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《北方交通》2014年第五期

1斜井多種地質(zhì)條件下隧道開挖及支護施工采取的技術(shù)措施

1.1隧道斷層、破碎帶段落的開挖、初期支護施工技術(shù)

1.1.1加強超前地質(zhì)預(yù)報由于斜井地質(zhì)復(fù)雜多變，突變性極強，不可預(yù)測性大，因此采用TGP206型隧道地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)對前方圍巖進行長短波結(jié)合的預(yù)報探測。可以更好地預(yù)測前方圍巖，有效地指導(dǎo)施工。

1.1.2采取“弱爆破、短進尺”的開挖方式加強施工組織管理及隧道爆破技術(shù)交底，特別是要分析大縱坡對開挖作業(yè)產(chǎn)生的不利因素，并制定相應(yīng)的應(yīng)對措施，各工序有序跟進，相互銜接。由于斜井縱坡大，若按正常隧道施工的爆破方法進行開挖，爆破效果較差，且容易產(chǎn)生超挖及塌方，因此在圍巖較差段落采用局部爆破、挖掘機開挖、人工修邊相配合的方式，根據(jù)實際情況調(diào)整炮眼間距及裝藥量，減少開挖時對圍巖的擾動。同時，在進行開挖作業(yè)時若因施工組織中開挖、支護方式與實際開挖圍巖情況不相適應(yīng)，及時調(diào)整支護參數(shù)，遵循“巖變我變”的隧道施工方針。斜井在施工中，曾多次出現(xiàn)小型塌方。總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)后，及時對開挖方式及時進行調(diào)整，采取超短距離三臺階預(yù)留核心土法開挖，上導(dǎo)開挖高度不大于2m，臺階長度3～4m。中導(dǎo)開挖高度視上部土體厚度而定，臺階長度5～7m。下導(dǎo)與仰拱的距離不超過5m，二襯緊跟。預(yù)留核心土法對圍巖擾動較小，并能很好地應(yīng)對大縱坡的影響，保證了開挖施工的安全性。

1.1.3加強超前支護斜井施工遭遇斷層、破碎帶后，即使僅用挖掘機進行開挖，依然會出現(xiàn)坍塌甚至塌方，特別是在K0+320、K0+337、K0+342段三次連續(xù)大型塌方之后，圍巖由最初塌方時的軟弱破碎夾層，整體性稍好的微風(fēng)化紫蘇輝長麻粒巖，夾層裂隙發(fā)育，變?yōu)槿瓘婏L(fēng)化紫蘇輝長麻粒巖，夾片麻巖，圍巖極易破碎，連接性極差，整體性差，圍巖裂隙極為發(fā)育。由于斜井超大縱坡的影響，開挖完成后，圍巖自穩(wěn)性差，前方圍巖受擠壓與剪力明顯，根據(jù)圍巖情況，加強支護，及時調(diào)整支護參數(shù)。針對斜井圍巖情況，施工中采用多層小導(dǎo)管作為超前支護系統(tǒng)，小導(dǎo)管參數(shù)為:Φ42×4mm小導(dǎo)管，長度為4.5m，環(huán)向間距30cm，外插角10°，每層33根，在每次初支施做一層小導(dǎo)管。由于部分段落多層小導(dǎo)管超前支護系統(tǒng)效果不理想，在現(xiàn)場勘查后，經(jīng)研究協(xié)商，在Ⅴ級淺埋的支護參數(shù)基礎(chǔ)之上加強隧道在開挖工程的預(yù)支護系統(tǒng)，即加設(shè)超前管棚預(yù)注漿支護。具體施工方案如下:(1)管棚布置圖圖1預(yù)注漿橫斷面圖(2)管棚施工說明①管棚設(shè)計參數(shù)鋼管規(guī)格:熱軋無縫鋼管Φ75mm，壁厚8mm;管距:環(huán)向間距30cm;管棚夾角:1～2°，方向與路線平行。②管棚施工配備管棚機，鉆進并頂進管棚鋼管;管棚施工應(yīng)先打有孔鋼花管，注漿后再打無孔鋼管，無孔鋼管可作為檢察管，檢查注漿質(zhì)量;鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm，鋼管接頭應(yīng)錯開。③注漿參數(shù)水玻璃取1∶0.5～1∶1;水灰比取1∶1～0.5∶1;注漿壓力:初壓0.5MPa～1MPa，終壓2MPa;水玻璃模數(shù):n=2.4～3.4，玻美度Be''''=30～40。④注漿前應(yīng)先進行壓漿現(xiàn)場試驗，注漿參數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場試驗根據(jù)實際情況而定，以利施工。⑤注漿結(jié)束:進漿量小于20～25L/min;注漿壓力逐步提高，達到終壓后穩(wěn)定10min以上。⑥完成管棚注漿后，在管棚支護環(huán)的保護下，按設(shè)計的施工步驟進行開挖。⑦管棚內(nèi)鋼架之間通過連接筋焊接牢固，連接筋長60cm，環(huán)向間距100cm。在施做中管棚后，可以在隧道的洞頂產(chǎn)生一個較為牢靠的臨時棚架，極大地提高了隧道拱頂開挖后掌子面圍巖的穩(wěn)定性，有力地保證了施工的安全。

1.2涌水段開挖、初期支護施工技術(shù)

斜井自K0+202開始，兩側(cè)圍巖連接性差，夾層裂隙發(fā)育，且存在大量地下水，出水狀態(tài)為淋雨狀，局部為噴涌狀。出水量由開始時的1000m3/d增加到2000～2500m3/d。2011年6月6日以來，斜井洞內(nèi)涌水量急劇增加，又由2000～2500m3/d增加至3000～4000m3/d。通風(fēng)井的坡度為－14.36%，大量洞體滲水都集中在開挖斷面，給施工造成極大的安全隱患;同時，在已支護好的初支表面也有大面積不規(guī)則的滲水、涌水，對將來二襯的防排水是一個很大的隱患，對此，采取以下措施進行施工。

1.2.1開挖前堵水，初期支護完成后，初支表面徑向注漿針對斜井大量涌水的問題，以“‘防、排、堵、截’相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”為原則，采取“以堵為主，限量排放”的方法進行綜合治理。施工中采用在初支表面進行小導(dǎo)管徑向注漿的方式堵水與引水。具體操作過程如下:(1)注漿孔按漿液擴散半徑R=2.0m計算布設(shè)，注漿孔呈梅花型布置，孔口環(huán)向間距約150cm，縱向間距200cm。單孔注漿深度4.0m，斷面布置注漿孔12個，注漿總長約48m，平均每延米注漿孔6個，注漿總長約24m。(2)注漿孔采用風(fēng)機鉆孔，方向為隧道斷面徑向，孔徑為50mm，比小導(dǎo)管外徑大10mm。鉆孔孔位最大允許偏差為50mm，鉆孔偏斜率最大允許偏差為0.5%。

1.2.2三級平臺、二級抽水、施作截水溝對于洞內(nèi)積水，施工時采用“三級平臺、二級抽水”的方式力求將洞內(nèi)積水排出洞外，方便施工，杜絕安全隱患。三級平臺:掌子面積水區(qū)為第一平臺、洞內(nèi)緩沖坡段集水箱為第二平臺、洞口集水箱為第三平臺。二級抽水:將掌子面積水抽到洞內(nèi)緩沖坡段為一級抽水，將緩沖坡段集水箱內(nèi)積水排除洞外為二級抽水。設(shè)備配置:掌子面積水區(qū)設(shè)置3臺55kW水泵(視水量大小，酌情增減)，緩沖坡段集水箱設(shè)55kW水泵一臺、22kW水泵一臺及55kW增壓泵一臺，集水箱規(guī)格為4m(長)×2m(寬)×1.5m(高)，各級平臺間安裝Φ90PVC管兩條及一條消防軟管作為備用管。抽水方案:在各工序開始之前，先將掌子面積水區(qū)內(nèi)的積水利用3臺55kW水泵抽到緩沖坡段集水箱內(nèi)，待集水箱內(nèi)水超過2/3時，再利用集水箱內(nèi)的水泵及增壓泵將集水箱內(nèi)的水排出洞外。由于斜井超大縱坡的影響，水泵壓力不足，因此設(shè)置增壓泵增加壓力，避免出現(xiàn)積水回流現(xiàn)象。施作截水溝:大縱坡不僅給施工帶來極大不便，對洞內(nèi)地下水也起到了“引導(dǎo)”作用，大量滲水在縱坡的影響下流向掌子面附近，為抑制水流流向掌子面，施工時在仰拱內(nèi)每隔100m施作一條深50cm截水溝，攔截流向掌子面的滲水。為保證行車的安全，截水溝上鋪設(shè)2cm厚鋼板，保障車輛行駛不受影響。

2結(jié)論

本文通過對大梁山隧道在復(fù)雜地質(zhì)情況下大縱坡通風(fēng)斜井開挖、支護、排水等各種施工工藝的探討和介紹，為類似斜井的施工總結(jié)了經(jīng)驗，具有極為重要的參考價值。

作者：潘俊明單位：山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心