隧道不良地段施工

1、某隧道不良地質(zhì)段施工摘  要：本文對某隧道K32+302306段斷層、充填物、破碎帶段采用小管棚預支護、型鋼加強的錨噴初期支護施工技術(shù)作了詳細敘述，并對開挖方法作了簡要介紹。關(guān)鍵詞：隧道斷層 充填物  破碎帶 支護施工某隧道全長1250m，里程樁號為起點K31+910終點K33+165。因施工條件所限，開挖是先是從出口端往進口端逆向（進口比出口低37.9米）進行，后由于工期緊，在出口段進洞600米后，進口段也開始進行掘進。由于該隧道是灰?guī)r、碳質(zhì)泥巖、長石英砂巖相交地帶，施工過程中，溶洞、溶腔、斷層、煤層、頁巖、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)計為級圍巖，巖性主要為長石英砂巖、頁巖、煤層。在開挖該段時，實際卻是斷層，右側(cè)為長英石砂巖，左側(cè)為泥碳、頁巖、孤石、水等的填充物，圍巖自穩(wěn)能力極差，成型困難，致使上半坑開挖到此處時發(fā)生左側(cè)垮塌，垮塌從離拱頂1米延至拱腳形成一個比拱頂高6米的空腔，腔辟為比較軟的淺灰色的泥頁巖和褐色的煤矸石，并隨時在垮塌，空腔不斷擴大，其垮塌物沖離掌子面達50米，而堆積物幾乎將空腔外口封閉，施工人員無法就近施工。針對上述情況，結(jié)合施工現(xiàn)場實際，在將空腔外的石、泥、水清理后，按照“管超前、嚴注漿、短開挖、不 爆破

3、、強支護、快封閉、勤測量、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)小導管注漿預固結(jié)圍巖的保護下，采用右側(cè)先不動，加強左側(cè)逐漸推進，空腔段處理完后，在掘進右側(cè)，到與腔辟齊時，按整體掘進的辦法進行施工。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；使小導管與固結(jié)體

4、形成一個具有一定強度的殼體，在殼體的保護下進行開挖支護施工。1.2 小管棚及注漿設(shè)計采用46m/根的42mm小導管布設(shè)在拱部，外插角5°7°，環(huán)向間距33cm，縱向環(huán)距2.5m，即每施作一排小導管，開挖支護2.5m；徑向小導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)時間，控制漿液的擴散范圍。1.3 施工要點：1.3.1小導管加工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，以利于小導管推進和漿液滲入破碎巖體。 1.3.2小導管安設(shè)如遇巖體松軟，直接由人工打入，如遇堅硬巖石，用風動鑿巖機鉆眼成孔后再推進就位。 在施作小導管前應注意：第一、噴35cm厚混凝土封閉掌子面作為止?jié){墻，為注漿作好準備工作。第二、準確測量隧道中心線和高程，并按設(shè)計標出小導管的位置，誤差±15mm。第三、用線繩定出隧道中心面，隨時用鋼尺檢查鉆孔或推進小導管的方向，以控制外插角達到設(shè)計的標準。第四、施工順序為從兩側(cè)拱腰向拱頂進行，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，注漿前對所有孔眼安裝止?jié){塞，注漿順序從兩側(cè)拱腳向拱頂進行。由于巖體孔隙不均勻，考慮風鎬環(huán)形開挖的方便，同時要達到固結(jié)破碎松散巖體的目的，保證開挖輪廓線外環(huán)狀巖體的穩(wěn)定，形成有一定強度及密實度的殼體，特別是確保兩側(cè)拱腳的注漿密實度和承載力，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。通過現(xiàn)場試驗確定拱腳終壓為1.2MPa，拱腰范圍為1.0MPa，拱頂為0.8MPa.注漿時相鄰孔眼需間隔開，不能連續(xù)注漿，以確保固結(jié)效果，同時也達到控制注漿量的目的。二、左側(cè)空腔加強右側(cè)逐漸掘進：21 在左側(cè)緊鄰拱腳和

7、拱墻徑向小導管壓漿使其圍巖固結(jié)形成板塊以及超前小導管壓漿形成管棚后，用18I（工字鋼）根據(jù)現(xiàn)場實際情況做成長短不一的拱架，一端支稱在右側(cè)未垮比較堅硬的長石英砂巖上，另一端支稱在已板結(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）。施工時先將垮塌的洞渣和積水清除，在將開挖臺車放于掌子面，由施工人員搭設(shè)臨時棚架，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，這樣循序漸進處理到空腔完。為加強處理后拱的強度和剛度，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，進行右側(cè)長石英砂巖開挖時，為減小對左側(cè)的擾動，拱部弧形及邊墻周邊均采用風鎬分臺階開挖，開挖進尺為每挖好一榀（與空腔處理所立拱架對稱）就立即支撐一榀鋼拱架。三、錨噴初期支護：3.1  初期支護參數(shù)系統(tǒng)錨桿施工 因處理左側(cè)空腔時已打了小導管，所以這部分可以不打錨桿。其余部分打錨桿，錨桿為22長3m二級鋼筋，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具選定。3.2.1機具噴混凝土采用Bz5型混凝土噴射機，壓力為0.20.4MPa。3.2.2水泥及細骨科采用325并普通硅酸鹽水泥；細骨料選用機制砂，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)試驗選用石灰?guī)r生產(chǎn)的各項指標均達到設(shè)計要求的碎石。3.2.4速凝劑，經(jīng)現(xiàn)場試驗，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水灰比水灰比過大、過小都會使混凝土

10、回彈量增加，浪費大量的材料；經(jīng)現(xiàn)場多次試驗確定，水灰比為o.47的混凝土噴射效果最佳。3.3噴射混凝土開挖后為縮短圍巖的暴露時間，防止圍巖進一步風化，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，再噴混凝土1012cm；最后在下一循環(huán)噴射混凝土時分兩次噴射至設(shè)計厚度。（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）噴射前用高壓風將巖壁面的粉塵和雜物吹干凈，水泥、粗、細骨料加少量水，用攪拌機干拌，水量按水灰比配制混凝土應加入水總量的20；拌好后將干料運至噴射作業(yè)點再進行人工拌和，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行，

11、每段長度為3m.為加快混凝土強度的增長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°；噴頭至受噴面距離在0.61.0m之間，噴頭呈螺旋形均勻緩慢移動，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 鉆進用手持式風動鑿巖機鑿孔并清孔，應沿徑向進行鉆孔，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，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)計加工成200mm×200mm的網(wǎng)片；掛設(shè)時網(wǎng)片必須隨受噴面的起伏鋪設(shè)，與受噴面間留3cm作為保護層，網(wǎng)片與系統(tǒng)錨桿焊接牢固，確保噴射混凝土時不移動。3.6   安設(shè)型鋼拱架 型鋼除銹后按設(shè)計要求分節(jié)加工成型，型鋼拱架分節(jié)間通過鋼板用螺栓聯(lián)接。（1）拱架嚴格按設(shè)計間距架立。（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路方向垂直；其次，架立拱部拱架時，嚴格控制左、右拱腳標高，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)控量測初期支護完成后，在拱頂、拱腳及邊墻的內(nèi)軌頂面標高處埋設(shè)測點進行拱頂下沉和水平收斂量測。測試元件用12圓鋼加工而成，每根元件長25cm，錨入初期支護體20cm，外露5cm，以防震動影響量測結(jié)果。水平收斂量測采用收斂儀進行觀測。量測頻率開始6h觀測1次，然后根據(jù)變形量的減小而減小量測頻率，即12h、24h、48h、72h、168h，根據(jù)量測結(jié)果及時調(diào)整工序及預留變形量、開挖進尺等，便于指導施工，確保施工安全。量測點每隔5m布設(shè)1組。經(jīng)量測，拱頂最大累計下沉量為10mm，水平最