隧道膨胀岩施工技术详解.doc

隧道膨胀岩施工技术 第二工程有限公司 摘 要: 四角田隧道围岩遇水软化、泥化,具有膨胀性,开挖过程中 出现数次塌方,已施作二衬段出现砼开裂、拱墙错台、钢筋折断、拱底鼓起等多种病害。真对上述地质情况，本方着重介绍对该地质所采取的治理措施，为在以后该地质隧道施工提供了经验。 关键词：膨胀 衬砌开裂 拆换 施工技术 1、工程概况 云南大（理）保（山）高速公路四角田隧道位于大理州永平县西南部。该隧道是上下行分离的双车道隧道，上下行线间距最小处为20m，隧道断面为双曲半圆拱，设计净宽10.9m，净高7.2m，其中上行线长1533m，下行线长1500m。 四角田隧道岩性是以糜棱岩、泥岩、泥岩粉砂岩、石英砂岩为主的膨胀岩，膨胀岩具有很强的亲水性。膨胀岩的特性是：当岩体中水分聚集时，岩体快速膨胀，对隧道已衬砌好的结构物产生强烈的膨胀压力而导致结构破坏；当岩体中水分失掉时，岩体立即收缩，甚至出现干裂，导致自身强度降低或消失，使开挖的洞室极易发生坍塌。该隧道围岩节理裂隙极其发育，风化破碎严重、地下裂隙水极为丰富。由于该隧道的破碎岩体在强烈的地质构造作用中聚集了潜在的应力，随着隧道的开挖，具有很强的膨胀性，膨胀系数一般在1.5左右，自稳能力极差，极易造成初期支护大变形和结构的破坏。 2、选取施工方案的原则 四角田隧道施工初期采用普通的复合式衬砌支护和台阶法施工，施工中曾出现数次坍方，初支严重开裂变形，甚至多段二衬出现拱部纵向开裂、仰拱开裂、底鼓、二次衬砌变形侵限定等病害。针对以上原因，在充分总结施工方法和分析产生的原因的基础上，提出了以下施工原则： 2.1采取超前注浆等手段,加固隧道周边围岩,稳定隧道周边围岩内的水分,减少围岩压力及应力变化。 2.2尽早封闭暴露围岩，保持围岩干燥，防止围岩吸水崩塌。 2.3加强初期支护，减少围岩变形，防止坍塌。 2.4设置柔性变形层，允许初期支护有一定的变形。 2.5采用加强性钢筋砼二次衬砌，提高二次衬砌的承载力；根据初支变形确定二次施作时机。 2.6注意排水。 3、施工方法 3.1理论依据 （1）．新奥法施工理论 （2）．膨胀性围岩特性 3.2施工技术控制措施 （1）．打设超前支护锚杆并注浆，强化前方岩体力学性质，抑制岩体的应力释放，保证开挖顺利进行。 （2）．采用钢拱架、喷射钢纤维砼、系统锚杆组成联合支护系统，加强初期支护刚度，打设12m长自钻式中空锚杆控制围岩变形松动。 （3）．进行径向中深孔注浆改善围岩力学性质，发挥围岩自稳能力。 （4）．及时施作仰拱，使支护封闭成环，整体受力。并在仰拱下及墙脚下打设12m长自钻式中空锚杆，拉结仰拱，加强软基承载能力。 （5）．严格控制施工用水，完善隧道内排水设施，避免人为造成围岩膨胀软化。 （6）．采用挖应力释放槽、仰拱下设柔性变形层等措施释放膨胀压力、围岩应力。 （7）．加强监控量测，合理安排施工工序。 3.3工序组织 在施工过程中组织劳动力，抓好工序衔接工作。开挖完成后，及时清除欠挖、危岩，同时立即组织支立钢拱架、挂钢筋网、喷钢纤维砼、打设系统锚杆和锁脚锚杆，进行注浆加固围岩，避免因膨胀岩暴露时间过长而产生变形过大，增加施工及治理的难度及费用。适时进行仰拱开挖施作。 膨胀性围岩膨胀压力是导致隧道施工困难和引起隧道变形病害的主要原因，因此施工中应尽量减少对围岩产生扰动，开挖宜选用无爆破机械开挖，如采用挖掘机、风镐、液压镐等开挖。开挖方法宜采用正台阶法、留核心土环向开挖法、全断面开挖法。尽量减少分部次数，保证支护尽快合成环，整体受力。 3.4加强围岩量测及超前调查工作 在穿越膨胀性围岩时，应制订详细的量测计划，观测频率应比正常围岩情况下高，以确保及时掌握围岩变形状态，制订相应的支护参数。同时应加强围岩预报工作，根据打超前锚杆判别前方围岩状况，勤作试验，查明膨胀岩体的性质，以便指导施工。 3.5严格控制施工用水 膨胀性围岩湿度的变化会引起围岩体积变化，产生胀缩效应，造成对初支和结构物的破坏。因此必须完善洞内排水系统，勤检修施工用水管道有无滴漏现象，炮眼及锚杆孔打眼时严禁用水钻孔，严格控制注浆浆液水灰比，保证洞内湿度保持在一定范围内。 3.6超前支护 3.6.1由于岩体破碎，易坍孔，四角田隧道拱部沿设计开挖线采用12m长的R51自进式中空锚杆做超前支护，锚杆间距比正常隧道小，正洞环向间距为50cm，加宽带布设间距为40cm。锚杆利用普通气腿式风钻进行钻设，高压压风排碴。一般超前注水泥浆，有水地段注C.S浆液。 3.6.2为保证开挖过程围岩稳定，在每排超前导管附近环向打设一排6m长的φ42钢管，进行补充超前注浆，钢花管间距50cm。注浆同超前锚杆，一般注水泥浆液，浆液水灰比采用0.5，注浆压力根据围岩情况不小于1.0Mpa，保证达到劈裂注浆效