不良地质隧道施工技术.doc

1、不良地质隧道施工技术摘 要：不良地质隧道，地质情况复杂，导致施工难度大，过程中由于技术措施不合理、施工方法不当、施工工艺不到位等问题，经常会出现坍塌、初支变形、二次衬砌开裂等现象，现就麻竹高速公路项目黄家寨隧道施工中的一些经验教训为类似隧道施工提供参考。 关键词：不良地质 措施 工艺 方法 加固 1.工程概况 黄家寨隧道位于湖北省襄阳市南漳县长坪镇郑家院村及钟鼓坪村，为分离式长隧道，左右洞测设线间距 25m35m。右线长 1437m，左线长1460m。隧道最大埋深约 270m，该隧道穿越页岩地层，原设计围岩等级为，级，洞内岩体大部破碎，地下水发育，呈点滴状或线状出水，实际揭示围岩为、级，大部分

2、为级，为本管段的重点工程。 2.施工中围岩揭示情况 揭示地质地层为全-强风化页岩和强-中风化页岩，薄层状构造，局部见石英岩脉填充；全-强风化页岩为软岩极软岩，岩体极破碎，结构面密集发育，产状紊乱，遇水有软化现象，成洞极困难，稳定性极差，易失稳坍塌。强-中风化页岩为软岩较软岩，节理裂隙发育，呈无序态，岩层厚度小于 0.1m，呈薄层状、裂隙块状结构，局部软弱夹层，手捏即碎，呈散状体结构，层间充填粘土和岩屑，层面光滑，结构面结合程度差，岩体破碎，易顺层间滑动失稳，遇水有软化现象，成洞困难，稳定性差，掌子面开挖后自稳能力差，很容易产生坍塌，给施工安全带来很大隐患。 3.施工过程中异常情况 黄家寨隧道开

3、挖后，在围岩软弱、地质构造作用下，开挖后围岩变形开始，初期支护完成后持续变形，且时间长、累计变形大。在前期施工阶段出现过多次掌子面坍塌、初期支护变形侵限、钢架扭曲变形等情况。 4.变形原因分析 4 . 1 地质构造的影响 黄家寨隧道位于新华夏系第三隆起带与淮阳山字型西翼反射弧东段的复合部位，新华夏系的北北东向构造带、北北西向构造的断裂和槽地带复合于山字型构造带上，构造较为复杂。受地质构造影响，隧道揭露围岩节理裂隙发育，围岩呈碎裂状破碎状薄层状结构，岩体破碎，属软岩较软岩。 4 . 2 地下水 黄家寨隧道地下水发育，水的存在降低岩石强度，弱化岩体结构面力学特性，使得页岩破坏前沿主控结构面的剪切变

4、形量明显增加，这种变大的趋势对初支造成过量的荷载。 5.施工中采取的措施 该隧道变形地段围岩强度较低，自稳能力较差，因此在此类围岩施工过程中，必须对其进行改造，以满足软岩隧道施工的要求。在地下水以及复杂围岩压力作用下，都会造成初期支护的变形破坏，初期支护的施工的恰当与否直接影响了洞身开挖后和二次衬砌施工过程中的安全控制，针对这些特点，在开挖方法的选择上、原初期支护施工的基础上适当采取加强措施，能进一步确保隧道的后续安全施工。 5 . 1 超前地质预报 该隧道采用 TSP 法及地质雷达两种方式进行超前地质预报分析，长短结合提高了预报的准确性，两种预报结果相互对应，并与原设计图对照，综合判断围岩情

5、况，确定后续施工方案。 5 . 2 超前预支护 该隧道、级围岩地段岩体破碎，软弱夹层多，采用超前小导管预支护注浆，施作过程中加强小导管长度、间距、外插角、注浆压力等控制。 5.3 开挖方法的选择 由于该隧道围岩自稳性极差，经综合分析，最后确定采取三台阶预留核心土法施工，上台阶高度 2.7 m，长度控制在 46m；中台阶高度3.6 m，长度控制在 35m；下台阶高度 3 m，仰拱及填充与二次衬砌距离控制在 1015m，根据监控量测数据分析，掌子面后方 3050m 范围收敛及拱顶沉降值较大，所以将二衬与掌子面距离控制在 3540m，既控制了初支支护变形，又确保了各工序间有足够的衔接作业空间。 5

6、. 4 初期支护施工 该隧道由于围岩自稳能力差，开挖后及时进行初喷，有效防止掉块及坍塌，钢拱架严格按设计间距施作，钢架底部要置于牢固的基础上，不能悬空，因该隧道岩体破碎、松散，采用混凝土预制块支垫钢架底部，并循环使用。该隧道在开挖中台阶时，上台阶底部有掉块现象，为确保安全，调整系统锚杆位置，在中台阶钢架顶部设置“锁顶”锚杆，用“U”钢筋与钢拱架焊接牢固。 5 . 5 监控量测 该隧道在施工过程中因掌子面距二衬距离较小，施工过程中收敛点、拱顶沉降观测点容易破坏，为保证观测数据的真实性、科学性，采用常规监控量测与激光断面仪断面监控相结合的方式，确定二次衬砌和仰拱施做时间及为变更设计提供依据，指导下

7、一步施工。 5 . 6 洞内排水的控制 该隧道出口端施工为 1.6%的反坡施工，且地下水发育，加上施工用水，页岩遇水容易软化，及时排水起到至关重要的作用，施工现场安排抽排水专班，掌子面、仰拱处设集水坑，洞内单侧每 200m 一处水池各放一台抽水设施进行连环反排至洞外。 5 . 7 施工工艺的适当加强 在开挖轮廓上对原有预留变形量的适度加大，在局部工艺进行适当加强，采用在原设计的基础上增加锁脚导管数量、加强纵向连接、加强联接钢板的强度、加强拱脚支垫等控制措施。 （1）预留变形量的适度加大，根据施工现场实测初期支护完成后直至二次衬砌施工前的监控量测数据进行分析，在原设计预留变形量8cm12cm 的

8、基础上适当加大开挖预留量，该隧道预留变形量根据前期监控量测情况，收敛值大于拱顶沉降值，拱部预留量控制在 20cm30cm，边墙部位控制在 30cm40cm。 （2）加强初期支护，改善工字钢架纵向连接，采用角钢替代原设计的钢筋联接，提高初期支护的整体受力，加强拱架连接之间的抗扭、抗弯性能，提高了初期支护的稳定性，对初期支护变形控制的起到了一定的作用。 （3）加强钢拱架接头法兰盘钢板的强度，钢拱架接头部位是薄弱点，施工中加大法兰盘钢板的尺寸和厚度，由原设计 22cm22cm 或 20cm20cm 加大至 30cm30cm 或 28cm28cm，以增加受力面积；并在联接螺栓施工后对型钢拱架钢板联接缝处进行增加焊接，提高联接的质量。 6.结语 黄家寨隧道在后期施工未再出现大变形情况，施工进度得到了保证，所以在不良地质条件的隧道施工中，只要我们提高对隧道施工的认识，不怕施工工序的繁多，做到施工前的超前预报、超前加固、超前支护，施工过程中的工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌紧跟到位，强化动态施工的量测工作，尽到我们的责任和义务，才能确保隧道施工的安全顺利进行。