施工技術(shù)評職范文軟弱流變圍巖中坑道施工

　　摘 要：為了確保在具有流變特性的軟弱圍巖中坑道施工的順利進行，減輕爆破對圍巖的破壞并充分利用圍巖的自承載能力，采用光面爆破和新奧法施工技術(shù)開挖。同時要求重視圍巖的測量信息，其對錨桿的長度與間距的修改、臺階開挖的長度和仰拱構(gòu)筑的時機具有指導(dǎo)作用。

　　關(guān)鍵詞：軟弱圍巖,光面爆破,新奧法施工,噴錨支護,施工測量

　　1 工程概況

　　某坑道工程所處的巖層主要由泥巖和紅柱石角巖風(fēng)化紅黏土組成，巖石強度低，且含水量大于天然含水量時，強度急劇降低，約為天然含水量強度的40%，并且具有明顯的流變性，開挖后自穩(wěn)能力差，施工中圍巖最大變形達(dá)700mm，巖石遇水軟化，對施工極為不利，屬于典型的軟弱巖層。采用普通的爆破法開挖、直墻拱形襯砌，坑道竣工后不久，襯砌會出現(xiàn)裂縫，地坪起鼓。后采用新奧法施工原則，即采用短臺階開挖法，緊跟作業(yè)面安裝錨桿、掛網(wǎng)和噴射混凝土作為初期支護，同時對圍巖進行測量，待圍巖穩(wěn)定后再做模澆筑混凝土作為二次襯砌。由于圍巖有明顯的流變性，直墻改為馬蹄形曲墻，底部做成仰拱，襯砌未出現(xiàn)任何裂縫，施工進展順利，圓滿完成施工任務(wù)。

　　2 施工方法

　　2.1 坑道開挖

　　新奧法是新奧地利隧道施工方法的簡稱(New Austria Tunnelling Method，NATM)。在上世紀(jì)60年代，由于噴射混凝土和錨桿技術(shù)的出現(xiàn)，奧地利土木工程師L.V. Rabcewice等在長期從事隧道施工實踐中，創(chuàng)造性地提出了這一方法。新奧法的基本思想是：以維護和利用圍巖的自穩(wěn)能力為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮圍巖的自承載能力，盡可能改善支護的受力狀態(tài)，在安全的前提下，取得更好的經(jīng)濟效果。新奧法將錨桿和噴射混凝土集合在一起作為主要支護手段，及時進行支護，以便控制圍巖的變形與松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，形成以錨桿、噴混凝土和圍巖三位一體的承載結(jié)構(gòu)，共同支撐圍巖壓力;通過對圍巖的現(xiàn)場測量，及時反饋圍巖(支護復(fù)合體)的力學(xué)動態(tài)及變化狀況，為二次支護提供合理的架設(shè)時機;通過監(jiān)控量測反饋的信息來指導(dǎo)隧道和地下工程的設(shè)計和施工。新奧法是集設(shè)計、施工和監(jiān)控量測為一體的地下工程建造方法。已被國內(nèi)外作為地下工程設(shè)計和施工的重要方法。

　　在開挖中，為了充分利用圍巖的自承載能力和減輕爆破對圍巖的破壞，采用光面爆破開挖，要求穿淺孔、密布眼、少藥量、放小炮，力求減少超挖，減小圍巖壓力，并盡量采用全斷面開挖方法進行掘進。在松軟圍巖中進行全斷面開挖不利于作業(yè)面的穩(wěn)定，由于本工程斷面不大，可采用二臺階開挖，即坑道毛洞的拱部作為上臺階，曲墻部作為下臺階，一般情況下臺階長3m，臺階長度要根據(jù)監(jiān)測信息適當(dāng)調(diào)整，作業(yè)面與水平面夾角75°柱左右。光面爆破時，炮孔深1.5m，周邊孔間距0.3m，最小抵抗線0.7m，炮孔密度4個/m2，裝藥量0.45kg/m3，周邊孔采用間隔裝藥。

　　由于圍巖遇水軟化，為保證圍巖開挖后穩(wěn)定，防止塌方，施工中要防止圍巖浸水軟化，要盡量減少反坡施工，當(dāng)遇到反坡施工時，每隔80m左右設(shè)置一個積水坑，積水坑用混凝土作圍護結(jié)構(gòu)，并用水泵將積水抽出坑道，正坡施工時要做好排水溝，排水溝有一定的坡度并用水泥砂漿抹面，保證排水暢通并不滲漏水。

　　2.2 錨桿、掛網(wǎng)和噴射混凝土施工

　　為保持作業(yè)面的穩(wěn)定，坑道上下臺階開挖后，立即對作業(yè)面噴射50mm厚混凝土封閉圍巖，噴射混凝土后即出碴，待初次噴射混凝土4小時后，開始安裝錨桿和掛網(wǎng)，錨桿為直徑18mm的螺紋鋼筋，長3m，間距1m，梅花形布置，鋼筋網(wǎng)為直徑8mm的鋼筋，網(wǎng)眼200mm×200mm，錨桿和掛網(wǎng)施工完畢后，再噴射100～150mm厚混凝土，混凝土等級C20，其中摻3%的速凝劑。軟弱圍巖中修建坑道時，噴錨網(wǎng)施工質(zhì)量是保證工程安全的基礎(chǔ)，錨桿施工時錨桿孔砂漿要飽滿，確保錨桿的承載力滿足工程要求，鋼筋網(wǎng)要緊貼初次施工的噴射混凝土，噴射混凝土施工時厚要得到保證，當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴射混凝土有空鼓、脫落及嚴(yán)重裂縫的處，要鑿掉原混凝土再重新噴射混凝土。

　　2.3 仰拱施工

　　及時進行仰拱施工是使坑道形成封閉結(jié)構(gòu)，有利于圍巖的穩(wěn)定，仰拱矢高為跨度的1/8，仰拱厚度為250mm，內(nèi)配雙層Φ12@200鋼筋。監(jiān)測結(jié)果表明，未時設(shè)置仰拱時，變形速率為3.35mm/d，設(shè)置仰拱后，變形速率為0.12mm/d。仰拱施工時，需要開挖底拱，施工時圍巖出現(xiàn)快速變形，此時，施工監(jiān)測就顯得特別重要，一般每掘進10m就要澆筑一段仰拱，如果圍巖變形小，可適當(dāng)加速施工進度，掘進30～40m后澆筑一段仰拱。

　　2.4 圍巖變形量測

　　現(xiàn)場監(jiān)控是新奧法的主要原則之一，它把噴錨支護的設(shè)計同現(xiàn)場測量緊密結(jié)合起來。現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)計一般分為預(yù)先設(shè)計與最終設(shè)計。預(yù)先設(shè)計是施工前根據(jù)或輔以理論計算，對初期支護的參數(shù)類型、施作程序、工程量測方法進行設(shè)計，對最終支護類型進行預(yù)先估計可。最終設(shè)計是根據(jù)掌握的量測資料，調(diào)整初期支護可，設(shè)計最終支護，包括確定最終支護的類型和參數(shù)、施作時機及仰拱閉合時機。現(xiàn)場監(jiān)控法特別適用于軟弱圍巖及復(fù)雜地質(zhì)圍巖中的噴錨支護設(shè)計。現(xiàn)場監(jiān)控量測能及時掌握圍巖的變化動向及支護的受力狀態(tài)，這對合理進行噴錨支護的監(jiān)控設(shè)計和指導(dǎo)施工是非常重要的。

　　本工程中平均每隔15m左右設(shè)置一個測量斷面，進行洞室的收斂量測和洞室圍巖位移量測。(1)洞室收斂量測是指，測量洞室水下、垂直方向或相對應(yīng)的兩測點間距離的變化。為了及時掌握洞室開挖后收斂變化趨勢，應(yīng)緊跟工作面迅速安設(shè)收斂測點。收斂量測裝置通常使用機械式周邊收斂計、伸縮測桿和帶鋼尺。收斂量測只能反映洞室內(nèi)的總收斂量，不能反映側(cè)壁或頂?shù)装宓奈灰屏浚膊荒艽_定圍巖的松動范圍和深度。(2)洞室圍巖位移量測。為了測定洞室圍巖的松動帶，將多點位移計安放在與洞室軸線相垂直的鉆孔里。多點位移計讀數(shù)是錨固頭相對于位移計頭部的位移測量值。如果多點位移計埋置到足夠深度。一般離洞室邊緣2～3倍洞徑處，則底部錨固點就能假定為固定的，則相對于該點的位移是可確定的。也可采用聲波法確定松動范圍。量測數(shù)據(jù)不僅能證實和補充收斂量測的結(jié)果，也能幫助確定錨桿的最佳長度。

　　通過測量結(jié)果可及時修改錨桿的長度與間距，測量結(jié)果也可確定臺階開挖的長度和仰拱構(gòu)筑的時機。

　　3 結(jié)束語

　　(1)對于遇水軟化德圍巖，為保證開挖后圍巖穩(wěn)定，防止塌方，施工中要防止圍巖浸水軟化，施工中要有可靠的排水措施。

　　(2)采用新奧法施工時，為了充分利用圍巖的自承載能力和減輕爆破對圍巖的破壞，采用光面爆破開挖，要求穿淺孔、密布眼、少藥量、放小炮，力求減少超挖，減小圍巖壓力。圍巖開挖后，應(yīng)立即對作業(yè)面噴射混凝土封閉圍巖，然后安裝錨桿、掛網(wǎng)和噴射混凝土作為初期支護，噴錨網(wǎng)施工質(zhì)量是保證工程安全的基礎(chǔ)，錨桿施工時錨桿孔砂漿要飽滿，確保錨桿的承載力滿足工程要求，鋼筋網(wǎng)要緊貼初次施工的噴射混凝土，噴射混凝土施工時厚要得到保證，當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴射混凝土有空鼓、脫落及嚴(yán)重裂縫的處，要鑿掉重新噴射混凝土。

　　(3)軟弱圍巖坑道施工時，仰拱能夠使坑道形成封閉結(jié)構(gòu)，有利于圍巖的穩(wěn)定。要重視圍巖的測量信息，其對錨桿的長度與間距的修改、臺階開挖的長度和仰拱構(gòu)筑的時機具有指導(dǎo)作用。