隧道工程施工要點(diǎn)及開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)

關(guān)鍵詞:隧道工程;斷層破碎帶;開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)

某隧道工程總長(zhǎng)約14．56km。經(jīng)前期地質(zhì)勘察，在隧道的進(jìn)口段，于某段存在粉質(zhì)黏土層，同時(shí)還揭露有強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化的頁(yè)巖。該段上部土質(zhì)較不穩(wěn)定，但下部由于是巖質(zhì)層，所以能保持基本穩(wěn)定狀態(tài);在隧道的出口段，于某段也存在粉質(zhì)黏土層，在頁(yè)巖的基礎(chǔ)上還夾有砂巖和斷層破碎帶。該段巖體十分破碎，且風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，無(wú)法保持穩(wěn)定。通過(guò)工程地質(zhì)調(diào)繪，并結(jié)合現(xiàn)有的物探成果，該隧道所在區(qū)域內(nèi)存在斷層破碎帶，這會(huì)對(duì)隧道的開(kāi)挖施工帶來(lái)很大影響，且節(jié)理裂隙發(fā)育，有明顯的產(chǎn)狀變化。針對(duì)這一實(shí)際情況，必須制定有效的施工和支護(hù)方法，保證施工安全，將斷層破碎帶對(duì)施工帶來(lái)的影響降到最低程度�，F(xiàn)圍繞本工程實(shí)際情況，對(duì)其在穿越斷層破碎帶過(guò)程中施工所用的開(kāi)挖及支護(hù)方式作如下深入分析。

根據(jù)斷層破碎帶實(shí)際情況，本工程決定采用“交叉中隔墻法”進(jìn)行施工。先對(duì)左側(cè)上部進(jìn)行開(kāi)挖，然后開(kāi)挖右側(cè)上部，對(duì)邊墻進(jìn)行支護(hù)，再依次開(kāi)挖左側(cè)與右側(cè)的下部，最后對(duì)邊墻、仰拱進(jìn)行可靠支護(hù)。在實(shí)際的施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵循以下基本原則:“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)和早封閉”。(1)開(kāi)始超前支護(hù)施工，并采用注漿法進(jìn)行加固，對(duì)1#洞室進(jìn)行開(kāi)挖，同時(shí)進(jìn)行永久與臨時(shí)初支的施工，并盡早封閉成環(huán)，利用鎖腳錨桿對(duì)墻腳進(jìn)行加固。(2)對(duì)下一個(gè)2#洞室的上方進(jìn)行超前支護(hù)，采用注漿法對(duì)地層進(jìn)行加固;在加固完成后，進(jìn)行永久與臨時(shí)初支的施工，盡早封閉成環(huán)，并利用鎖腳錨桿對(duì)墻腳進(jìn)行加固。(3)待支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定以后，將臨時(shí)的仰拱支撐結(jié)構(gòu)拆除，開(kāi)始對(duì)下一個(gè)洞室，即3#洞室進(jìn)行開(kāi)挖施工，將支撐拆除后立即進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖距離和拆除距離一一對(duì)應(yīng)，然后進(jìn)行永久與臨時(shí)初支的施工，并盡早封閉成環(huán)。(4)待支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定以后，將臨時(shí)的仰拱支撐結(jié)構(gòu)拆除，開(kāi)始對(duì)下一個(gè)洞室，即4#洞室進(jìn)行開(kāi)挖施工，將支撐拆除后立即進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖距離和拆除距離一一對(duì)應(yīng)，然后進(jìn)行永久與臨時(shí)初支的施工，并盡早封閉成環(huán)。(5)以實(shí)際的監(jiān)控量測(cè)結(jié)果為依據(jù)在隧道的縱向進(jìn)行中隔墻的分段拆除，此時(shí)為保證隧道安全性和穩(wěn)定性，每層拆除的長(zhǎng)度應(yīng)控制在4m以內(nèi)。同時(shí)，及時(shí)對(duì)仰拱進(jìn)行澆筑施工，待仰拱部位的混凝土達(dá)到初凝以后對(duì)仰拱進(jìn)行填筑。(6)以實(shí)際監(jiān)控量測(cè)結(jié)果為依據(jù)，確定進(jìn)行二次襯砌施工的最佳時(shí)機(jī)，以此盡早形成完整的整體結(jié)構(gòu)。(7)中隔墻待主體結(jié)構(gòu)完成初支，且達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后即可拆除，在拆除中隔墻之前，要求拱頂實(shí)際下沉量以及周邊收斂量都不可超過(guò)0．2mm/d，在拆除過(guò)程中與拆除完成后，拱頂實(shí)際下沉量的增加值需要控制在6mm以內(nèi)，臨時(shí)鋼架的拆除需要分次進(jìn)行，每次不超出4m，并嚴(yán)格按照從上到下的順序進(jìn)行。(8)仰拱的施工必須伴隨開(kāi)挖跟進(jìn)，和下臺(tái)階開(kāi)挖面之間的距離按10m控制。根據(jù)施工中獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在初支收斂之后，盡早進(jìn)行二次襯砌的施工。在襯砌施工中，先對(duì)隧道斷面尺寸進(jìn)行檢查，根據(jù)檢查結(jié)果鋪設(shè)防水板與土工布，其中防水板需要無(wú)損掛設(shè)，將二襯襯砌的鋼筋布置并綁扎好后，臺(tái)車就位開(kāi)始混凝土澆筑施工。下臺(tái)階掌子面和二次襯砌之間的距離按30～50m嚴(yán)格控制。

3．1確定適宜的孔網(wǎng)參數(shù)

以爆破作業(yè)機(jī)理為依據(jù)，為了實(shí)現(xiàn)保證安全的目標(biāo)，應(yīng)將炸藥均勻的布置在巖體當(dāng)中，以此避免爆炸能量集中，起到降低爆破振動(dòng)強(qiáng)度的作用。對(duì)此，在爆破設(shè)計(jì)過(guò)程中需要確定適宜的孔網(wǎng)參數(shù)。

3．2確定適宜的裝藥結(jié)構(gòu)

對(duì)于裝藥結(jié)構(gòu)，它是指炮孔內(nèi)炸藥實(shí)際裝填情況，按不同裝填方式可細(xì)分成以下幾種:(1)耦合與不耦合;(2)連續(xù)與不連續(xù);(3)堵塞與不堵塞;(4)正向與反向起爆。針對(duì)以上需要從斷層破碎帶中穿過(guò)的情況，一般以不耦合裝藥為宜，炮孔和藥卷的直徑分別按照42mm、32mm嚴(yán)格控制，不耦合系數(shù)取1．3。炮孔中，將炸藥分為若干段，確保炸藥在爆炸后產(chǎn)生的能量可以在巖石內(nèi)均勻分布，盡可能縮短炮孔中未裝藥段長(zhǎng)度，以此增強(qiáng)實(shí)際的起爆效果。完成裝藥后，可使用黏土進(jìn)行填塞，進(jìn)一步保證起爆效果。此外，需要注意，當(dāng)采用反向裝藥時(shí)，需要將起爆的藥包置于炮孔最底部。

3．3確定適宜的炸藥單耗

對(duì)于炸藥單耗，它是爆破設(shè)計(jì)工作中對(duì)炸藥量進(jìn)行計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)之一，除了直接影響爆破的效果，還決定了爆破后振動(dòng)強(qiáng)度。如果炸藥單耗較高，將產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，沖擊波較大;而如果炸藥單耗較低，可能無(wú)法達(dá)到預(yù)期的破碎效果。因此，應(yīng)通過(guò)綜合研究與考慮確定適宜的炸藥單耗。

3．4嚴(yán)格控制爆破開(kāi)挖進(jìn)尺

本工程的開(kāi)挖進(jìn)尺為:在V級(jí)圍巖段，按照0．6～1．2m的進(jìn)尺進(jìn)行循環(huán)開(kāi)挖;在IV級(jí)圍巖段，按照1．0～1．5m的進(jìn)尺進(jìn)行循環(huán)開(kāi)挖;在III級(jí)圍巖段，按照2．0～2．5m的進(jìn)尺進(jìn)行循環(huán)開(kāi)挖;在II級(jí)圍巖段，按照2．3～2．8m的進(jìn)尺進(jìn)行循環(huán)開(kāi)挖。由于斷層破碎帶情況比較特殊，所以按V級(jí)圍巖的要求進(jìn)行控制，即按照1．0～1．5m的進(jìn)尺進(jìn)行循環(huán)開(kāi)挖。

3．5微差爆破

在一次爆破過(guò)程中，最大炸藥量和振動(dòng)強(qiáng)度兩者為正比關(guān)系，隨著一次爆破藥量不斷增加，產(chǎn)生的振動(dòng)逐漸增強(qiáng)。當(dāng)需要從斷層破碎帶中穿過(guò)時(shí)，通過(guò)對(duì)微差爆破的引用，增加適當(dāng)?shù)睦坠芏蝿e，并減少同段雷管實(shí)際藥量，以此降低振動(dòng)強(qiáng)度。

3．6確定適宜的掏槽孔藥量

掏槽孔會(huì)產(chǎn)生十分強(qiáng)烈的地震效應(yīng)，它在爆破后產(chǎn)生的振動(dòng)可以達(dá)到其它炮孔很多倍。這是因?yàn)樘筒劭妆�破過(guò)程中，其自由面很少，但夾制的作用卻很大，完成爆破后，可以為其它炮孔提供一定數(shù)量的自由面，降低夾制作用，使巖體受爆生氣體作用后產(chǎn)生的應(yīng)力及其分布均得到改變。對(duì)爆破地震效應(yīng)進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)對(duì)掏槽孔實(shí)際藥量進(jìn)行合理的選定及控制，此外也可通過(guò)自由面的創(chuàng)造來(lái)降低地震效應(yīng)。該隧道施工中，于斷層破碎帶將掏槽孔實(shí)際藥量嚴(yán)格限制在16kg之內(nèi)，取得了良好效果，有效保證了施工安全。

本隧道的開(kāi)挖施工范圍內(nèi)存在若干斷層破碎帶，于開(kāi)挖施工中若所選方法不合理，使爆破產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，將引發(fā)坍塌。因此，本工程制定了以上施工方法，并對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，保證施工安全，未產(chǎn)生坍塌事故。