1、浅谈千枚岩隧道施工技术摘要：本文以京福闽赣标 DK365+667DK376+759 段的隧道施工为例，介绍了千枚岩的特性、千枚岩地层隧道施工现状、以及隧道的设计情况，并对千枚岩隧道施工技术、施工方法以及施工中需要注意的问题进行了分析和探讨。 关键字： 隧道施工，施工技术 千枚岩地层 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 京福闽赣标 DK365+667DK376+759 段共有隧道七座，隧道总长3044m，最长 799m，最短 144m。隧道均位于婺源县内，属剥蚀低丘区，邱坡地形起伏较大，植被发育，主要为灌木，杂草。 隧道洞口表层多为粉质粘土，硬塑，厚约 1.54.2m
2、。下伏千枚状粉砂岩，全弱风化，全风化层厚约 2.05.0m，强风化层厚约 2.011m，下为弱风化，局部石英脉充填，岩层产状为 9055，岩质较软，岩体破碎，节理发育。地下水主要为孔隙水，较发育。 洞身地段围岩为千枚状粉砂岩，弱风化，局部石英充填或含绢云母，岩层产状为 9055，岩质较软，岩体较完整，节理较发育，地下水主要为基岩裂隙水。 1.1 千枚岩的特性 千枚岩是一种具千枚状构造的岩石，属于区域变质浅变质带岩，是有特殊性质的一种软岩。 岩石内的矿物发生重结晶作用，一方面可见这些矿物具有定向排列，另一方面又使整块岩石呈现出薄片状构造，在片理面上，平整光滑并发出丝绢状的光泽。千枚状构造比板状构
3、造的变质程度要深一些。呈细粒状或鳞片状变晶结构，绢丝光泽。 1.2 千枚岩地层隧道施工现状 采用传统的钻爆法施工，爆破后造成隧道超挖严重，扩大了施工断面，对隧道的施工留下了不同程度的安全隐患，增加了初期支护的工程量投入和施工工序时间的延长。 千枚岩对水的敏感性强，遇水软化。本地区雨水季节较长，植被丰富，岩层的裂隙发育，隧道开挖过程中裂隙水较多，对初期支护的支护时间要求较高。 1.3 设计情况 根据设计要求，我部隧道洞口浅埋段采用六步 CD 法、四步 CD 法施工，洞身多采用三台阶临时仰拱法施工。 洞口段采用长管棚+H 型钢+网喷混凝土支护，洞身采用小导管+I22型钢+网喷混凝土。 二、主要施工
4、工艺及控制要点 按照公司以往施工经验，六步 CD 和四步 CD 法施工，每月循环进尺为 35m，我部工程位于架梁主线上，要满足架梁工期十分困难，根据类似地质岩性的隧道比较，我部采用了上台阶弧形预留核心土法施工，配备专业的监控量测小组进行测量分析。 2.1 上台阶弧形导坑预留核心土法施工工艺 2.1.1 施工工艺 施工工艺见“施工流程图” 上台阶弧形导坑预留核心土法施工流程图 2.1.2 施工方法 施工方法见“施工工序图” 。 施工工序图 第 1 步，上部弧形导坑开挖： 在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为 35m，宽度宜为隧道开挖宽度的 1/31/2。 （注：
5、因为是千枚岩，在断面修整时，将核心土顺便挖成 2 台阶型，方便下道工序施工。 ）隧道上部开挖高度控制在 3.8m 左右，核心土的预留高度为22.2m。 开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过 1 榀拱架，开挖后立即初喷 35cm 混凝土。 上台阶开挖矢跨比应大于 0.3，开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架， 在钢架拱脚以上 30cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 第 2、3 步，上台阶核心土及左、右侧中台阶开挖： 开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过 1.5m， 开挖高度一般为 3.8m，
6、左、右侧台阶错开 23m， 开挖后立即初喷 35 混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架， 在钢架墙脚以上 30cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30打设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 第 4、5 步，左、右侧下台阶开挖： 开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过 1.5m，开挖高度一般为 3.2m， 左、右侧台阶错开 23m，开挖后立即初喷 35 混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架， 在钢架墙脚以上 30cm 高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。 第 6 步，隧底开挖： 每循
7、环开挖长度宜为 23m，开挖后及时施作仰拱初期支护， 完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱， 仰拱分段长度宜为 46m。 2.1.3 控制要点 千枚岩隧道是典型的软弱围岩隧道，围岩强度较低，节理裂隙发育破碎，自稳能力差。爆破开挖震动对其产生岩石松动圈影响大，从而造成隧道超挖严重，施工成本迅猛增长，施工安全难以控制。通过 2 年来的施工探索，我部现对千枚岩隧道主要从以下几个方面进行控制。 2.1.3.1 爆破开挖 软弱围岩爆破开挖造成严重超挖一直很难得到控制，造成超挖总归结围岩较差。施工前期，我部参照了以往的一些软弱爆破参数进行施工，周边眼间距控制为 4045cm，周边眼距开挖轮廓线间距为
8、 1015cm，内层辅助炮眼间距为 50cm，最小抵抗线 W=50cm，周边眼装药系数为 0.2kg/ m。爆破后效果极差，一般超挖在 50cm 左右。 根据爆破效果，我部技术人员结合实际现场实际情况，与现场操作人员一同分析得出造成超挖有以下几个原因： 爆破参数需要调整。千枚岩主要以片状为主周边眼间距及装药系数过大，千枚岩的爆破粉碎区就越大。 上循环拱架太靠掌子面，钻眼机具移动空间小，钻眼角度和钻眼位置很难保证正确。 我部全部采用湿式凿岩机。千枚岩遇水反应大，钻爆时的高压风水对其结构影响大。 爆破人员的理念不强。 后期施工中我部不断调整爆破参数，到目前基本能有效控制隧道超挖在 20cm 以内。
9、具体爆破参数如下； 周边眼间距 38cm,抵抗线 55cm,其它眼距 60cm。 周边眼采用不耦合间隔装药，为实现间隔装药，使药卷居中在孔内，采取预先加工周边眼药串的办法，按设计将药卷用传爆线串联在竹片上，让药串架空居中于钻孔中心。 周边眼参数经验计算式修改如下： 间距：E（810）d（d 为炮眼直径） ，cm; 抵抗线：W（1.21.5）E，cm; 装药集中度：q= 0.21Kg/m。 爆破设计参数表 注：1、周边眼距开挖轮廓线 20cm。2、最小抵抗线 50cm。3、采用侧眼掏槽。4、每循环进尺为 1m，拱架间距为 0.6m，为下循环提供 40cm作业空间。 2.1.3.2 改装挖机扒渣
10、千枚岩隧道爆破后很难达到硬岩的光爆效果，开挖轮廓线一般为锯齿形，采用普通的挖机进行扒渣，斗齿清理断面经常会扰动临空面的破碎岩石，从而造成局部超挖。经过我部技术人员的细心琢磨，在挖机斗齿增加一钢套。钢套采用 2 块 16mm 钢板对焊成三角形，大小刚好能容下斗齿。在扒渣时将以前的斗齿与围岩接触更改为钢板与围岩接触，致使修整完的断面平顺，特别是在仰拱施工过程中，不但能有效的控制仰拱超挖，还能解决以往采用挖机无法清理干净隧底虚渣的烦恼。 2.1.3.3 初喷砼的工序不能少 千枚岩遇水变形快，易变软。我部隧道裂隙水均很发育，隧道开挖后经常出现滴水现象。前期施工过程中由于不重视初喷混凝土，经常在立拱架和
11、打设锚杆过程中出现拱顶掉快现象。这不但造成了隧道超挖，而且给隧道施工带来很大的安全隐患。后期施工，我部加强了初喷砼的质量控制，不但控制了千枚岩的掉块现象，而且为隧道下循环周边眼钻爆赢得了空间。 由于害怕出现安全事故。在隧道施工中型钢拱架不敢和掌子面适当拉开距离，甚至紧跟掌子面，导致周边眼钻孔无法打到正确位置，钻孔角度无法控制，破坏了围岩的整体受力结构，造成超挖，形成恶性循环。2.1.3.4 加强锁脚锚管的质量控制 锁脚锚管连接钢拱架，在初期支护过程中受拉应力。它能有效阻住钢架下沉、外移。特别是上台阶锁脚受拉力最大，因为在施工过程中上导围岩受到的扰动次数最多，上导的围岩变形也最大，所以必须有效控
12、制锁脚锚管的施工质量 。 2.1.3.5 加强隧道监控量测和超前地质预报工作 千枚岩隧道属典型的软弱围岩隧道。加强地质超前预报能为后期隧道安全施工提供有效依据。 监控量测是软弱围岩隧道安全施工的“眼睛” ，是判断结构稳定性、指导软弱围岩隧道安全施工“最重要”的信息化手段。我部设立专业的监控量测小组，一直坚持监控量测工作，对隧道结构的稳定性和后期二次衬砌提供了有效数据。 如 DK366+416 监控量测分析 经数据回归分析得，隧道拱顶下沉和净空收敛趋于稳定，符合衬砌要求。 总结：体会与建议 通过 2 年的施工，对千枚岩隧道有了更深的理解，千枚岩岩质松散，遇水软化，自承能力差，合理选择开挖方法，控制好一次开挖断面面积和爆破装药量，有利于控制隧道超欠挖，但是因一次开挖断面面积减少对隧道衬砌的步距有一定影响，对隧道控制沉降有一定影响，为加快隧道施工，同时控制隧道沉降，建议业主、设计、施工三方参与，合理优化支护参数。
