中强膨胀性围岩隧道施工技术.pdf

公路隧道 2013年第 1期 (总第 81期) 中强膨胀性围岩隧道施工技术 黄 强 (中铁十七局集团第四工程有限公司 重庆 401121) 摘 要 宜巴高速公路界岭隧道地处丘陵地区，穿越中强膨胀性围岩地带，针对膨胀围岩特点，通过分析其基本 特性和U型可伸缩拱架的工作原理，结合现场的实际施工，确定合理的支护体系与适当的施工方法，总结中强膨胀 性围岩隧道施工技术。 关键词 膨胀岩 隧道 支护 施工技术 再遇水偏要膨胀坍塌，其干燥失水越多，遇水膨胀变 1 工程概况 形也越大，围岩膨胀压力会增加，同时岩体会软化， 湖北宜(昌)巴(东)高速公路段界岭隧道进 口位 承载力降低。因而，膨胀性围岩是一种吸水膨胀、失 于宜昌市夷陵区雾渡河镇，出口位于兴山县水月寺 水收缩和反复膨胀变形的围岩 。 镇。该隧道采用分离的独立双洞双向4车道公路隧 3 支护材料性能分析与比选 道 ，其中左洞长5653m，右洞长 5681m。界岭隧道围 岩为云母片岩、片麻岩的全～强风化产物，岩石遇水 在膨胀岩段的拱架支护，对材料的选择进行了 后迅速软化呈半岩半土状，强度极低，手捏即碎，颜 相关的比选 ，最后选择U型钢架支护。在力学性能 色以灰 白色为主。母岩 中的白云母、钾长石风化后 上工字钢及 H型钢相对呈刚性，格栅拱架虽然为柔 形成亲水矿物一伊利石、蒙脱石，遇水膨胀，失水收 性支护，但同样与工字钢及 H型钢一样，采用法兰 缩，体积变化较大，涨缩可反复交替，试验所测其 自 式对接 ，拱架不能随围岩一起收敛变形 。拱架在较 由膨胀率Fs=70％，属中等偏强膨胀，开挖后对围 低的围岩压力作用下产生弹性变形和挠曲，当外荷 岩的稳定产生极大的破坏。 载继续增加，拱架 内力随之加大，拱架没有可缩性， 则在内力大到一定程度后，拱架就会出现塑形变形， 2 膨胀性围岩的基本特性 严重时拱架将遭到破坏而失去拱撑能力。 膨胀性围岩根据产生的原因可分为三种：吸水 U型可伸缩性拱架 由若干拱架单元组成，节与 膨胀、风化膨胀和由地应力释放而引起的膨胀 。在 节之间用摩擦连接件连接，当拧紧连接件的螺母后， 界岭隧道施工施工实践中，膨胀性围岩大都是吸水 连接件将拱架单元间搭接的型钢压紧，给他们提供 和风化引起的综合膨胀岩，即在水和空气的物理、化 预紧力。要推动拱架节间搭接部分滑动必须克服搭 学作用下，富含云母软岩、变质岩等岩体发生体积增 接部分型钢与型钢之间，型钢与连接件之问的摩擦 大。在隧道施工中，由于钻爆法开挖使洞壁较远处 阻力 。 裂隙水渗入及施工用水的浸入，使围岩吸水膨胀，从 隧道开挖后，围岩发生变形，压紧拱架，拱架承 而对隧道初期支护产生膨胀压力；开挖外露的变质 受荷载，产生内力。内力对拱架力学性能最有影响 岩遇空气迅速软化，围岩应力得到有效释放，使用隧 的是轴力和弯矩 。轴力推动拱架节间搭接型钢的滑 道围岩产生塑性变形，加大了膨胀压力。 动，而弯矩则阻止其滑动。当轴力推动型钢时，连接 若隧道支护体系处治不当，甚至采用非膨胀性 件将发生歪斜，受力后产生变形，使连接件与型钢问 围岩的刚性支护，则容易产生洞室坍塌、初支