復(fù)雜地質(zhì)條件下的風(fēng)沙坳隧道施工技術(shù)

復(fù)雜地質(zhì)條件下的風(fēng)沙坳隧道施工技術(shù)

一、地質(zhì)條件氟化山隧道位于標(biāo)準(zhǔn)植物d段（dik32463dik639995），具有湘黔線（貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣）大石板車站和花水站之間的所有權(quán)。隧道全長3496M(DIK636+496~DIK639+992),其中隧道進口段1674m(DIK636+496~DIK638+170)由二處承建。(1)工程地質(zhì)特征:隧道通過的地域?qū)賱兾g構(gòu)造中低山區(qū)河谷地貌,地形起伏較大,相對高差100~350m,沖溝密布,地表地層主要為第四系砂粘土,洞身通過基巖為寒武系頁巖、炭質(zhì)頁巖、寒武系白云巖、灰?guī)r等,頁巖地段巖層風(fēng)化嚴(yán)重。邊坡巖體多呈風(fēng)化剝落狀,地下水發(fā)育。主要地質(zhì)構(gòu)造為涼風(fēng)坳隧道F2-05-02斷層,斷層破碎帶寬20~30m。不良地質(zhì)為DIK636+173~+527洞底溝古滑坡體,受其影響的隧道為涼風(fēng)坳隧道進口(31m)。涼風(fēng)坳隧道的圍巖分級情況為V級圍巖154M,IV級圍巖1520M。(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計特點:隧道工程均采用整體式襯砌。二、圍巖支護強度(1)緊臨既有線施工,應(yīng)確保既有線設(shè)施及行車安全。(2)隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計采用傳統(tǒng)的礦山法整體式襯砌,而該標(biāo)段隧道洞身經(jīng)過多為頁巖,隧道圍巖穩(wěn)定性極差。由于設(shè)計施工支護強度不足,對隧道開挖后保證圍巖的穩(wěn)定性帶來更大的挑戰(zhàn)。(3)涼風(fēng)坳隧道(進口)處于洞底溝古滑坡體影響地段,施工中應(yīng)確保古滑坡體穩(wěn)定。三、圍巖穩(wěn)定性差該隧道洞身經(jīng)過大部分為頁巖,而頁巖的工程性質(zhì)較差,表現(xiàn)在孔隙度大,膨脹性大,具有軟化性,其單軸抗壓強度較低,抗剪強度和抗拉強度很低。因此頁巖隧道開挖后圍巖穩(wěn)定性極差。故防坍是該隧道施工的重點,針對其特點,采取了以下施工方法:(一)錨桿、墻噴錨支護(1)V級圍巖及節(jié)理極為發(fā)育的IV級圍巖施工采用臺階法開挖,WTD25超前注漿錨桿、拱墻噴錨支護,局部地段拱部增加鋼格柵支護(施工中拱部格柵采用大拱腳,以確保下半斷面施工安全)(2)普通IV級圍巖施工采用全斷面開挖,錨、網(wǎng)、噴支護。(二)爆破振動觀測⑴總體設(shè)計思想是:拱部采用光面爆破,邊墻采用預(yù)裂爆破,斜孔楔形掏槽,掏槽采用拋擲爆破的綜合控制爆破技術(shù)。作到盡可能減少對圍巖的擾動、維護圍巖自身的穩(wěn)定性,達(dá)到良好的輪廓成型。⑵開挖方案:半斷面微臺階法開挖。⑶周邊眼的爆破:在比較風(fēng)化破碎的地質(zhì)條件下,沿輪廓線鉆眼,或者預(yù)留光面層爆破,采用風(fēng)鎬開挖修邊。在地質(zhì)雖然軟弱,但巖體的整體性較好的地質(zhì)條件下,采用弱爆破。⑷一段允許用藥量的確定Q=R3(Vkp/K)3/2≈2.5kg⑸掏槽形式:從減小掏槽爆破的震動強度出發(fā),采用了多重楔形掏槽,保證了減震效果。⑹爆破器材的選擇:炸藥--二號巖石硝銨炸藥;雷管--非電毫秒雷管。⑺選擇合理的段間隔時差在軟弱圍巖中爆破,振動頻率比較低,一般均在100HZ以下,振動的持續(xù)時間,縱向、橫向振動特別大時,可達(dá)到200ms左右,垂直向可達(dá)到400ms左右。故此,為了避免振動強度的疊加作用,施工中雷管采用跳段使用,同時采用減少了單段雷管一次共同作用的炸藥量來進行控制,段間隔時差可適當(dāng)縮小,收效甚好。⑻循環(huán)進尺的選定V級圍巖采用1.0~1.2m進尺,IV級較破碎帶選用1.5~1.8m進尺。采用淺眼爆破,控制一次爆破的總用藥量,也就控制了段用藥量,同時也控制了爆破對圍巖的擾動。⑼底板眼的爆破與起爆順序底板眼的爆破,傳統(tǒng)的習(xí)慣做法是加大裝藥量,并且最后同時起爆,以達(dá)到翻碴的目的,便于出碴。但是隧道爆破振動觀測表明,隧道爆破產(chǎn)生的地震動強度除掏槽最大外,其次是底板眼的爆破,有時底板眼爆破產(chǎn)生的地震動強度最大。從保護圍巖穩(wěn)定的角度來看,顯然是不合理的。所以本隧道施工中改變了傳統(tǒng)的習(xí)慣做法,將底板眼分成幾個段起爆。這樣既減少了底板眼同段起爆共同作用的裝藥量,也改變了底板眼抵抗線的方向,實際上是縮小了底板眼的抵抗線,從而達(dá)到了減少底板眼爆破產(chǎn)生的地震動強度的目的。起爆順序:掏槽→擴槽→二臺眼→內(nèi)圈眼→周邊眼。(三)多鉆眼爆破質(zhì)量管理⑴加強爆破作業(yè)人員技術(shù)學(xué)習(xí),增強鉆爆操作人員技術(shù)水平及其成本控制意識。⑵據(jù)實際地質(zhì)情況選取合理爆破參數(shù),本隧主要采用了多鉆眼,周邊眼隔眼裝藥、間隔裝藥或不裝藥(用導(dǎo)爆索)。⑶嚴(yán)格超欠挖獎罰制度,月月兌現(xiàn),賞罰分明。⑷現(xiàn)場派專職技術(shù)人員跟班進行鉆爆作業(yè)技術(shù)指導(dǎo),及時對爆破參數(shù)進行調(diào)整,使其達(dá)到理想的光爆效果。⑸采取合理的超前支護措施控制超欠挖,如本施工中采用WTD25超前注漿錨桿其效果就較好。(四)洞的支撐拱墻采用鋼模臺車泵送混凝土灌筑;鋪底(仰拱填充)超前拱墻襯砌,隧底砼、溝槽采用人工澆筑;洞外配料機計量拌合樓生產(chǎn)混凝土。(五)混凝土輸送與輸送采用有軌運輸方案,由ZLC50裝載機裝碴,12T電瓶車牽引S14梭礦出碴,10T電瓶車牽引3m3混凝土運輸車運送混凝土。軌道采用24kg/m輕軌,軌距762mm。特殊地質(zhì)地段施工:該隧道的不良地質(zhì)主要有斷層及斷層破碎帶及堆積體。(1)施工主要技術(shù)措施涼風(fēng)坳隧道經(jīng)過一條斷層,斷層破碎帶寬20~30m。斷層施工采用臺階法開挖,減震光面爆破,并且盡量縮短各施工工序的距離,加強施工支護,襯砌盡快封閉,以減少巖層的暴露、松動和地壓的增加。主要技術(shù)措施如下:開挖:采用減震光面爆破。嚴(yán)格控制炮眼數(shù)量、深度及裝藥量,減少爆破對圍巖的擾動;下臺階施工采用左右錯進的方法。施工支護措施:開挖后立即噴砼封閉巖面,然后進行鋼架支撐、錨、網(wǎng)、噴聯(lián)合(加強)支護,即時施做仰拱(臨時仰拱),并及時進行量測反饋修正支護參數(shù)。襯砌施工:開挖及施工支護后,仰拱及填充要緊跟,并及時施作拱墻砼襯砌。預(yù)應(yīng)力管道支護涼風(fēng)坳隧道進口位于洞底溝古滑坡堆積體上,采用大上斷面(大跨以上)留核心土開挖,超前管棚、格柵鋼架加強支護,確保施工支護強度、剛度及質(zhì)量;下半斷面兩側(cè)交錯跟進,并及時施做仰拱。上、下斷面循環(huán)進尺嚴(yán)格控制在0.4~0.6m,及時施作滑坡體范圍內(nèi)的防排水系統(tǒng),避免圍巖軟化產(chǎn)生較大應(yīng)力。由于措施得當(dāng),涼風(fēng)坳隧道順利通過了古滑坡體影響帶。四、設(shè)備安裝方案(一)平臺支護及成品(1)鑿巖機械:上、下斷面均采用手持風(fēng)鉆完成掘進炮眼和錨桿孔鉆巖工作,上臺階在平臺上完成支護作業(yè)(2)裝碴運輸機械:上半斷面人工扒碴,下半斷面ZLC50裝碴,12t電瓶車牽引S14A梭式礦車出碴(3)模注襯砌設(shè)備:洞口設(shè)自動計量拌合站,襯砌鋼模臺車HB60混凝土輸送泵泵送混凝土灌注,仰拱及填充采用人澆灌混凝土。(二)礦車出用混凝土車橋模式(1)鑿巖機械:采用雙層門架式鑿巖臺車完成掘進炮眼和錨桿鉆孔工作(2)裝碴運輸機械:ZLC50裝碴,12t電瓶車牽引S14A梭式礦車出碴(3)支護作業(yè)機具:砼噴射機噴砼及錨桿安裝作業(yè)均在臺車完成(4)模注襯砌設(shè)備:洞口設(shè)自動計量拌合站,襯砌鋼模臺車HB60混凝土輸送泵泵送混凝土灌注,仰拱及填充采用人澆灌混凝土。五、施工效率平均月成洞:83.7成洞米(20個月);平均月掘進:88.2延米(19個月);平均月襯砌:11