大縱坡隧道斜井施工技術探討范文

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《北方交通》2014年第五期

1斜井多種地質條件下隧道開挖及支護施工采取的技術措施

1.1隧道斷層、破碎帶段落的開挖、初期支護施工技術

1.1.1加強超前地質預報由于斜井地質復雜多變，突變性極強，不可預測性大，因此采用TGP206型隧道地質超前預報系統對前方圍巖進行長短波結合的預報探測。可以更好地預測前方圍巖，有效地指導施工。

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交底，特別是要分析大縱坡對開挖作業產生的不利因素，并制定相應的應對措施，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，根據實際情況調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，及時調整支護參數，遵循“巖變我變”的隧道施工方針。斜井在施工中，曾多次出現小型塌方。總結經驗教訓后，及時對開挖方式及時進行調整，采取超短距離三臺階預留核心土法開挖，上導開挖高度不大于2m，臺階長度3～4m。中導開挖高度視上部土體厚度而定，臺階長度5～7m。下導與仰拱的距離不超過5m，二襯緊跟。預留核心土法對圍巖擾動較小，并能很好地應對大縱坡的影響，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，依然會出現坍塌甚至塌方，特別是在K0+320、K0+337、K0+342段三次連續大型塌方之后，圍巖由最初塌方時的軟弱破碎夾層，整體性稍好的微風化紫蘇輝長麻粒巖，夾層裂隙發育，變為全－強風化紫蘇輝長麻粒巖，夾片麻巖，圍巖極易破碎，連接性極差，整體性差，圍巖裂隙極為發育。由于斜井超大縱坡的影響，開挖完成后，圍巖自穩性差，前方圍巖受擠壓與剪力明顯，根據圍巖情況，加強支護，及時調整支護參數。針對斜井圍巖情況，施工中采用多層小導管作為超前支護系統，小導管參數為:Φ42×4mm小導管，長度為4.5m，環向間距30cm，外插角10°，每層33根，在每次初支施做一層小導管。由于部分段落多層小導管超前支護系統效果不理想，在現場勘查后，經研究協商，在Ⅴ級淺埋的支護參數基礎之上加強隧道在開挖工程的預支護系統，即加設超前管棚預注漿支護。具體施工方案如下:(1)管棚布置圖圖1預注漿橫斷面圖(2)管棚施工說明①管棚設計參數鋼管規格:熱軋無縫鋼管Φ75mm，壁厚8mm;管距:環向間距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，檢查注漿質量;鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm，鋼管接頭應錯開。③注漿參數水玻璃取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:n=2.4～3.4，玻美度Be''''=30～40。④注漿前應先進行壓漿現場試驗，注漿參數應通過現場試驗根據實際情況而定，以利施工。⑤注漿結束:進漿量小于20～25L/min;注漿壓力逐步提高，達到終壓后穩定10min以上。⑥完成管棚注漿后，在管棚支護環的保護下，按設計的施工步驟進行開挖。⑦管棚內鋼架之間通過連接筋焊接牢固，連接筋長60cm，環向間距100cm。在施做中管棚后，可以在隧道的洞頂產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

斜井自K0+202開始，兩側圍巖連接性差，夾層裂隙發育，且存在大量地下水，出水狀態為淋雨狀，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，斜井洞內涌水量急劇增加，又由2000～2500m3/d增加至3000～4000m3/d。通風井的坡度為－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，注漿孔呈梅花型布置，孔口環向間距約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)注漿孔采用風機鉆孔，方向為隧道斷面徑向，孔徑為50mm，比小導管外徑大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積水，施工時采用“三級平臺、二級抽水”的方式力求將洞內積水排出洞外，方便施工，杜絕安全隱患。三級平臺:掌子面積水區為第一平臺、洞內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緩沖坡段為一級抽水，將緩沖坡段集水箱內積水排除洞外為二級抽水。設備配置:掌子面積水區設置3臺55kW水泵(視水量大小，酌情增減)，緩沖坡段集水箱設55kW水泵一臺、22kW水泵一臺及55kW增壓泵一臺，集水箱規格為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，先將掌子面積水區內的積水利用3臺55kW水泵抽到緩沖坡段集水箱內，待集水箱內水超過2/3時，再利用集水箱內的水泵及增壓泵將集水箱內的水排出洞外。由于斜井超大縱坡的影響，水泵壓力不足，因此設置增壓泵增加壓力，避免出現積水回流現象。施作截水溝:大縱坡不僅給施工帶來極大不便，對洞內地下水也起到了“引導”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2cm厚鋼板，保障車輛行駛不受影響。

2結論

本文通過對大梁山隧道在復雜地質情況下大縱坡通風斜井開挖、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了經驗，具有極為重要的參考價值。

作者：潘俊明單位：山西省交通建設工程質量檢測中心