大量的堆積物和積水，跟施工造成極大困難。尤其是K32+302306段設(shè)計(jì)為級(jí)圍巖，巖性主要為長(zhǎng)石英砂巖、頁(yè)巖、煤層。在開(kāi)挖該段時(shí)，實(shí)際卻是斷層，右側(cè)為長(zhǎng)英石砂巖，左側(cè)為泥碳、頁(yè)巖、孤石、水等的填充物，圍巖自穩(wěn)能力極差，成型困難，致使上半坑開(kāi)挖到此處時(shí)發(fā)生左側(cè)垮塌，垮塌從離拱頂1米延至拱腳形成一個(gè)比拱頂高6米的空腔，腔辟為比較軟的淺灰色的泥頁(yè)巖和褐色的煤矸石，并隨時(shí)在垮塌，空腔不斷擴(kuò)大，其垮塌物沖離掌子面達(dá)50米，而堆積物幾乎將空腔外口封閉，施工人員無(wú)法就近施工。針對(duì)上述情況，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在將空腔外的石、泥、水清理后，按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、不 爆破

3、、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤測(cè)量、速反饋”的施工原則，在拱部超前小管棚和上半坑沿拱腳至拱腰的垂直方向所設(shè)小導(dǎo)管注漿預(yù)固結(jié)圍巖的保護(hù)下，采用右側(cè)先不動(dòng)，加強(qiáng)左側(cè)逐漸推進(jìn)，空腔段處理完后，在掘進(jìn)右側(cè)，到與腔辟齊時(shí)，按整體掘進(jìn)的辦法進(jìn)行施工。一、 超前小管棚及徑向小管棚施工：1.1 工藝原理沿縱向超前鉆孔和徑向松散土層中鉆孔（在可能的情況下，徑向鉆桿深入巖層1米），打入小導(dǎo)管并壓注具有膠凝性質(zhì)的漿液，漿液在注漿壓力的作用下呈脈狀快速滲入破碎松散巖體中，并將其中的空氣、水分排出，使松散破碎體膠結(jié)、膠化，形成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B阻水能力的以漿膠為骨架的固結(jié)體，從而提高圍巖的整體性、抗?jié)B性和穩(wěn)定性；使小導(dǎo)管與固結(jié)體

4、形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的殼體，在殼體的保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)施工。1.2 小管棚及注漿設(shè)計(jì)采用46m/根的42mm小導(dǎo)管布設(shè)在拱部，外插角5°7°，環(huán)向間距33cm，縱向環(huán)距2.5m，即每施作一排小導(dǎo)管，開(kāi)挖支護(hù)2.5m；徑向小導(dǎo)管管上下左右間距為0.5米，視圍巖情況與地面成5°60°，深入土層45米（盡可能鉆入巖層1米），導(dǎo)管插入后壓注1：1水泥漿液，采用425#普通硅酸鹽水泥，漿液中摻水泥用量 35的40Be水玻璃，以縮短漿液的膠化固結(jié)時(shí)間，控制漿液的擴(kuò)散范圍。1.3 施工要點(diǎn)：1.3.1小導(dǎo)管加工4m根的42mm小鋼管一端加工成尖錐形，距另一端

5、100cm的位置開(kāi)始至尖錐端之間按梅花型間距為20cm布設(shè)6mm的孔眼4排，以利于小導(dǎo)管推進(jìn)和漿液滲入破碎巖體。 1.3.2小導(dǎo)管安設(shè)如遇巖體松軟，直接由人工打入，如遇堅(jiān)硬巖石，用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆眼成孔后再推進(jìn)就位。 在施作小導(dǎo)管前應(yīng)注意：第一、噴35cm厚混凝土封閉掌子面作為止?jié){墻，為注漿作好準(zhǔn)備工作。第二、準(zhǔn)確測(cè)量隧道中心線(xiàn)和高程，并按設(shè)計(jì)標(biāo)出小導(dǎo)管的位置，誤差±15mm。第三、用線(xiàn)繩定出隧道中心面，隨時(shí)用鋼尺檢查鉆孔或推進(jìn)小導(dǎo)管的方向，以控制外插角達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。第四、施工順序?yàn)閺膬蓚?cè)拱腰向拱頂進(jìn)行，為提前注漿留好作業(yè)空間。 1.3.3注漿選用UB6型

6、注漿泵注漿，采用漿液攪拌桶制漿。為防止?jié){液從其他孔眼溢出，注漿前對(duì)所有孔眼安裝止?jié){塞，注漿順序從兩側(cè)拱腳向拱頂進(jìn)行。由于巖體孔隙不均勻，考慮風(fēng)鎬環(huán)形開(kāi)挖的方便，同時(shí)要達(dá)到固結(jié)破碎松散巖體的目的，保證開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外環(huán)狀巖體的穩(wěn)定，形成有一定強(qiáng)度及密實(shí)度的殼體，特別是確保兩側(cè)拱腳的注漿密實(shí)度和承載力，采取注漿終壓（0.81.2MPa）和注漿量雙控注漿質(zhì)量，拱腳的注漿終壓高于拱腰至拱頂。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定拱腳終壓為1.2MPa，拱腰范圍為1.0MPa，拱頂為0.8MPa.注漿時(shí)相鄰孔眼需間隔開(kāi)，不能連續(xù)注漿，以確保固結(jié)效果，同時(shí)也達(dá)到控制注漿量的目的。二、左側(cè)空腔加強(qiáng)右側(cè)逐漸掘進(jìn)：21 在左側(cè)緊鄰拱腳和

7、拱墻徑向小導(dǎo)管壓漿使其圍巖固結(jié)形成板塊以及超前小導(dǎo)管壓漿形成管棚后，用18I（工字鋼）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況做成長(zhǎng)短不一的拱架，一端支稱(chēng)在右側(cè)未垮比較堅(jiān)硬的長(zhǎng)石英砂巖上，另一端支稱(chēng)在已板結(jié)的拱腳上，間距0.5米，且兩榀之間每隔1米用18I支撐（與兩榀拱架焊接在一起）。施工時(shí)先將垮塌的洞渣和積水清除，在將開(kāi)挖臺(tái)車(chē)放于掌子面，由施工人員搭設(shè)臨時(shí)棚架，以防掉落石塊和泥打傷施工人員，在做好安全措施后，開(kāi)始在腔口外立第一榀拱架，固定好后，馬上立第二榀拱架，并用18I沿拱每隔0。5米支撐一道，將兩榀拱架連成整體，依此類(lèi)推，在立好第3榀后，立即在拱架上用薄鋼板做擋板，在擋板和拱架之間分三層鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，將噴射砼噴

8、上，使之形成拱的效應(yīng)，這樣循序漸進(jìn)處理到空腔完。為加強(qiáng)處理后拱的強(qiáng)度和剛度，在已形成拱后面沿拱背用C20澆筑2米厚砼形成副拱。22.、在左側(cè)空腔處理后，進(jìn)行右側(cè)長(zhǎng)石英砂巖開(kāi)挖時(shí)，為減小對(duì)左側(cè)的擾動(dòng)，拱部弧形及邊墻周邊均采用風(fēng)鎬分臺(tái)階開(kāi)挖，開(kāi)挖進(jìn)尺為每挖好一榀（與空腔處理所立拱架對(duì)稱(chēng)）就立即支撐一榀鋼拱架。三、錨噴初期支護(hù)：3.1  初期支護(hù)參數(shù)系統(tǒng)錨桿施工 因處理左側(cè)空腔時(shí)已打了小導(dǎo)管，所以這部分可以不打錨桿。其余部分打錨桿，錨桿為22長(zhǎng)3m二級(jí)鋼筋，錨桿為藥卷錨桿，縱向、環(huán)向間距均為100cm，梅花型布置；鋼拱架間距50cm，鋼拱架每側(cè)拱腳設(shè)3m根22的4根鎖口錨桿，按梅

9、花型布置在鋼拱架的兩側(cè)，環(huán)向間距100cm；掛6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸為20cm×20cm，噴射混凝土厚 25cm。3.2  噴射混凝土材料及機(jī)具選定。3.2.1機(jī)具噴混凝土采用Bz5型混凝土噴射機(jī)，壓力為0.20.4MPa。3.2.2水泥及細(xì)骨科采用325并普通硅酸鹽水泥；細(xì)骨料選用機(jī)制砂，砂率控制在50，含泥量3。3.2.3粗骨科采用規(guī)格為715mm的碎石，經(jīng)試驗(yàn)選用石灰?guī)r生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求的碎石。3.2.4速凝劑，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最佳摻量為水泥用量的10，3min初凝，6min終凝，而且可大量減少回彈量。3.2.5水灰比水灰比過(guò)大、過(guò)小都會(huì)使混凝土

10、回彈量增加，浪費(fèi)大量的材料；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)確定，水灰比為o.47的混凝土噴射效果最佳。3.3噴射混凝土開(kāi)挖后為縮短圍巖的暴露時(shí)間，防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化，必須先初噴混凝土35cm厚再封閉圍巖；待鋼拱架及鋼筋網(wǎng)安設(shè)好后，再?lài)娀炷?012cm；最后在下一循環(huán)噴射混凝土?xí)r分兩次噴射至設(shè)計(jì)厚度。（1）采用摻速凝劑半濕式噴射混凝土工藝，減小洞內(nèi)粉塵污染及回彈量。（2）噴射前用高壓風(fēng)將巖壁面的粉塵和雜物吹干凈，水泥、粗、細(xì)骨料加少量水，用攪拌機(jī)干拌，水量按水灰比配制混凝土應(yīng)加入水總量的20；拌好后將干料運(yùn)至噴射作業(yè)點(diǎn)再進(jìn)行人工拌和，并按水泥用量的10摻入速凝劑。（3）噴射作業(yè)分段、分片由下向上依次分層進(jìn)行，

11、每段長(zhǎng)度為3m.為加快混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度及提高混凝土的噴射效果，用多盞碘鎢燈提高作業(yè)環(huán)境溫度。（4）噴頭噴射方向與巖面偏角小于10°，夾角為45°；噴頭至受?chē)娒婢嚯x在0.61.0m之間，噴頭呈螺旋形均勻緩慢移動(dòng)，一般繞圈直徑在0.4m為宜。 3.4在初噴混凝土封閉圍巖后按設(shè)計(jì)布設(shè)錨桿。錨桿孔位誤差控制在隧道施工規(guī)范規(guī)定的誤差范圍之內(nèi)。3.4.1 鉆進(jìn)用手持式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鑿孔并清孔，應(yīng)沿徑向進(jìn)行鉆孔，確保錨入穩(wěn)定巖層的深度。3.4.2先將藥卷塞入錨孔，再將錨桿插入錨孔，孔辟和錨桿之間全部被錨固劑填滿(mǎn)，使其錨桿能得到有效錨固。3.5  掛鋼筋網(wǎng)片采用6圓鋼，

12、除銹處理后按設(shè)計(jì)加工成200mm×200mm的網(wǎng)片；掛設(shè)時(shí)網(wǎng)片必須隨受?chē)娒娴钠鸱佋O(shè)，與受?chē)娒骈g留3cm作為保護(hù)層，網(wǎng)片與系統(tǒng)錨桿焊接牢固，確保噴射混凝土?xí)r不移動(dòng)。3.6   安設(shè)型鋼拱架 型鋼除銹后按設(shè)計(jì)要求分節(jié)加工成型，型鋼拱架分節(jié)間通過(guò)鋼板用螺栓聯(lián)接。（1）拱架?chē)?yán)格按設(shè)計(jì)間距架立。（2）為充分發(fā)揮拱架的承載能力，首先要求拱架必須垂直且與線(xiàn)路方向垂直；其次，架立拱部拱架時(shí)，嚴(yán)格控制左、右拱腳標(biāo)高，以防拱架偏斜，影響與邊墻拱架的圓順連接或侵入襯砌厚度。  四、監(jiān)控量測(cè)初期支護(hù)完成后，在拱頂、拱腳及邊墻的內(nèi)軌頂面標(biāo)高處埋設(shè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行拱頂下沉和水平收斂量測(cè)。測(cè)試元件用12圓鋼加工而成，每根元件長(zhǎng)25cm，錨入初期支護(hù)體20cm，外露5cm，以防震動(dòng)影響量測(cè)結(jié)果。水平收斂量測(cè)采用收斂?jī)x進(jìn)行觀測(cè)。量測(cè)頻率開(kāi)始6h觀測(cè)1次，然后根據(jù)變形量的減小而減小量測(cè)頻率，即12h、24h、48h、72h、168h，根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整工序及預(yù)留變形量、開(kāi)挖進(jìn)尺等，便于指導(dǎo)施工，確保施工安全。量測(cè)點(diǎn)每隔5m布設(shè)1組。經(jīng)量測(cè)，拱頂最大累計(jì)下沉量為10mm，水平最