铁路大跨度软弱围岩隧道浅埋段施工控制技术

　　摘要：软弱围岩隧道浅埋段施工是隧道施工的难点。本文结合某铁路大跨度隧道工程的成功实践，详细阐述了软弱围岩隧道浅埋段施工方案和施工方法，并成功偿试了全断面施工方法，有效的保证了隧道施工进度、质量和安全，可供同类工程施工参考。

　　关键词：软弱围岩; 隧道; 施工

　　Abstract: weak rock tunnel construction stage is shallow buried tunnel construction of difficulty. This paper based on a large span railway tunnel engineering practice of success, and expounds the weak rock tunnel construction scheme in the shallow section and construction method, and successfully tried to rein in the whole section construction method, the effective guarantee the tunnel construction progress, quality and safety, for similar project construction reference.

　　Keywords: weak rock; Tunnel; construction

　　中图分类号： U455 文献标识码：A 文章编号：

　　1、 工程概况

　　某铁路隧道全长3635m，出口端Ⅱ类围岩长达246m，埋深20～30m之间，该段地层岩性主要为太古界太华群片麻岩夹片岩，大部分岩体受构造影响较重、节理发育、风化颇重，表层5米风化严重、围岩松散破碎。隧道开挖宽度为13.0米，开挖断面达130m2。洞口段风化严重，岩层自稳能力极差。

　　2、 施工方案

　　(1)洞口加固。隧道出口仰坡坡率约为1：0.75，与设计坡率相当， 勿需作大量的仰坡清刷，只需除去坡面植被和浮土，使仰坡坡面平顺。洞口采取锚、网、喷砼联合加固。(2)洞身开挖。隧道出口围岩软弱，洞身开挖采取半断面法。上半断面以起拱线下1米控制，下断面以边墙底控制，最后进行仰拱开挖，见图1，图中1为上半断面开挖，2为下半断面中槽开挖，3为下半断面马口跳挖，4为微仰拱开挖，开挖采取弱爆破、短进尺，上半断面循环进尺0.8～1.0米，下半断面循环进尺1.0～2.0米，强支护、及时支护措施，台阶长度15～20米。在隧道衬砌轮廓线以外的周边，按开挖循环所需长度，将小导管打入围岩，利用注浆机的泵压使浆液通过小导管管体的注浆孔渗透、扩散到围岩孔隙中，封闭地层中的缝隙、填充地穴，从而使围岩的物理力学性质得到改善和提高。施工支护为：超前小导管长l=4.0米，环向间距0.4米，外插角8～10°。φ22砂浆锚杆，长度为l=3.0米，隧道每米27根;钢筋网沿隧道纵向采用φ10圆钢，横向采用φ6圆钢;格栅钢架每3榀/2米，拱墙均设，喷射砼厚15厘米。

　　3、施工方法

　　(1)洞口加固。洞口边仰坡采用φ22锚杆、钢筋网及喷射砼防护。锚杆长l=3.5米，间距为1.2×1.2米，梅花形垂直岩面布置，锚杆外露5cm。锚杆安装后，在坡面上初喷5 cm厚的200#砼，然后布设钢筋网覆盖，同时在锚杆顶部设25cm×25cm厚10mm的锚杆垫板，将钢筋网焊接在锚杆上，以形成统一的受力体系，最后复喷砼10 cm，见图2。进洞前，在隧道拱部开挖弧形以外布设超前小导管，小导管的安设采用钻孔打入法。将风动凿岩机回转爪拆除，借助冲击锤将小导管导管打入岩体，外插角为8～10°。对强行打入的小导管在注浆前要用高压风冲洗管内砂石。注浆前，首先进行压水试验，以便检查机具设备是否正常，管路连接是否正确。注浆压力控制在0.5～1.5Mpa之间，单管注浆量达到0.05m3时，应立即停止注浆。注浆浆液采用单液注浆，水泥为425#普通硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比为1：1～0.8：1，单管注浆量为：Q=π×R2×L×n×a×β，式中 R为浆液扩散半径，拱部为20cm;L为小导管长度，3.5米;n为岩体空隙率，经测试为0.11; a为浆液充填率，取0.85;β为浆液损耗系数，取1.15，单根小导管注浆量为0.05m3，注浆结束8小时后即可进行开挖施工。

　　(2)洞身开挖。 隧道开挖采用手持风动凿岩机钻孔，眼孔直径为φ43mm，周边眼间距为30cm，采用直眼掏槽法，非电毫秒雷管起爆。开挖爆破设计见图3。在上半断面开挖进尺55m左右，进行下半断面拉槽进洞。首先组织机械将洞口路基土石方完全挖掉。根据设计情况，将下导坑边仰坡一次刷够，并将开挖轮廓线外部分用喷射砼喷覆。下半断面进洞采取先拉中槽，再分段跳挖马口，形成多个工作面，加快施工进度。中槽开挖宽度为5～6米，便于机械化作业。跳挖马口相互错开，马口长度以2～3米为宜，间隔10米左右。每开挖完一个马口，立即组织人力进行初期支护，使格栅钢架闭合成环，以形成强有力的初期支护，防止围岩大范围变形形成坍塌，见图5。初期支护手段采用格栅钢架、喷砼和锚杆、钢筋网相结合。根据支护成形至砼衬砌前这一段时间喷砼表面观察情况，仅有少数几条微小裂缝，说明强有力的初期支护对隧道施工安全，特别是软弱围岩地段具有重要的作用。其中，隧道DK83+536~+520段，由于围岩松散破碎，节理发育，爆破效果并不理想。爆破后，隧道拱部出现了较大面积超挖，其中拱顶最大超挖达80cm。又因作业人员为图方便，节约材料，加之施工现场监管不力，采用了挂板砼支护，甚至在格栅钢架背后采用干砌片石回填，由于岩体应力重分布，致使该段挂板砼出现开裂现象，后采取了注浆加固，才幸免坍塌事故的发生。其后施工立即进行拱部初喷作业，以尽早封闭岩体，减缓围岩变形。然后施作锚杆、钢筋网、格栅钢架和复喷砼至设计厚度，使锚杆、钢筋网、格栅钢架和喷射砼形成了统一的受力整体，抑制了围岩变形，确保了施工安全。施作格栅钢架的同时，在拱脚需施工锁脚锚杆，以保证下部开挖时岩体的稳定。隧道上半断面开挖110米左右时，现场围岩地质调查，围岩节理由发育逐渐变为较发育，无涌水，仅有少量渗水，围岩裂隙明显减少，完整性较好，轻微风化，且隧道埋深约为25～35米，对此后的开挖采用全断面掘进施工，循环进尺控制在1.5～2.0米以内。在施工中，严格爆破用药两则是控制爆破效果的重要环节，掏槽采用斜眼掏槽方式，光面爆破技术。现场做好围岩地质调查，一旦岩层变差，立即采取有效措施，如改变开挖方法、超前锚杆等，施工支护必须及时施作，保证其施工质量。全断面开挖施工，尽管光爆效果不是很理想，但杜绝了软弱围岩容易发生坍塌事故的出现，经断面检测，开挖端面均控制在规范允许范围内，保证了快速施工生产、安全和工程质量。

　　4、结语

　　软弱围岩大跨浅埋地段施工，施工支护起着关键性的作用，及时施作强有力的施工支护，能减缓或阻止围岩变形，避免坍方事故;软弱围岩施工现场管理尤为重要，施工生产管理者工作责任心的强与否，管理力度的强与弱，将直接影响工程质量的好坏和施工安全;软弱围岩大跨浅埋地段施工应勤于现场地质勘查，准确掌握围岩地质情况以及变化规律，认真分析、研究，及时调整施工方案，合理安排各道工序，有条件时采用全断面施工是提高软弱围岩施工生产进度的有效途径。

　　参考文献:

　　[1]严绍洋. 软弱围岩地段隧道病害整治方案[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2009,(12).

　　[2]李国英. 软弱破碎围岩隧道施工技术[J]. 国防交通工程与技术, 2009,(05).

　　[3]何瑞峰, 徐洪林. 软弱围岩超浅埋大跨度大断面双连拱隧道施工控制研究[J]. 中国水运(理论版), 2008,(01).

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文章名称： 铁路大跨度软弱围岩隧道浅埋段施工控制技术

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