安太堡剥离回填区下隧道支护设计和施工.doc

安太堡剥离回填区下隧道支护设计和施工 　　【摘 要】安太堡露天矿新旧破碎站之间设计3条小间距隧道，穿过该矿剥离回填区，围岩呈碎石状压碎结构、整体性差，且隧道顶部距离地面约5m，开挖时变形大、易坍塌。针对浅埋软弱围岩地质条件，提出了复合衬砌支护技术，即初期支护采用管棚网喷，二次衬砌采用双层钢筋混凝土浇筑。应用效果表明：该技术使隧道围岩变形得到有效控制，保障了施工安全。 　　【关键词】隧道工程；浅埋；软弱围岩；支护设计；施工技术 　　概述 　　随着安太堡露天矿原煤生产能力的不断提高，原破碎站难以满足生产需要，故在距原破碎站北部约98m处建立新的破碎间。为实现新建破碎间与原破碎站的运输系统通畅，在两站之间设计3条隧道，隧道中心线间距4.942～7.616m，开挖后净距小于隧道设计宽（为小间距隧道）。隧道顶部与地面距离约5m，穿越露天矿剥离回填区，回填区内以风化的砂岩为主，围岩类别Ⅴ～Ⅳ级，呈碎石状压碎结构、破碎软弱、完整性差、自稳差、易坍塌。因此，选择合理的隧道支护方式是确保隧道围岩稳定性的首要条件。 　　1 工程基本概况 　　3条隧道位于安太堡露天矿新建破碎间与既有破碎站之间，1、2、3号隧道分别对应着M101、M201、M301、带式输送机，隧道顶部与地面距离约5m；且均穿越剥离回填区，围岩类别为Ⅴ～Ⅵ级。 　　1、2号隧道全长均为50.78m，3号隧道全长50.84m，设计断面为直墙半圆拱。规格：掘宽5m、掘高4.3m，净宽3.8m、净高3m。由于埋深较浅，且剥离回填区内破碎岩石完整性差、蓄水性强，因此，雨季施工时，涌水量会有所增加，特别要做好雨季防排水工作。 　　2 支护设计与施工 　　理论上，隧道设计、施工的基本要求是把开挖后的围岩变形（松弛）控制在容许范围之内。因此，对隧道变形的控制，关键是两点：一是选择合理的施工方法，二是要采取有效控制围岩变形的支护技术[1-2]。 　　2.1 支护设计 　　按新奥法原理采用复合衬砌。初期支护为管棚网喷支护；二次衬砌为双层钢筋混凝土浇筑。 　　2.1.1 洞口护坡 　　开口点选择在新建破碎间回填坡侧，支护方式为：钢钎+钢筋网片+喷砼联合支护。 　　护坡尺寸：高度11m、长度20m（以2号隧道中线为基准点向两边各延伸10m）。护坡支护顺序从底向上，依次打钢钎、挂网、喷砼。 　　钢钎布置：由直径为25mm的钢筋制成，钎尖为600尖锥状，钎长为2m，间排距1500×1500mm。 　　网片规格：采用φ6mm钢筋，网孔为100×100mm，规格为3000×1300mm，网间搭茬一个网格，每隔100mm用14#双股铁丝联网。 　　喷射砼要求：厚度150mm，强度C20；水：水泥：砂：碎石：外加剂为0.43：1.0：2.08：2.08：0.04；水泥为525#普通硅酸盐水泥，砂为中粗砂，石子粒径5～10mm，外加剂为减水剂与速凝剂，水为工业用水。 　　2.1.2 洞内支护 　　（1）初期支护 　　随隧道开挖进行短掘短支原则施工，设计循环进尺0.8m。支护与施工顺序：超前支护—开挖—铺网—11#工字钢架棚—初期喷浆。 　　超前支护：首先在隧道设计断面上插入长度为3000mm、直径为2寸的钢管，环向间距350mm、纵向间距2000mm。具体做法：人工风钻钻孔，孔深3000m，仰角15°；清孔，用高压风射孔清理孔中石渣；插管，插入2寸钢管。如图1所示。 　　钢筋网片：采用φ6mm钢筋制成，网孔为100×100mm，规格为3000×1000mm，网间搭茬一个网格，每隔100mm用14#双股铁丝联网。 　　11#工字钢架棚：工钢棚由M18*4的螺栓连接而成，棚与棚之间用11#矿用工字钢焊接使其成为整体，棚距500mm，螺栓扭矩180N.m 　　初期喷砼要求同洞口喷射砼。 　　（2）二次衬砌 　　初期支护完成后，二次衬砌滞后时间选择是确保整体支护效果关键。二次衬砌施作时间确定原则通常要求围岩收敛明显减缓的趋势，且初期支护已经稳定。具体要求：拱顶下沉与水平收敛的位移和速度明显变缓、趋于稳定；初期支护隧道表面的裂缝基本稳定。根据此理论及现场围岩变形监测量测情况分析，二次衬砌选择在隧道开挖至设计长度，初期支护完成后，采用C30双层钢筋混凝土支护。 　　钢筋结构：采用?20钢筋做主筋，?16钢筋做配筋，?8钢筋做箍筋建立钢筋结构框架。 　　喷射砼要求：厚度150mm，强度C20；水：水泥：砂：石子配比为：0.38：1.0：1.11：2.72；水泥为525#普通硅酸盐水泥，砂为中粗砂，石子粒径5～10mm，水为工业用水。 　　2.2 监控量测 　　（1）监控量测项目包括：洞内外观察、水平收敛量、拱顶下沉量等。 　　（2）监控量测频率：视现场变形情况而定，正