摘  要：本文結(jié)合作者實際工作經(jīng)驗，介紹了軟弱圍巖通常采用的幾種超前支護方式及其優(yōu)缺點，以及某工程初期支護采用的施工參數(shù)及施工方法。

 

　　關(guān)鍵詞：特長隧道；軟弱圍巖；超前支護；初期支護

 

　　[ Abstract ] Combined with the practical work experience, this paper introduces the advantages and disadvantages of several forepoling methods used by the soft surrounding rock, as well as the construction parameters and construction method used in a project of initial support parameters.

 

　　[ Key words ] extra-long tunnel in weak rock pre-support initial support

 

　　中圖分類號TU2文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104

 

　　特長山嶺隧道由于地質(zhì)條件復(fù)雜，軟弱圍巖的支護是其主要的施工難點。某山區(qū)隧道采用超前支護和靈活的錨噴支護順利通過了軟弱圍巖段。

 

　　自大瑤山隧道在我國特長隧道史上實現(xiàn)零的突破，近幾年，特長隧道施工在我國日趨完善，在我國鐵路建設(shè)中占有很重的比例。特長鐵路隧道一般都是控制性工程，工期緊、地質(zhì)條件復(fù)雜、施工難度大。在特長隧道中，軟弱圍巖復(fù)雜多變。大量的工程實踐證明，隧道工程事故往往發(fā)生在軟弱圍巖段。軟弱圍巖失穩(wěn)破壞多表現(xiàn)為變形破壞，形式多、變形量大、變形速度快、持續(xù)時間長、圍巖破壞范圍大和來壓快。軟弱圍巖處理的重點是初期支護，主要是從對巖體的改造和對圍巖應(yīng)力的重新分布。這也是新奧法施工的核心。

 

　　1 工程概況

 

　　某隧道位于山區(qū)，全長12438m，最大埋深約750m，進出口內(nèi)軌頂面標(biāo)高分別為63.56m、39.76m。該隧道為單洞雙車道，設(shè)計車速250k比刀1，全隧道設(shè)有兩座斜井。隧道里程較長，埋深較深，地質(zhì)情況相對復(fù)雜。其中V級圍巖長約900m，占隧道總長的 7.2%;W級圍巖長757m，占隧道總長的6.1%。

 

　　2 軟弱圍巖的超前處理技術(shù)

 

　　2.1 軟弱圍巖的主要特征

 

　　軟弱圍巖在隧道中主要指V級圍巖和W級圍巖。V級圍巖的巖體主要特征表現(xiàn)為節(jié)理較裂隙發(fā)育，全風(fēng)化結(jié)構(gòu)松散，易坍塌，強風(fēng)化灰?guī)r，巖體破碎，部分區(qū)段含有大量的水。采取光面爆破后立即產(chǎn)生掉塊，有時甚至不用爆破直接采用挖機就能開挖，說明圍巖的穩(wěn)定性極差。W級圍巖特征主要表現(xiàn)為節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體呈碎塊狀及塊狀，易坍塌，含有少量的水。隧洞開挖后即刻產(chǎn)生掉塊、片幫、冒頂和塌方，工人難以進人工作面施工，給施工安全帶來嚴(yán)重的隱患。對隧道軟弱破碎圍巖段施工必須做到三超前:超前預(yù)報、超前加固、超前支護。

 

　　2.2 超前支護的幾種方式及優(yōu)缺點

 

　　軟弱圍巖在開挖前，對隧道軸向做超前支護，能改善隧道開挖后圍巖的應(yīng)力重新分布，對松動圈能提供一定的支護力，對防止因圍巖松動而帶來的安全隱患起到很好的防護作用。以下幾種是在北嶺山隧道軟弱圍巖施工中都使用過的超前支護方法。

 

　　2.2.1 超前長管棚

 

　　主要由管棚與鋼架組合成預(yù)支護系統(tǒng)，支撐和加固自穩(wěn)能力極低的圍巖，防止軟弱圍巖的下沉、松弛和坍塌等。主要技術(shù)要求:沿隧道拱部外緣設(shè)中108或中89，長度不小于10m的熱軋無縫鋼管，管內(nèi)注漿或管內(nèi)增設(shè)鋼筋籠，管外端支于鋼架上。適用于圍巖自穩(wěn)能力較差或淺埋地段，以及地面有重要建筑物地段。該方法效果較好，但

 

　　費用高，效率低，影響施工進度。

 

　　2.2.2 超前雙層小導(dǎo)管

 

　　加固周邊一定范圍內(nèi)圍巖與鋼架組合成預(yù)支護系統(tǒng)，防止洞身軟弱圍巖坍塌、下沉或松弛。主要技術(shù)要求:設(shè)置50號熱軋無縫鋼管，鋼管長約5m，外插角采用400和10°交錯布置，縱向相鄰兩排的水平投影搭接長度不小于1.5m，管內(nèi)注漿。主要適用于V級圍巖淺埋偏壓段，W級圍巖淺埋段，自穩(wěn)能力極差地段。該方法效果相對較好，但費用較高，施工效率不高，注漿效果很難得到保證，影響施工進度。

 

　　2.2.3 超前小導(dǎo)管

 

　　可加固洞壁一定范圍的圍巖，也可與鋼架組成小管棚系統(tǒng)支托圍巖。主要技術(shù)要求:沿隧道拱部外緣設(shè)置42號，長4.5m熱軋無縫鋼管，管內(nèi)注漿，管外端可支于鋼架上。適用于V、W級圍巖地段。該方法能有效控制超欠挖，成本相對較低，所采用的設(shè)備與掌子面鉆孔設(shè)備相同，施工效率能大大提高，但遇到較破碎的巖層施工效果并不理想。

 

　　2.2.4 超前預(yù)注漿

 

　　通過預(yù)注漿固結(jié)巖體，提高圍巖的承載力和自穩(wěn)能力，同時起到堵水的效果。主要技術(shù)要求:通過108號～91號鉆孔注漿，空口設(shè)置空口管，注漿加固開挖輪廓線外一定范圍內(nèi)巖體，并利用巖體作止?jié){巖盤，必要時掌子面設(shè)置鹼止?jié){墻。適用于地下水發(fā)育的斷層破碎帶或可能出現(xiàn)突水涌泥地段。該方法施工效率高，成本低，主要缺陷是注漿效果不好，不能保證注漿量，因此無法保證加固質(zhì)量。

 

　　2.2.5 開挖后全斷面徑向注漿

 

　　隧道開挖后通過全斷面徑向注漿，降低圍巖滲透系數(shù)，達到堵水效果。主要技術(shù)要求:通過52號鉆孔注漿，孔口設(shè)置孔口管，注漿加固輪廓線外3m范圍內(nèi)巖體。適用于地下水發(fā)育地段，開挖后圍巖能穩(wěn)定，但施工效率低，進度較慢。

 

　　3 初期支護方式的選擇

 

　　初期支護及時做到"緊封閉"是復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工能否順利進行的保證。開挖前的超前支護對提高圍巖的承載力有限，在開挖后保持穩(wěn)定的時間也有限，特別是軟弱圍巖段，穩(wěn)定時間一般為幾個小時，超過此限制，掌子面同樣會發(fā)生掉塊和塌方現(xiàn)象。因此，在開挖完以后要立即對圍巖進行初期支護。

 

　　及時初期支護能加強圍巖的自穩(wěn)能力，封閉因開挖暴露的巖石，加快應(yīng)力的重新分布，使圍巖在短時間達到自穩(wěn)狀態(tài)。實踐證明，爆破完以后應(yīng)立即對掌子面噴射混凝土封閉掌子面，采用鎖腳錨管、系統(tǒng)錨桿、鋼拱架及鋼筋網(wǎng)片，結(jié)合噴射混凝土聯(lián)合進行初期支護是行之有效的方法。錨桿支護改善了緊鄰隧道開挖邊界的圍壓環(huán)境，有效抑制了低圍壓區(qū)域所產(chǎn)生的高巖體膨脹。在地下工程支護設(shè)計中，應(yīng)重點加強緊鄰開挖邊界低圍壓區(qū)域內(nèi)巖體的支護能力以控制巖體的變形破壞。

 

　　該方法中的鋼架是18號工字鋼、連接鋼板焊接成型的單元，通過螺栓連接。鋼架架設(shè)前需預(yù)先打設(shè)定位系筋，定位系筋一端與鋼架焊接在一起，另一端錨人圍巖中，用砂漿錨固。鋼架在初噴后架設(shè)，架設(shè)完畢后須再噴混凝土，使鋼架與噴射混凝土共同受力。噴射混凝土應(yīng)分層進行，每層覆蓋厚度應(yīng)不小于8cm。相鄰鋼架間采用22號鋼筋連接，環(huán)向間距為1.Om，斜向內(nèi)側(cè)布置，并焊于鋼架內(nèi)翼緣處。V級圍巖的間距為0.8m，Ⅳ級圍巖的間距為lm。鋼筋網(wǎng)片采用HPB235 8號～6鋼筋，網(wǎng)格間距為20～25cm。系統(tǒng)錨桿:拱部采用22號組合中空錨桿，邊墻采用22號砂漿錨桿或全螺紋砂漿錨桿，長度為3.5m～4m。噴射混凝土均采用C25的素混凝土。

 

　　為了保證鋼架的整體穩(wěn)定性，系統(tǒng)錨桿應(yīng)與鋼架焊接在一起。在拱腳處應(yīng)打入2對(4根)鎖腳錨管，鎖腳錨管與鋼拱架焊接在一起，以固定鋼架。鋼筋網(wǎng)片也應(yīng)與鋼架焊接，從而使鋼架、系統(tǒng)錨桿和鋼筋網(wǎng)片形成一個整體。噴射混凝土使鋼架與巖體形成整體，保證了鋼架的穩(wěn)定性。該工程中錨桿按梅花型布置，環(huán)向間距1.2m，縱向間距為1.2～1.0m，深人圍巖3.5～4m，提高了圍巖的強度和整體性，改善了圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，充分發(fā)揮了圍巖的自穩(wěn)能力，對掉塊和冒頂起到了很好的防護作用。

 

　　4 結(jié)語

 

　　由于埋深較深、地應(yīng)力較大、地質(zhì)條件復(fù)雜多變，選擇合理的深埋特長隧道初期支護方式非常重要。只有選擇合理的初期支護方式才能充分發(fā)揮圍巖的自承能力，取得理想的施工效果和經(jīng)濟效益。某特長隧道根據(jù)圍巖情況變化采取不同的初支方式，特別是對軟弱圍巖的初期支護取得了較好的效果，為以后特長隧道的施工積累了寶貴的經(jīng)驗。

 

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