道路施工評(píng)職范文隧道軟弱圍巖的處理

　　摘要：隨著中國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)的高速發(fā)展和西部大開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步推進(jìn)，中國(guó)的公路工程、鐵路工程和地下工程迅猛發(fā)展，大量長(zhǎng)大、深埋隧道工程紛紛上馬。隧道穿越高地應(yīng)力區(qū)及遇到軟弱圍巖體時(shí)，常產(chǎn)生軟弱圍巖大變形等相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)隧道軟弱圍巖大變形的有效合理防治與控制愈顯緊迫與重要。本文結(jié)合太峪隧道的具體工程案例，詳細(xì)探討了隧道軟弱圍巖的處理技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：太峪隧道,軟弱圍巖,正洞,超前大管棚支護(hù),二次襯砌

　　一、軟弱圍巖的主要工程地質(zhì)特點(diǎn)

　　軟弱圍巖一般是指巖質(zhì)軟弱、承載力低、節(jié)理裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)破碎的圍巖，工程地質(zhì)特點(diǎn)有：

　　(一)巖土破碎松散、粘結(jié)力差

　　一般為土層、巖體全風(fēng)化層、擠壓破碎帶等構(gòu)成的圍巖，由于結(jié)構(gòu)破碎松散，巖體間的粘結(jié)力差，開(kāi)挖洞室后，僅靠顆粒間的摩擦效應(yīng)和微弱膠結(jié)作用成拱，這類(lèi)巖體極不穩(wěn)定，尤其是在淺埋地段容易發(fā)生坍塌冒頂。

　　(二)圍巖強(qiáng)度低、遇水易軟化

　　一般以頁(yè)巖、泥巖、片巖、碳質(zhì)巖、千枚巖等為代表的軟質(zhì)巖地層，由于其強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差，開(kāi)挖暴露后易風(fēng)化、遇水易軟化，尤其是深埋地段受高應(yīng)力影響容易發(fā)生塑性變形，造成洞室內(nèi)擠。

　　(三)巖體結(jié)構(gòu)面軟弱、易滑塌

　　主要是存在于受結(jié)構(gòu)面切割影響嚴(yán)重的塊狀巖體中，由于結(jié)構(gòu)面的粘結(jié)力強(qiáng)度較低，開(kāi)挖后周邊巖體極易沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生松弛、滑移和墜落等變形破壞現(xiàn)象。

　　二、工程概況

　　太峪隧道位于陜西省彬縣境內(nèi)，地處渭北黃土高原之南緣，涇(河)渭(河)分水嶺東端。洞身穿越太峪河與涇河分水嶺黃土塬，隧道進(jìn)口段位于太峪河左岸，出口段位于涇河右岸，屬黃土塬及河谷階地區(qū)。其中隧道洞身通過(guò)的黃土塬西部寬，東部窄，由西向東逐漸降低，地形比較平坦，進(jìn)口為太峪河緩傾斜之單面坡地形，出口為向涇河緩傾斜之單面坡地形。洞身所穿過(guò)的黃土塬塬頂較為平整，深切沖溝發(fā)育，溝谷陡俊，縱坡約10～30°，最大埋深約220m，進(jìn)口在涇河支流太峪河下游的上公主川村附近黃土梁進(jìn)洞，出口在涇河右岸王家坡村附近的半坡上。下臨G306國(guó)道，隧道起訖里程：DK115+050～DK120+644，全長(zhǎng)5594m，進(jìn)口段為喇叭口，其中雙線大跨段42m，雙連拱段39m，Ⅱ線一次施工至DyK115+141，預(yù)留Ⅱ線位置。洞身大部分位于直線上，除進(jìn)口947.49m位于半徑1600m的曲線上外，余均位于直線上。線路縱坡為9.0‰、10.0‰單面下坡。

　　本區(qū)地表地區(qū)覆蓋有第四系厚層黏質(zhì)黃土，黃土具自重濕陷性，濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)很?chē)?yán)重，濕陷厚度一般10～25m。第四系中更新統(tǒng)黏質(zhì)黃土中古土壤夾層，厚度0.2～10m不等，具有弱膨脹性。黃土土質(zhì)疏松，本區(qū)施工為典型軟弱圍巖。

　　三、太峪隧道軟弱圍巖處理施工技術(shù)要點(diǎn)

　　(一)施工中應(yīng)遵循的原則

　　隧道采用噴錨構(gòu)筑法施工、復(fù)合襯砌。噴錨構(gòu)筑法是根據(jù)新奧法原理，以巖土力學(xué)原理為基礎(chǔ)，合理地利用圍巖的自承能力，盡量減少開(kāi)挖隧道對(duì)圍巖的擾動(dòng)，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分。監(jiān)控量測(cè)是噴錨構(gòu)筑法的重要內(nèi)容，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)指向隧道的設(shè)計(jì)和施工。據(jù)此，施工中我們遵循了下列原則：

　　1、合理利用圍巖的自穩(wěn)能力，保持圍巖穩(wěn)定。

　　2、以噴射混凝土、超前大管棚為主要支護(hù)手段，必要時(shí)采用鋼架聯(lián)合支護(hù)，及時(shí)支護(hù)，及時(shí)封閉，使圍巖成為支護(hù)體系的重要組成部分。

　　3、減少開(kāi)挖作業(yè)對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保持隧道開(kāi)挖輪廓圓順。

　　4、二次襯砌在圍巖與初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下進(jìn)行。

　　(二)重點(diǎn)工程的施工技術(shù)

　　1、洞口施工

　　隧道口明洞采取明挖法施工，隧道口采取長(zhǎng)大管棚預(yù)加固后采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法暗挖進(jìn)洞施工，采取爆破作業(yè)時(shí)嚴(yán)格控制藥量，防止坍塌、滑坡等災(zāi)害。

　　(1)施工順序

　　洞門(mén)及洞口段施工順序?yàn)椋簻y(cè)量放線→洞口開(kāi)挖(地表處理→截水天溝→洞口土石方開(kāi)挖)→邊仰坡刷坡與防護(hù)→超前大管棚施工→暗洞進(jìn)洞施工→明洞襯砌→洞門(mén)→回填。

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　　進(jìn)出口洞門(mén)施工前先進(jìn)行測(cè)量放線，根據(jù)測(cè)量放線做好邊坡開(kāi)挖輪廓線和截水天溝，以利截排水，同時(shí)將洞口段開(kāi)挖線以外10～15米范圍的漏斗、洼地、危石等進(jìn)行處理，防止地表水向下滲漏或陷穴等繼續(xù)擴(kuò)大影響隧道安全，確保邊仰坡穩(wěn)定。

　　②洞口土石方開(kāi)挖

　　洞口土石方用挖掘機(jī)挖裝，開(kāi)挖方法采用自上而下分層分臺(tái)階進(jìn)行，臺(tái)階高度2～3米，石方采用弱爆破，挖掘機(jī)、裝載機(jī)裝碴，自卸汽車(chē)運(yùn)碴。

　?、圻呇銎滤⑵屡c支護(hù)

　　隧道洞口范圍內(nèi)永久邊仰坡，采用帶排水槽骨架護(hù)坡，骨架內(nèi)插播紫穗槐、穴植容器苗或灌木，臨時(shí)邊坡采用噴錨防護(hù)。

　?、芏纯诙吸S土濕陷性地基處理

　　除洞口做好隔排水系統(tǒng)之外，洞口路基面采用M10水泥砂漿砌片石鋪砌厚30cm，洞頂設(shè)截水溝，防止地表水下滲。

　　(2)暗洞施工

　　暗洞施工前首先對(duì)洞口襯砌外1～3m范圍內(nèi)的邊仰坡進(jìn)行錨噴(網(wǎng))加固。洞口土石方開(kāi)挖到達(dá)明暗洞交界處滿足大管棚施作高度時(shí)，形成臺(tái)階做超前大管棚施作平臺(tái)，在平臺(tái)上施作超前大管棚，超前大管棚施工工藝見(jiàn)圖1。

　　太峪隧道洞門(mén)處拱部設(shè)置45m(進(jìn)口)和40m(出口)的ф108大管棚，注漿壓力控制在0.5～1.0Mpa，在超前大管棚施作完成后進(jìn)行暗洞洞身開(kāi)挖。

　　2、洞口大跨斷面段施工

　　太峪隧道DK115+050～DK115+055段采用明洞襯砌斷面，在洞口暗挖進(jìn)洞前，洞口拱部設(shè)一環(huán)長(zhǎng)45m的ф108大管棚超前支護(hù)，平?jīng)龆硕纯谠O(shè)一環(huán)長(zhǎng)30m的ф108大管棚超前支護(hù)。進(jìn)口DK115+055～DK115+092段為洞口雙線大跨度，結(jié)構(gòu)跨度大，埋深淺，位于黏質(zhì)黃土中，考慮古土壤夾層的弱膨脹性，襯砌支護(hù)加強(qiáng)。拱部設(shè)ф42超前小導(dǎo)管超前支護(hù)，配合小導(dǎo)管全斷面設(shè)1榀/0.6mI20b型鋼鋼架。襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，拱部不設(shè)錨桿。采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工。

　　隧道Ⅴ級(jí)圍巖段大跨斷面采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法施工，首先進(jìn)行超前支護(hù)，進(jìn)行上部弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖→初期支護(hù)施工→中部左右側(cè)交錯(cuò)開(kāi)挖→邊墻支護(hù)→下部左右側(cè)交錯(cuò)開(kāi)挖→邊墻支護(hù)→核心土開(kāi)挖→仰拱開(kāi)挖與支護(hù)。

　　3、正洞施工

　　(1)開(kāi)挖方法

　　正洞IV、V級(jí)圍巖段采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，采用人工手持YT28風(fēng)鉆濕打眼，8-11把風(fēng)鉆分三層同時(shí)施鉆，多功能臺(tái)架配合進(jìn)行。周邊眼采用間隔裝藥，其它眼采用連續(xù)裝藥。用非電毫秒管起爆，火雷管引爆，炸藥采用乳化炸藥。光面爆破上下斷面開(kāi)挖。

　　(2)鉆爆設(shè)計(jì)

　　在本隧道施工中，嚴(yán)格遵循了“短開(kāi)挖，禁爆破，快支護(hù)，勤量測(cè)，緊襯砌，早成環(huán)”的原則，采取臺(tái)階法，用風(fēng)鎬配合挖掘機(jī)開(kāi)挖的施工方法。

　　當(dāng)圍巖軟弱、松散時(shí)，圍巖變形快，側(cè)壓力大，自穩(wěn)時(shí)間短，初期支護(hù)早期強(qiáng)度不能滿足圍巖穩(wěn)定要求，甚至開(kāi)挖后便產(chǎn)生圍巖失穩(wěn)坍塌。根據(jù)本標(biāo)段隧道圍巖情況，一般情況下，采用超前大管棚支護(hù)的辦法，穩(wěn)定圍巖。當(dāng)覆蓋層較薄，圍巖松散破碎時(shí)，采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)加固。為確保安全，開(kāi)挖和初期支護(hù)參數(shù)原則上不能超出本隧道開(kāi)挖和初期支護(hù)參數(shù)。

　　4、超前小導(dǎo)管支護(hù)施工

　　施工順序：測(cè)量放線定位→鉆孔→導(dǎo)管安裝→注漿→注漿結(jié)束→下一根導(dǎo)管施工。

　　具體施工方法如下：

　　(1)測(cè)量放樣：按設(shè)計(jì)要求, 在掌子面上準(zhǔn)確畫(huà)出本循環(huán)需施設(shè)的小導(dǎo)管孔位。

　　(2)鉆孔：采用風(fēng)鉆按設(shè)計(jì)要求鉆孔。鋼管插入及孔口密封處理：鋼管由專(zhuān)用頂頭頂進(jìn), 頂進(jìn)鉆孔長(zhǎng)度≮90%管長(zhǎng)。鋼管尾端外露足夠長(zhǎng)度，并與鋼支撐焊接在一起。鋼管

　　(3)頂進(jìn)時(shí)，注意保護(hù)管口不受損變形，以便與注漿管路連接。

　　(4)小導(dǎo)管注漿：注漿前導(dǎo)管孔口應(yīng)達(dá)到密閉標(biāo)準(zhǔn)，以防漏漿。注漿結(jié)束后，將管口封堵，以防漿液倒流管外。

　　5、仰拱填充或鋪底施工

　　隧道仰拱或鋪底采用全幅一次施工，每一組鋪底施工縱向長(zhǎng)度為10-15m。為了保證鋪底施工過(guò)程中，出碴運(yùn)輸正常運(yùn)行，在鋪底施工段采用棧橋方法。

　　棧橋采用I16工字鋼密排，間距為20cm，工字鋼之間用Φ25螺紋鋼連接，作為防滑處理，過(guò)軌梁的設(shè)計(jì)及參數(shù)詳見(jiàn)圖3.

　　6、二次襯砌

　　二次襯砌采用全斷面液壓模板臺(tái)車(chē)，大跨度段采用9m長(zhǎng)模板臺(tái)車(chē)1臺(tái)，雙連拱段采用9m長(zhǎng)模板臺(tái)車(chē)1臺(tái)，去掉曲線板在靠近中隔墻頂模板臺(tái)車(chē)設(shè)置10-15cm的擋板，單線正洞采用12m長(zhǎng)的模板臺(tái)車(chē)，進(jìn)口、橫洞、斜井工作面共投入4臺(tái)9m長(zhǎng)的模板臺(tái)車(chē)?；炷劣身哦赐庾詣?dòng)計(jì)量拌合站拌制，砼運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至砼輸送泵，泵送入模，附著式振搗器振搗。

　　7、隧道監(jiān)控量測(cè)和測(cè)量

　　監(jiān)控量測(cè)是信息化設(shè)計(jì)與施工的重要內(nèi)容。通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控量測(cè)，為判斷圍巖穩(wěn)定性，支護(hù)、襯砌可靠性，二次襯砌合理施作時(shí)間，以及修改施工方法、調(diào)整圍巖級(jí)別、變更支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)提供依據(jù)，指向日常施工管理，確保施工安全和質(zhì)量。隧道監(jiān)控量測(cè)主要包括圍巖及支護(hù)狀態(tài)觀察、地表沉降觀測(cè)、拱頂下沉、周邊收斂、圍巖與支護(hù)間壓力、格柵主筋內(nèi)力、結(jié)構(gòu)混凝土裂縫觀察、錨桿軸力、地表水水位觀察及其它監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

　　本工程重點(diǎn)監(jiān)測(cè)洞口段。洞口段地表易沉陷，為了確保施工安全，對(duì)洞口邊、仰坡進(jìn)行地表沉降監(jiān)測(cè)。布點(diǎn)原則為：在Ⅴ級(jí)圍巖且埋深小于40m的地段沿隧道軸向每隔5～10m布設(shè)。同時(shí)在橫向依據(jù)實(shí)際情況，選定主斷面，沿主斷面布設(shè)測(cè)點(diǎn)，以了解地表沉降的橫向影響范圍。邊、仰坡按臺(tái)階分級(jí)布設(shè)測(cè)點(diǎn)，分上、左、右每隔10m布點(diǎn),采用精密水準(zhǔn)儀及銦鋼尺進(jìn)行地表沉降及位移觀測(cè)，每天進(jìn)行一次觀測(cè)，直到沉降與位移趨于穩(wěn)定后停止觀測(cè)。

　　監(jiān)測(cè)儀器為：精密水準(zhǔn)儀，銦鋼尺等。

　　四、施工中的地質(zhì)預(yù)測(cè)手段

　　搞好地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，為施工和完善設(shè)計(jì)提供新鮮的地質(zhì)資料，對(duì)潛在的地質(zhì)災(zāi)害做出預(yù)警，采取針對(duì)性的措施，防患于未然，將地質(zhì)災(zāi)害對(duì)施工造成的損失減小到最低程度。

　　(一)工程地質(zhì)法

　　利用地面調(diào)查與洞內(nèi)調(diào)查相結(jié)合進(jìn)行驗(yàn)證與對(duì)比，有掌子面素描、赤平投影等手段。利用豎井、探孔預(yù)測(cè)圍巖變化趨勢(shì)，采用無(wú)軌運(yùn)輸施工的隧道，為了解決通風(fēng)問(wèn)題往往都要開(kāi)挖豎井?？梢岳秘Q井預(yù)測(cè)圍巖變化趨勢(shì)，必要時(shí)可在埋深較淺地段挖探孔。

　　(二)風(fēng)鉆超前預(yù)報(bào)

　　利用鉆進(jìn)速度記錄、沖洗液變化、巖屑巖粉變化進(jìn)行判斷。新奧法施工原則強(qiáng)調(diào)“信息化設(shè)計(jì)”程序，在施工中可利用風(fēng)鉆打孔，鉆深3～3.5m，可直接探明圍巖變化情況，尤其是土石分界線、拱部石層的厚度，直接指向設(shè)計(jì)變更、調(diào)整預(yù)支護(hù)參數(shù)和改變施工方法。

　　(三)利用上部超前開(kāi)挖預(yù)報(bào)

　　黃土隧道的施工均采用正臺(tái)階法，可利用上部超前了解地質(zhì)情況，然后根據(jù)實(shí)際情況修改圍巖類(lèi)別。

　　結(jié)語(yǔ)

　　(1)施工前應(yīng)詳細(xì)調(diào)查研究隧道所通過(guò)地段的不良地質(zhì)現(xiàn)象，準(zhǔn)確判斷圍巖類(lèi)別。特別是在具有II級(jí)濕陷性新黃土地段，對(duì)地下水情況應(yīng)做到心中有數(shù)。

　　(2)根據(jù)軟弱圍巖的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)特征，結(jié)合工期及質(zhì)量要求，確定施工方案及施工方法，確定合理的資源配置。

　　(3)水是控制土質(zhì)圍巖類(lèi)別的一個(gè)重要指標(biāo)，也嚴(yán)重影響石質(zhì)圍巖的穩(wěn)定性。因此軟弱圍巖隧道施工必須嚴(yán)格控制施工用水及地下水，制定切實(shí)可行的排水措施。

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