浅议软弱围岩下隧道施工控制.doc

1、浅议软弱围岩下隧道施工控制摘要：本文以阿尔及利亚东西高速 T2 隧道西口施工实际情况为背景，着重介绍在不良地质情况下 ,采用三台阶预留核心土开挖法施工，通过监控量测控制施工以及及时调整支护类型，设置超前支护、临时仰拱等措施控制变形，加快了工程的施工进度确保工程顺利完工。本文将结合软弱围岩隧道的特点来讨论软弱围岩隧道的施工方法。 关键词：软弱围岩隧道施工监控量测施工控制 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 1、基本情况： 阿尔及利亚东西高速 M3 段的 T2 隧道，为分离式隧道，左线起讫桩号为 LK140+540- LK142+297，长 1757m，右线起讫桩号 RK

2、140+555-RK142+280，长 1725m，隧道断面尺寸 13.57.57m。西口北洞施工1405m，南洞施工 1376m，其中北洞 1090m，南洞 1011 以级、级围岩为主。 2、工程地质情况： 路线上所经地区，在大地构造上属近东西向的阿尔卑斯喜马拉雅造山带中的阿特拉斯-阿尔卑斯褶皱带，隧道穿越的阿特拉丝山，东西向的褶皱和逆断层发育，构造挤压强烈，岩体破碎，受整体强烈地质构造的影响，局部地质构造非常强烈，小型褶皱异常发育，岩层倾向变化多端，节理面异常发育。级围岩岩层多以弱风化泥岩夹页岩为主，级围岩岩层多以强风化泥质页岩为主，薄层状夹中厚层，岩体扭曲、褶皱现象明显，节理裂隙较发育，

3、节理面光滑，岩质软，层间结合差，易剥落掉块，局部有破碎夹层，整体性差，易滑塌，亲水性强，遇水后，强度迅速降低，崩解并软化成泥状，且左右侧岩质不均，偏压严重，易塌方。隧道围岩大变形破坏发生在、级围岩地段。 二、围岩大变形特征 在施工、级围岩段落的过程中，发现其大变形的主要特征为： 1、 围岩变形量大，施工过程中 30d 最大水平收敛总量为 560mm,下沉最大总值为 640mm。局部水平收敛变形总量达到 827mm。 （见图 1） 图1 南洞 PK141+917.8 断面沉降量测结果 2、 变形速率大，持续时间长。 3、 变形分布不均匀。初期支护完成后，不同的段落变形量及不同部位变形量不同。 4

4、、 蠕变及突变，在开挖及支护的过程中各工序对围岩的扰动加速了围岩的变形，造成初支的开裂，失稳。 5、围岩遇水软化，变形加剧强风化炭质泥岩遇水软化，施工时呈泥浆状，强度极低，且有地下水渗流处变形较大。 三、施工措施 根据该隧道围岩大变形的特征，采用施工控制措施：1.隧道大变形段施工中严格遵循“管超前、短掘进、少扰动、强支护、快封闭、勤量测”的原则；2.级围岩段落，变形控制采用短三台阶法留核心土法施工，仰拱距下台阶距离严格控制在 35m。级围岩段落，变形控制采用超短三台阶留核心土法，中台阶根据量测监控加临时仰拱施工，仰拱距下台阶距离严格控制在 25 m 范围内；3.及时快速封闭成环这是控制围岩大变

5、形的根本；4.按照围岩实际情况动态调整施工方法。 四、施工工艺 1、施工参数 该隧道强风化泥质页岩地段按 V 级围岩加强设计。超前支护设计为42 超前小导管，间距 30 cm；初期支护设计为 HEB220 型钢钢架，间距1.2m，拱部 25 系统砂浆锚杆，长度 4 m，环向间距 1m，挂设 8 钢筋网，网孔间距 15 cmx 15 cm，连接钢筋为 22 钢筋，二次衬砌厚度为5060 cm，采用主筋为 25 的钢筋砼。 实际施工中采用三台阶留核心土法施工法开挖，42 小导管超前支护，每架设 2 榀钢架施作次，长度 3 m，外插角不大于 10，小导管尾部与钢拱架牢固焊接。初期支护为 HEB220

6、 工字钢，间距为 0.8m-1m，喷射砼 30cm。钢架连接处设为 4 根 25、长 4m 的锁脚锚杆，并根据需要设置临时仰拱。连接筋、钢筋网，二次衬砌等按设计参数施工。超挖处采用二次衬砌同级砼回填。仰拱施作成环后，及时根据变形量测数据分析结果施作二次衬砌。 2、 主要措施 (1)增大预留变形量。根据该强风化泥质页岩隧道变形严重、未到施作二次衬砌时已经严重侵限的情况，地质均匀段左右两边预留变形量 30-60cm，拱顶根据实际情况预留 4O60 cm；线路左、右侧不均匀段根据观测到的掌子面围岩结构进行分析指导施工，立钢拱架时进行偏移。 (2)严格控制开挖及开挖进尺，根据围岩结构调整拱架间距。采用

7、机械开挖减少对围岩的扰动，并控制每循环开挖进尺为 0.8m-1 m，施工超前小导管防止开挖面坍塌提高围岩的自稳能力。若开挖时，局部区域发生小掉块，要根据现场，及时对开挖面喷射砼保证超前小导管与其上方围岩的接触面密实，保证超前小导管对围岩的支撑。为了控制变形量，初期支护的钢拱架从间距 1.2m 调整为 0.8m-1m,变形量逐渐缩小。 (3)排水措施。洞内上中台阶采取初期支护背后埋设钢管引排接80PVC 管至小型集水坑。因强风化泥质页岩遇水后极易减弱围岩粘结力，在滑动结理面影响下，围岩的自持力减弱，初期支护要承受更大的围岩压力，需及时将水引流至已施工仰拱二衬区域。 (4)拱脚处理。拱脚垫长 40

8、cmHEB220 工字钢，增加初支工字钢与基岩的接触面积，在开挖中台阶及下台阶时回收循环使用。 (5)临时仰拱。临时仰拱采用 HEB220 工字钢，间距 0.8m-1m，与初期支护型钢连接；型钢下设 8 钢筋网，网格间距 15 cm15cm，并与型钢点焊连接；纵向设 22 连接筋，间距根据初期支护型钢调整；为缩短循环时间，临时仰拱根据开挖时所观测到的围岩结构以及后期的现场量测监控来施工。 (6)塌方的处理。对于强风化泥质页岩，局部坍塌若不及时处理及易引起围岩结构发生变化，引发大塌方，或者处理不当引起初期支护的大面积变形，所以必须对开挖过程中的塌方引起高度重视， 。若是小区域坍塌，采用 RN25

9、 喷射砼回填，必须保证初支与围岩的密实。若有较大面积的塌方体，必须停止掘进首先处理塌腔，在施工过程中处理大面积塌腔，先立拱架，预埋泵送管及引气管，引气管的长度根据塌腔的深度确定，待初支喷射砼完成达到一定强度后，泵送 RN25 喷射砼进行回填，可根据引气管回流砼来判断回填是否密实。 (7)监控量测。一般二次衬砌施作应在围岩和初期支护变形趋于稳定后进行，通过对施工过程的总结，在初支的施工过程中，日变形量大部分在 2050 mm，局部日变形量达到 120mm,部分围岩段落在一定时间收敛后二次变形，但在施工仰拱形成闭合环以后，量测数据的收敛形态明显趋于平缓。加强监控量测，结合量测情况调整上中下台阶长度，控制二次衬砌施工前的变形总量不超过预留变形量是保证施工顺利的关键。该隧道施工同一断面从上台阶开挖到仰拱闭合时间控制在 27 天到 30 天，能保证二衬施工。 总结 软弱围岩隧道施工既要充分考虑地质条件和施工条件也要选择合理的施工方式进行施工，加强监控量测才能确保施工的顺利进行和工程的质量高效。 参考文献 1 关宝树、赵勇.软弱围岩隧道施工技术M.北京:人民交通出版社,2011. 2李晓红.隧道新奥法及其量测技术M.科学出版社，2002. 3靳一大双公路西岭雪山隧道变形原因及整治措施研究D成都：西南交通大学，2006 4 卞国忠浅谈隧道围岩大变形的判据及处理措施J科学技术通讯，l99