淺談隧道巖承理論與新奧法施工

淺談隧道巖承理論與新奧法施工

近年來，巖承理論和新奧法施工作為一種合理、科學、經(jīng)濟的隧道設(shè)計和施工方法，在隧道施工中得到了廣泛應(yīng)用。其基本的要點之一是:隧道開挖后,盡量利用圍巖的自承能力,充分發(fā)揮圍巖的支承作用。但在隧道開挖后,遇到圍巖塌方,塌腔內(nèi)持續(xù)塌落掉塊,施工人員、機械無法靠近,按常規(guī)待塌腔穩(wěn)定后進行處理,不但時間來不及,且施工安全也得不到保證。在赤嶺隧道施工中,采用混凝土倒灌法處理此類塌方,取得較好效果。1雙洞隧道上分層開采赤嶺隧道是同(江)三(亞)國道主干線福建省內(nèi)福(鼎)寧(德)段最長的公路隧道,設(shè)計為上、下行分離單向行車的雙洞隧道,襯砌內(nèi)徑R=5.3m,圓心高出測設(shè)中心1.6m。左線起訖里程為ZK79+580~ZK83+005,全長3425m,右線起訖里程為YK79+695~YK83+015,全長3320m。隧道地質(zhì)復(fù)雜,節(jié)理裂隙及斷層構(gòu)造帶發(fā)育,地下水豐富。隧道于2000年3月進洞,2001年10月20日全線貫通,但隧道左線開挖到最后90m時,發(fā)生塌方。2zk81+線性關(guān)系法赤嶺隧道左線進口ZK81+070~+110設(shè)計為Ⅳ類圍巖ST1緊急停車帶加寬段襯砌類型,由于該段圍巖破碎,左側(cè)邊墻至拱部為一擠壓破碎帶夾層,呈粉砂狀土石鑲嵌結(jié)構(gòu),裂隙密集,地下水豐富,2001年10月11日開挖至ZK81+081時,ZK81+077~+081段發(fā)生了塌方。隧道塌方發(fā)生后,項目部立即制訂了“加固后方、封閉巖面、穩(wěn)定塌體”的處理原則,并按以前處理塌方的經(jīng)驗,制定的詳細塌方處理方案是:待塌腔穩(wěn)定后進行塌腔網(wǎng)噴支護、鋼架支撐、護拱加固、填充緩沖層等。但塌方發(fā)生以來,一直沒有穩(wěn)定,塌穴向縱向及高度發(fā)展,已形成約4m×14m×14m(寬×長×高)的塌穴,并伴有較大水流。所制訂的處理方案除加固塌方影響段外,其他方案均無法進行。為了不影響隧道貫通,確保施工安全,經(jīng)多次方案論證決定將此段停車帶向前移28m,行車橫洞設(shè)置成斜交,并采用混凝土倒灌法處理塌方。3塌腔壓力施工混凝土倒灌法處理塌方的原理是通過現(xiàn)代化設(shè)備,將混凝土倒灌至塌腔內(nèi)封堵塌腔,防止腔內(nèi)塌體落下,砸壞機械設(shè)備,保證施工人員安全,待混凝土達到一定強度且與圍巖形成整體后再鑿除混凝土,重新按設(shè)計斷面開挖的一種施工方法。4混凝土澆筑及澆筑待倒灌混凝土達到一定強度后,重新鑿除混凝土,進行斷面開挖。ZK81+075~+077段已按加寬帶開挖,現(xiàn)按S4襯砌支護,超挖部分采用同級片石混凝土回填,ZK81+077~+087段按S2類型開挖和支護。開挖ZK81+075~+087段時,為減小擾動,確保安全,在倒灌混凝土上鉆孔,周邊眼間距控制在30cm以內(nèi),并間隔裝藥,裝藥集中度為0.18kg/m,每次進尺不大于1.0m。開挖后立即架立S2鋼拱架,噴混凝土支護。為保留左側(cè)加寬部分混凝土,ZK81+075~+081段開挖時左側(cè)打錨桿進行固定,錨桿為?φ22mm鋼筋,長4m,按1m×1m梅花形布置。ZK81+078斷面見圖2所示。為保證結(jié)構(gòu)安全,ZK81+077~+087段采用鋼筋混凝土襯砌。從ZK81+060開始至掌子面(+081),將洞碴自隧底開始回填至設(shè)計標高以上3m,其中+070~+081初略整平形成工作平臺,+060~+070形成20%的斜坡,便于車輛行駛;左側(cè)+075~+081緊急停車帶加寬部分采用編織袋裝砂碼砌作外模,C20混凝土從隧底開始澆筑,見圖1所示。在ZK81+075處用編織袋裝砂碼砌成2m高外模,在其外用洞碴填擋,其內(nèi)用C20混凝土澆筑1.5m高,形成工作平臺。在混凝土平臺上于ZK81+075.2處立模,模板以竹膠板為主,邊角用木模(板厚不小于4cm),采用鋼管、拉筋、錨桿、帶木等支撐。立柱采用O150mm鋼管,帶木12cm×14cm,臥木14cm×20cm,間距均不大于75cm;地錨栓用長50cm的O22mm鋼筋,埋入混凝土25cm。ZK81+075.2~+087段采用泵送混凝土分幾次澆筑C20混凝土直至拱頂。在混凝土封頂前先預(yù)埋3根O150mm鋼管,一端伸入拱頂塌穴內(nèi)5~6m高度,另一端焊接舊泵管作為泵送混凝土用。泵管與預(yù)埋的O150mm鋼管相接,泵送C25混凝土回填塌穴。塌穴內(nèi)預(yù)埋8根O48mm鋼管(間距1m,每根長6m),檢測混凝土澆筑高度。要求拱頂以上混凝土回填高度不小于4m。泵送混凝土回填塌穴時,為了增加塌穴混凝土的整體性,在拱頂以上塌穴內(nèi),沿縱向布置O22mm螺紋鋼筋14根(環(huán)向間距30),每根長4~8。由于下一步開挖時需保留左側(cè)加寬部分,為保證混凝土的整體性,防止開挖時混凝土沿施工縫產(chǎn)生破壞,在加寬帶每澆注一層混凝土,頂面均設(shè)置O22mm螺紋連接鋼筋,布置兩排,每根長100cm,間距30cm。為了使塌腔內(nèi)水流及時排出,在灌注混凝土之前,先埋設(shè)2根O50mm鋼管將水引出,再采用2根O50mm透水軟管沿左側(cè)初期支護表面將水引排至永久縱向排水管溝。為了加強塌穴混凝土與巖體的連接,ZK81+077~+087塌穴兩側(cè)沿徑向各增設(shè)一排O50mm超前小導管注漿,小導管長5m,縱向間距50c