1、浅析软弱围岩隧道快速施工技术作者： 人气： 28 来源：网络 【字体：大 中 小】【打印】【关闭】 摘要：通过对神延铁路 W9 标的羊马河隧道、关路坡隧道 、翅膀沟隧道 8690m,软弱围岩隧道 6175m,土质隧道 5190m 快速施工范例，总结了软弱围岩隧道快速施工的经验。关键词：软弱围岩；隧道；快速施工随着科学技术和生产管理水平的进步，我国修筑长大软弱围岩隧道的能力不断提高。这不但表现在克服各种软弱围岩复杂工程地质技术手段上，及在施工软弱围岩的成洞速度和工程质量上。现总结神延铁路 W9 标段隧道的施工经验，供同类施工隧道参考。1 工程式概况1、1 基本情况神延铁路 W9 标段为三座越岭隧
2、道：羊马河隧道长 3810m,关路坡隧道长辈 3159m,翅膀沟隧道长工 1721m,共长 8690m.其中：、类围岩共 6175m,占隧道总长的71%。类围岩总长为 2515m,占隧道总长的 29%。其中土质地段总长度 5190m,占隧道设计长度的 60%。1.2 工程地质情况神延铁路 W9 标段位于陕北黄土高原梁峁沟谷区，冲沟发育，植被稀疏，地形起伏较大。出露黄土质砂粘土；风积新黄土，冲积圆砾土、卵石土；老黄土；红粘土以及砂岩夹页岩，页岩夹砂岩。沿线冲沟、陷穴、滑坡溜坍、湿地、斜坡不稳、软弱地基及煤窑采空等不良地质现象特别发育。黄土隧道开挖后，初期变形大、变形速度快，围岩自稳时间较短。各岩
3、层界面上、下土的含水量较大。这些对围岩的稳定性极为不利。2 施工方法2、1 洞口段施工一般来讲，洞口段围岩破碎松散，开挖后，围岩不能形成自然拱，易导致坍塌。根据各隧道洞口的地质情况，采取了如下措施：羊马河隧道进、出口及湫沟斜井、关路坡隧道进、出口、翅膀沟隧道进、出口的地质条件较好，清理边仰坡、进行锚杆挂网和喷砼封闭后直接进洞；关路坡隧道蚂蚁斜井洞口位于地下水、地表水发育地段，地层为红粘土，含水量大，呈软塑状。对围岩采用超前小导管进行预加固。2、2 正洞施工本标段三座隧道可分为两类，即土质隧道和石质隧道。新黄土具级自重湿陷性，红粘土呈弱膨胀性，砂岩及页岩互层，风化严重，产状几乎呈水平状，且岩层较
4、薄。在各岩层界面，有较丰富的地下水。针对这种情况，我们对土质隧道采用非钻爆开挖法（即用风镐配合挖掘机开挖），石质隧道采用了弱爆破开挖法。2、2、1 土质隧道 I、类围岩的施工在土质隧道施工中,我们严格遵循了“短开挖，禁爆破，快支护，勤量测，紧衬砌，早成环”的原则，采取超短台阶法，用风镐配合挖掘机开挖的施工方法。当围岩软弱、松散时，围岩变形快，侧压力大，自稳时间短，初期支护早期强度不能满足围岩稳定的要求，甚至开挖后便产生围岩失稳坍塌。根据本标段三座隧道围岩情况，一般情况下，采用超前锚杆的办法，稳定围岩。当覆盖层较薄，围岩松散破碎时，采用超前小导管进行预加固（具体开挖顺序见图 1），其工艺流程见图
5、 2。通过上述分析，土质 I、类围岩地段的施工步骤如下:a、 开挖（1）部（1）部开挖非常重要，直接影响其它步骤的正常实施。本部开挖每次进尺不宜超过1.5m,开挖范围以同时满足人工开挖（1）部、施作初期部、并正确使用挖掘机开挖核心土（3）的最小尺寸要求，最大限度发挥机械施工效率，减少人工开挖作业量，加快施工速度。（1）部施工时要保留核心土（3）部。（3）部的作业即可作为（1）、的作业平台，从力学角度讲，它可以对 II 部拱脚形成反压，稳定拱脚，减小拱部下沉。为（1）部施工方便并考虑后续施工步骤容易实施，（1）部开挖的下部可以最大跨线为限，拱部开挖轮廓考虑预留变形量、钢架（格栅）的 5cm 砼保
6、护层为限，并便于钢架（格栅）的分节安装。a. 根据钢架（格栅）、喷拱部砼.初期支护 II 部根据围岩（新、老黄土，红粘土）的工程地质特征，为施工安全，开挖后及时初喷砼 5cm 尽早封闭岩面，并保证钢架（格栅）的砼保护层厚度。安装时，为了尽量减少拱顶下沉，严禁基脚处超挖，且将该处进行适当夯实处理，围岩承载力较小时，加大钢板或木板，增加承压面积。钢架两基脚处加锁脚锚杆。钢架（格栅）不仅是作为初期支护之前的施工支护，而且是复合式衬砌结构的一部分，还应严格按设计实施。喷砼施工：作为喷锚构筑法的一个重要施工环节，还是作为隧道的永久支护，喷砼对隧道的顺利施工和运营安全都将起至关重要的作用。本标段三座隧道施
7、工，选用TK961 湿喷机进行湿喷，加入 TX1 型液体速凝剂以减少粉尘和回弹。b. 开挖核心土（3）及落中槽（4）为了（1）、部的施工方便,(3)部的长度不宜超过 3m。加快施工速度，采用反铲挖掘机开挖（3）部，但施工时，挖掘机大臂及挖斗严禁碰撞 II 部。中槽（4）部可用挖掘机或装载机开挖，开挖长度控制在 6m 以内,可与(3)部顺接,其上、下口宽以保证两边墙马口上、下部宽度1.2m,马口与底部顺接。由于黄土隧道开挖后，侧压力较大，所以，中槽开挖不宜过长、过宽，确保马口稳定。d、开挖马口(5)、（7）部及作初期支护、为保证（）稳定，两侧马口开挖时，应前后错开，相距 1m。用风镐开挖，坚持短
8、进尺，每次挖 1m，自上而下进行，同时应保证两榀钢架（格栅）不能同时悬空，边挖边接长钢架（格栅）。基脚处做历实处理，以期稳定。开挖完毕，即喷砼封闭岩面。该部施工时，切不可盲目冒进。e、施作仰拱部这一步是具体体现新奥法施工的一条重要原则：早日成环。黄土隧道施工，仰拱对衬砌结构的稳定起至关重要的作用。由于黄土隧道开挖后，变形较大，侧压力也较大，为防止边墙内挤侵限，按“早成环”的原则，应及时施作仰拱，封闭结构。仰拱一般紧跟初期支护，在地下水较多或土层较好时可拉开一定距离，但最大不超过 10%，在含水较大的新黄土地段，应先施作仰拱。（4）、（5）、（7）部施工时不要扰动底部（轨面以下），底部随着开挖既
9、施作仰拱，防止施工用水及地下水浸泡基础。f、灌注二次衬砌砼、部二次衬砌的施作时间，应满足下列条件：各测试项目所显示的位移率明显减缓、各项收敛速度0.2mm/d 或拱顶位移速度0.15mm/d、已发生的各项位移，已达到预计位移总量的 8090%、初期支护表面没有再发展的明显裂缝。根据三座隧道的土质情况，既考虑上述条件，又考虑工期紧的具体情况：采取二次衬砌紧跟，即 I 类围岩地段衬砌距掌子面 56m、类围岩地段衬砌距掌子面 811m，类围岩地段衬砌距掌子面1315m、浅埋地段应及时进行二次衬砌。2.2.2 土质隧道 III 类围岩开挖方式土质 III 类围岩地段，在本标段主要为老黄土和红粘土，其施
10、工方法同 I、II 类围岩，但开挖台阶长度可适当增加。由于红粘土具弱膨胀性，开挖后不宜暴露时间过长，为确保安全，开挖和初期支护参数原则上不能超过 I、II 类土质隧道开挖和初期支护参数。2.2.3 石质 II、III 类围岩开挖方式羊马河、关路坡隧道存在较长地段上部土层、下部石质岩层，部分地段土石界面几乎与拱部开挖轮廓线重合，土石界面处地下水较大。石质 II、III 类围岩地段，采用三步短台阶法开挖，人工钻爆，（1）部由人工倒碴至（3）部再由挖掘机扒至（5）部，（3）部开挖的碴也扒至（5）部，随（5）部将碴一起运出。上部土层地段的施工同土质 I、II 类围岩的施工，下部岩石采用弱爆破。部分浅埋
11、地段采用超前小导管预支护外，其余均采用超前锚杆预支护。施工工艺与土质 I、II、III 类围岩相同，其施工步骤如下（施工顺序见图 3）：开挖（1）部、施作 II 部初期支护（含钢架）、开挖（3）部、施作部初期支护（含钢架）、开挖（5）部、施作部初期支护（含钢架）、施作仰拱、二次衬砌。2.2.4 施工机械主要设备有：挖掘机、装载机、空压机、通风机、砼输送泵、砼输送车、自卸汽车、砼拌和站、湿喷机、运输汽车、衬砌台车、抗干扰工作平台、变压器、发电机，由于两个斜井的坡度较大，各增加一台 20T 卷扬机。2.2.5 施工中应注意事项a 、严格执行既定的施工原则，不得为盲目追求进度，蛮干冒进。b 、为保证
12、衬砌厚度以及衬砌结构不侵限，开挖轮廓应考虑预留变形量。预留变形量初期可按 I 类围岩 10cm,II 类围岩 8cm、III 类围岩 6cm 考虑。施工过程中，结合测量结果及时修正。3 施工绩效三座隧道主体工程仅用 16 个月，提前合同工期 15 天。实际施工时间比国家定额工期节省 14 个月。施工过程中出现土质地段及石质 I、II 类围岩地段月成洞 85m,8 个，土质地段平均单口月成洞 60m,最高单口月成洞 82m.石质 II 类围岩地段月成洞 120m14 个，石质 III 类围岩地段单口月成洞 140m6 个。三座隧道连续 5个月完成成洞 850m 以上，最高月完成 985m,平均月
13、完成 543m。被专家们称赞为“开创了国内软弱围岩隧道施工的奇迹。4 体会和认识4.1 注重调查研究，优化施工组织，是优质快速施工的前提（1）施工前应详细调查研究隧道所通过地段的不良地质现象，准确判断围岩类别。特别是在具有 II 级湿陷性新黄土地段，对地下水情况应做到心中有数。（2）根据软弱围岩的水文地质与工程地质特征，结合工期及质量要求，确定施工方案及施工方法，确定合理的资源配置。4.2 重视隧道施工现场管理（1） 长大软弱围岩隧道无轨运输施工，通风工作至关重要。羊马河隧道、关路坡隧道共开了 5 个直径 2m 的竖井，从而大大地降低了通风困扰施工的难题。（2）水是控制土质围岩类别的一个重要指
14、标，也严重影响石质围岩的稳定性。因此软弱围岩隧道施工必须严格控制施工用水及地下水，制定切实可行的排水措施。4.3 严格按“新奥法”原则施工（1） 土质隧道按照“短开挖，禁爆破，快支护，勤量测，紧衬砌， 早成环“的原则施工。石质软弱围岩隧道必要时也只能是弱爆破。（2） 加强量测工作。根据量测数据指导施工、修改设计参数。关于二次衬砌紧跟原则，应以量测数据为依据，结合有关规范对围岩收敛判定标准。W9 标三座隧道采取了如下原则：I 类围岩地段衬砌距掌子面（下部）56m、II 类围岩地段衬砌距掌子面（下部）810m，III 类围岩地段衬砌距掌子面（下部）1315m；浅埋地段应及时进行二次衬砌。实际施工中可根据量测数据进行调整，合理安排施工顺序，决定开挖台阶拉开的距离，指导施工管理。4.4 设计、施工、监理单位密切配合隧道施工受地质困素影响极大，开挖揭露出的地质情况可能千变万化，在设计阶段也不可能全部预知，因此在施工中要有一个再认识的过程。隧道施工一旦进入正常生产，各工序衔接紧凑，要求各个环节紧密配合，出现问题及时处理。新奥法施工原则强调“信息化设计”程序，施工单位应及时将量测结果向设计部门反馈；设计部门应按反馈的量测信息及时修正设计、调整支护参数；监理部门应积极配合，做到设计、施工、监理一体化。
