高地应力软岩大变形隧道施工技术.doc

高地应力软岩大变形隧道施工技术 中铁十四局集团第四工程有限公司 石贞峰 摘 要：堡镇隧道为宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线施工难度最大的隧道之一。堡镇隧道围岩属于高地应力软岩，在施工中发生高地应力软岩大变形。结合软岩的岩性分析情况，采用科研引导、稳扎稳打的方针，制定了详细的施工方案，在施工过程中探索、研究出了控制软岩大变形的施工技术。 关键词：堡镇隧道 高地应力 软岩大变形 施工技术 1 工程概况 堡镇隧道左线全长11565m，右线全长11599m， 右线初期设计为平导，作为左线辅助施工通道，后期再将平导扩挖形成右线隧道。是宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线唯一的高地应力软岩长隧。十四局承担左线进口段5641m、右线进口段5622m的施工任务。隧道穿越根据国标《工程岩体分级标准》，该区属高应力区，产生大的位移和变形。，地表植被茂盛，上覆坡残积土、洪积土松散，下卧和。20～30cm，二次衬砌拱部、边墙、仰拱为C30钢筋砼，水沟身、电缆槽及隧底填充为C25，初期支护采用喷射砼，0.5～0.75m一榀I18或I20钢架，同时采用2～2.25m一环超前小导管预支护，其中采用的结构之一如图1所示。 2.4 开挖施工工艺 高地应力顺层偏压软岩隧道施工采用“三台阶五部开挖同时起爆法”。其特点是：适用于各种地质条件和地下水条件，根据围岩变化可通过调整循环进尺、支护参数、预留沉降量等措施，有效控制拱顶沉降、净空收敛；通过合理台阶高度划分，简易钻孔台架搭、拆方便、快速减少工序时间；三台阶顺序施工，出碴、锚杆施做、钢拱架架立等工序可平行作业，及时支护保证结构安全同时减少循环作业时间；适合各种断面形式，变化断面高度灵活。如图2所示。 为了防止喷层变形后侵入二次衬砌的净空，开挖时即加大预留变形量；根据隧道存在始终存在顺层偏压的特点，进行顺层岩层施工力学行为研究，采取了不均衡预留变形量技术。 高地应力地段施工支护遵循“先柔后刚，先放后抗、刚柔并济”原则，初期支护能适应大变形的特点。根据隧道存在始终存在顺层偏压的特点，采取不对称支护措施，在严格按设计施做支护措施的基础上，依据顺层岩层施工力学行为分析，对结构受力复杂部位进行初期支护的加强，加设长导管注浆、加密钢架纵向连接筋、设置多排双侧锁角锚管、加大喷射砼厚度等。 根据围岩岩性，确定光面爆破周边眼间距、最小抵抗线、不耦合装药结构、起爆顺序、堵塞长度等爆破参数，确定主爆孔特别是掏槽眼的爆破参数。周边眼采用搭接法钻孔和间隔装药结构，严格控制每循环进尺及周边眼间距，周边眼间距控制在20～25cm之间。五分部同时起爆，采用毫秒雷管微差控制爆破技术，严格控制段装药量和段延期时间，达到控制爆破振速的目的，最大限度的减小对周边围岩的扰动和破坏。 根据隧道存在始终存在顺层偏压的特点，进行顺层岩层施工力学行为研究和高地应力顺层偏压地层隧道施工力学行为研究，确定高地应力、地质顺层情况下岩石倾角对隧道稳定性的影响，从而确定不同倾角情况下、不同地应力条件下隧道的施工方法和施工关键控制技术。根据不同倾角下不同部位的受力状况，对不稳定或最不利部位采取间隔空眼、微差爆破技术，并采用了左右侧不均衡装药爆破技术，进行调整药量、钻孔深度、起爆顺序、动态最小抵抗线设置等，尽量减少对围岩的扰动。 上台阶开挖开挖一榀钢拱架、支护一榀；地质变化时，必须减少每循环的掘进进尺；掌子面开挖(三台阶五部开挖方法)严禁左右侧对开，必须按照施工规范施工，两侧交错施工距离控制在2～3米范围内，台阶马口长度原则上按照一榀一支一喷，最大长度不超过3米，并根据围岩情况及时调整增大错开距离；缩短台阶长度，控制在5米左右范围。 高地应力地段根据围岩及监控量测情况，及时施做仰拱及矮边墙，以早日闭合。 按照设计施作初期支护，做好围岩监控量测工作，随时掌握隧道围岩的稳定情况，发现问题及时上报和解决，坚决杜绝安全、质量事故发生； 为控制变形，必要时上台阶施工时设临时仰拱，临时仰拱由I18钢架与15cm厚C20喷混凝土组成，其纵向连接采用Φ22钢筋，环向间距1m。 2.5 二次衬砌 一般情况下在围岩量测稳定后施做二次衬砌，但软岩高地应力大变形是一个缓慢的蠕变过程，即便量测数据稳定，但地应力仍缓慢不断向支护施加，因此除了加大初期支护的刚度、强度和厚度外，还应适当加大二次衬砌的强度和厚度，采取钢筋砼施工。根据量测和工程实际，发现地质异常，必要时及时施做二次衬砌。 2.6 仰拱施工 高地应力地段根据围岩及监控量测情况，及时施做仰拱及矮边墙，以早日形成闭合环。仰拱混凝土施工开发利用了“支墩式栈桥抗干扰仰拱施工法”，做到了仰拱全断面施做，避免了纵向施工缝，保证了仰拱的整体性。 仰拱施作应优先选择各段一次成形，避免分部灌筑，对软岩大变形或者有其他地质灾害