公鸡岭隧道不良地质段施工技术.docx

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公鸡岭隧道不良地质段施工技术

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周秀民刘仲波胡杨吴文国

摘要:本文针对公鸡岭隧道地质条件复杂,介绍Ⅴ级、Ⅳ级围岩地质段施工方法,采用复合衬砌、小导管施工工艺,超前锚杆支护措施,达到隧道围岩固结、止水的作用,取得良好施工效果。

关键词:隧道围岩超前小导管超前锚杆

0引言

三峡翻坝公路鸡公岭隧道位于湖北省宜昌市夷陵区三斗平镇,它为特长、上下行分离式双洞隧道,左洞桩号为ZK17+690～ZK19+984.696,长2284.696米,右洞桩号为YK17+690～YK20+000,长2310米。隧道左右线采用削竹式洞门,建筑限界净宽10.25m,净高5.0m,进口为岩崩堆积碎石质亚黏土及强风化页岩,自稳及成洞差。工程地处鄂西山地向汉江平原过渡地段,为构造剥蚀-堆积和侵蚀-溶蚀地貌,隧道洞身穿越的石龙洞组白云岩,为区域性强岩溶层,发育溶洞、地下水,岩溶发育与隧道走向近一致。隧道附近地下岩溶水分布不均衡,局部具承压性,且排泄标高为460～475m,远高于隧道洞身约155m以上,地质构造复杂。

1鸡公岭隧道围岩类别

鸡公岭隧道地质复杂而且逆坡排水。隧道围岩类别分布情况如下:III级围岩2700m,占鸡公岭隧道57.3%,IV级围岩1885m,占鸡公岭隧道的40.5%,V级围岩130m,占鸡公岭隧道的2.7%。

2施工方案

由于鸡公岭隧道跨度大,净空高,地质条件复杂,地形陡峭,岩溶发育,地质构造应力显著,施工难度大,为保证施工安全、质量,采用复合衬砌,以锚杆(注浆导管)、钢筋网、湿喷砼、钢拱架(钢筋隔栅)为初期支护,并辅以注浆小导管、超前锚杆支护措施,充分发挥围岩的自承能力,在监控量测信息的指导下施作初期支护和二次模筑衬砌。

2.1衬砌结构参数隧道各类复合衬砌主要支护参数和衬砌结构见表1:

对岩溶发育、地下水位丰富地段衬砌结构体系由围岩注浆固结堵水圈、初期支护、排水系统和抗水压衬砌结构四部分组成。

2.2超前小导管施工超前小导管注浆加钢支撑是隧道施工辅助稳定开挖的一种方法,简称小管棚施工工艺。在隧道开挖前或开挖中采用该辅助施工方法与稳定措施,以加强隧道围岩稳定。较大管棚施工,具有相对简单便捷,经济实效的特点。超前小导管注浆加钢支撑辅助开挖的进洞施工工艺适用于地下水较丰富的软弱破碎围岩岩体的预支护结构设计,起加固拱部软弱破碎岩体及注浆止水的作用。

超前小导管采用外径42毫米,壁厚3.5毫米热轧无缝钢管,钢管前端呈尖锥状,尾部焊接上Φ6mm有加筋箍,管壁四周钻Φ8mm压浆孔,尾部1m长范围内布不设压浆孔。超前小导管施工时,钢管与隧道纵轴线以15°外倾角打入拱部围岩(根据岩体节理面产状确定最佳方向),钢管环向间距40厘米。每打完一排钢管后依次完成开挖拱部及第一次喷射砼、架设钢拱架、初期支护。导管纵向间距根据围岩级别和衬砌形式做相应调整,但应保持不小于1米的搭接长度,超前小导管尾部要求焊接焊机于钢支撑上,连接成一整体。

超前小导管注浆采用水泥单浆液,注浆参数入下:①水泥浆液水灰比1:1。②注浆压力:0.5—1.0MPa。③单根小导管的浆液注入量Q可按下式估算:Q=πR2l0·η

式中:R—浆液扩散半径(m)

l0—导管长度(m)

η—岩体孔隙率

其中,浆液扩散半径R=(0.6～0.7)Lo。

式中Lo—小导管之间中心距离

2.3超前锚杆施工钻孔应该圆而直,孔径应大于杆体直径15mm,深度符合设计及有关施工规范要求锚杆钻孔孔深允许偏差为±50mm。

水泥砂浆标号≥M20,砂浆配合比水泥:砂:水宜为1:1~1.5(0.45~0.5),砂的粒径不宜大于3mm。并适当添加速凝剂。

砂浆应拌和均匀,随拌随用,一次拌和的砂浆应在初凝前用完,注浆开始或中途暂停超过时30min时,应用水润滑灌浆罐及其管路。

注浆孔口压力不得大于0.4Mpa,注浆管应5~10cm处,随水泥砂浆的注入缓慢匀速的拔出,随即迅速将杆体插入,锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。若孔口无砂浆流出,应将杆体拔出重新注浆。

锚杆安设后不得随意敲击,其端部3天之内不得悬挂重物。

2.4隧道洞身开挖、初期支护方式

2.4.1ⅴ级围岩开挖鸡公岭隧道洞口为软弱围岩地段,开挖时容易坍塌,采用中壁法分步开挖施工(见图1),施工步骤如下:①a弱爆破开挖1部。b施作Ⅰ部和临时支护,即初喷混凝土4cm厚,架立16号临时工字钢架和18号工字钢架,打径向小导管、挂钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。②a弱爆破开挖2部。b.施作Ⅱ部和临时支护,即初喷混凝土4cm厚,架立16号临时工字钢架和18号工字钢架,打径向小导管、挂钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。③a.开挖3部。b施作Ⅲ部和临时支护,即初喷4cm厚混凝土。打径向小导管、挂钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。④a开挖4