摘 要:本文提出對(duì)多變地質(zhì)條件下的隧道施工采用動(dòng)態(tài)施工的必要性，從隧道塌方整治及預(yù)防措施角度闡述了隧道施工的基本原則及要求;并以西山隧道為例，分析多變的地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以便為日后不良地質(zhì)條件的隧道施工提供參考依據(jù)。

西山隧道DK460+236～DK463+335，全長3099m(包括5m明洞)。本區(qū)地處貴州高原，地形起伏較大，地勢相對(duì)較陡。為剝蝕、侵蝕低中山地貌，地形起伏較大，山高坡陡植被不發(fā)育，自然橫坡30°～70°，相對(duì)高度50m～200m;基巖多出露，表層覆土為粉質(zhì)黏土，局部較厚，溝槽中還分布有卵石土，基巖為灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r、碳質(zhì)頁巖、砂巖、石英砂巖夾煤層及頁巖。洞身位于可溶巖與非可溶巖接觸帶。不良地質(zhì)為危巖落石、巖溶、順層、煤系地層(含瓦斯)等。

1塌方簡介(順層偏壓)

隧道在開挖至D1K463+297處時(shí)，圍巖巖體較松散，極破碎，巖質(zhì)為砂層，且沿線路左側(cè)拱腰位置斜向右側(cè)拱腳位置有明顯軟弱煤層，明顯順層偏壓地質(zhì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)開挖至D1K463+295.8處時(shí)，沿掌子面拱頂位置發(fā)生坍方。

本段地質(zhì)設(shè)計(jì)為石英砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁巖，頁巖為隔水層，基巖內(nèi)含水較差。巖層產(chǎn)狀S-N/45E，巖質(zhì)軟，巖體破碎，為泥巖、砂巖夾炭質(zhì)頁巖，薄層狀，有大量地下水滲出，軟質(zhì)巖遇水軟化，層間結(jié)合差。

2塌方整治

首先封閉坍體對(duì)坍體采用φ42注漿小導(dǎo)管進(jìn)行注漿加固，固結(jié)塌方體，確保坍體穩(wěn)定防止坍方擴(kuò)大，便于處理塌方，同時(shí)確保施工安全，塌方整治措施如下。

(1)塌方處使用Φ89長管棚一環(huán)，管棚長38m，每環(huán)20根，注漿量為3.0m3/m，主要布置于線路前進(jìn)方向的左側(cè)拱部(坍塌側(cè))。(2)為保證施工及結(jié)構(gòu)安全，防止拱部進(jìn)一步坍塌，于在原有拱墻格柵鋼架之間增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)工字鋼架。(3)于D1K463+255～D1K463+270處設(shè)置拱墻18號(hào)工字鋼架，間距0.8m;D1K463+270～D1K463+290段設(shè)全環(huán)18號(hào)工字鋼架，間距0.8m。(4)作業(yè)平臺(tái)必須搭設(shè)牢固，穩(wěn)固可靠，防止因鉆機(jī)振動(dòng)造成平臺(tái)失穩(wěn)。(5)加強(qiáng)監(jiān)控量測，隨時(shí)注意圍巖變化情況，及時(shí)根據(jù)量測數(shù)據(jù)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，確保施工安全。(6)加強(qiáng)瓦斯檢測。(7)進(jìn)行仰拱開挖時(shí)，采用鋼管或I18工字鋼作臨時(shí)橫撐仰拱。(8)襯砌緊跟，條件成熟立即施做襯砌，封閉呈環(huán)。(9)襯砌砼滿足設(shè)計(jì)要求后，對(duì)地表坍方處進(jìn)行夯填，并使用M7.5漿砌片石鋪砌，厚度35cm，四周做好截水天溝。

3西山隧道地質(zhì)情況分析

根據(jù)開挖揭示的地質(zhì)情況來看，西山隧道D1K461+300至隧道出口穿越的地層主要以炭質(zhì)頁巖為主，局部含有煤層及煤線，炭質(zhì)頁巖含量大，達(dá)40%以上，巖體破碎，節(jié)理發(fā)育，巖石完整性差，隧道通過位置位于可溶巖與非可溶巖接觸帶及其附近，地下水發(fā)育，設(shè)計(jì)勘察時(shí)對(duì)基巖裂隙水發(fā)育程度及其對(duì)圍巖的軟化影響預(yù)計(jì)不足，引起圍巖級(jí)別發(fā)生變化，且線路與巖層走向小角度相交，巖層傾角為40°左右，順層作用明顯，由于地下水對(duì)頁巖、炭質(zhì)頁巖的強(qiáng)烈軟化，造成軟化夾層，加劇順層的影響，致使工程地質(zhì)條件惡化，隧道側(cè)向應(yīng)力增大，軟質(zhì)巖在開挖后迅速崩解，遇富集于可溶巖與非可溶巖接觸帶，且有豐富補(bǔ)給的地下水，巖體物理力學(xué)指標(biāo)下降致使初期支護(hù)變形較大且發(fā)展迅速，容易引起整個(gè)支護(hù)體系失穩(wěn)，頻繁造成坍塌。D1K460+939～D1K461+300段由于埋深淺(最淺埋深為7m)，覆土較厚(7m～8m)，加之該段巖溶發(fā)肓，且該段隧道穿越溝槽，雨季時(shí)地下水極發(fā)肓，巖體溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)肓，隧道穿越土石接觸帶，從而易引起坍方。

4西山隧道預(yù)防塌方措施

(1)超前小導(dǎo)管采用φ42～50熱軋鋼花管，壁厚3.5mm;超前錨桿采用φ25中空注漿錨桿，錨桿桿體抗拉力不小于180KN。(2)小導(dǎo)管環(huán)向間距為400cm，小外插角為5°～7°;大外插角為45°，可根據(jù)實(shí)際情況作調(diào)整。(3)小導(dǎo)管或超前錨桿長度，每根長度為3m～5m，兩組小導(dǎo)管間縱向水平搭接長度不小于100cm.(4)小導(dǎo)管注漿采用水泥砂漿(水灰比0.5～1.0);當(dāng)圍巖破碎，巖體止?jié){效果不好時(shí)，亦可采用水泥－水玻璃雙液漿。(5)小導(dǎo)管在前部鉆注漿孔，孔徑6mm～8mm，孔間距10cm～20cm，呈梅花型布置，前端加工成錐形，尾部長度不小于30cm，作為不鉆孔的止?jié){段，注漿壓力控制在0.5MPa～1.0MPa，具體漿液配合比和注漿壓力由現(xiàn)場根據(jù)地質(zhì)條件試驗(yàn)確定。

5施工要點(diǎn)

(1)采取一切必要的措施保護(hù)圍巖原有的特性，減少對(duì)其破壞和擾動(dòng)。

(2)在施工中采用動(dòng)態(tài)措施，合理選擇支護(hù)類型及支護(hù)參數(shù)，創(chuàng)造襯砌施工條件，縮短底部閉合時(shí)間，達(dá)到良好受力狀態(tài)。

(3)加強(qiáng)監(jiān)控量測，及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析，為施工方案的切實(shí)可行提供重要依據(jù)。

(4)軟弱圍巖施工必須貫徹的原則:管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測。

6質(zhì)量要點(diǎn)

(1)噴射混凝土有足夠的噴射厚度，使噴射表面平整;使其與圍巖附著成為一體，相互間能夠傳遞力和變形。

(2)確保足夠的錨桿數(shù)量、孔深和裝填足夠量的錨固劑。

(3)嚴(yán)格控制鋼架的間距，與圍巖緊密接觸，縱向連接、底腳牢固。

(4)二次襯砌確保厚度、凈空尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

(5)防水板、止水帶張掛及安裝符合規(guī)范要求，充分發(fā)揮防水、止水效果。

7安全要點(diǎn)

(1)開挖后初期支護(hù)及時(shí)跟進(jìn)，確保作業(yè)人員人身安全。

(2)開挖工作面拱頂及邊墻處的危石及時(shí)處理。

(3)放炮作業(yè)每一循環(huán)的裝藥量應(yīng)按地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整，不應(yīng)盲目施工。

(4)洞內(nèi)爆破作業(yè)必須統(tǒng)一指揮，所有人員必須撤離至安全地點(diǎn)(距爆破點(diǎn)200m以外)。

(5)遇有下列情況時(shí)，嚴(yán)禁裝藥爆破。

(6)照明不足;開挖面圍巖破碎尚未支護(hù);出現(xiàn)流泥未經(jīng)處理;有大量溶洞及高壓水涌出，尚未治理;沒有警戒好的。

(7)煤層處開挖工作面附近20m風(fēng)流中瓦斯?jié)舛缺仨毿∮?.5%;必須采用濕式鉆孔;炮眼濃深度不應(yīng)小于0.6m。

8若干體會(huì)

(1)充分發(fā)揮圍巖結(jié)構(gòu)作用，保護(hù)圍巖，利用圍巖。

(2)加強(qiáng)監(jiān)控量測指導(dǎo)施工的作用，加強(qiáng)一線技術(shù)人員數(shù)據(jù)分析的能力，真正的為修改支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和變更施工方法提供依據(jù)和保障。

(3)在順層地段施工減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，加強(qiáng)徑向注漿作業(yè)的高效性是不可忽視的重要手段。

(4)軟弱圍巖地段選擇正確的施工方法的至關(guān)重要。

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