探析隧道的超新掘進技術論文

　　1工程簡介

　　黃土夾礫石、粉土互層黃土夾礫石、粉土互層其表現形式為:頂層為松散土層包夾礫石和強風化松散巖層、下層為中弱風化巖層。圍巖拱部極不穩定，開挖過程中拱部漏斗狀大方量坍塌、超挖，松散巖體壓迫超前小導管，小導管達到剛度極限時出現“掛門簾”現象。泥砂巖互層泥砂巖互層該種圍巖表形式為:水平軟硬層巖體強度差異大，硬層需爆破施工、軟層可自然剝離;洞身內圍巖節理裂隙發育、結構松散、裂隙水發育侵蝕拱腳處軟弱圍巖;互層中破碎軟弱夾層在洞身分為內分布多變，或分布于頂層、或分布于墻身、或分布于拱腳。施工危害:超挖嚴重，圍巖自穩性差，系統錨桿的力學性質不能有效發揮，初期支護后沉降急劇收斂。

　　2各種水平互層地質條件下隧道實施方案和施工方法

　　總體施工原則針對進出口地質狀況差異并結合工期要求，把高樓隧道進出口獨立劃分為2個工點，采取雙向對打的方式施工。由于隧址區內地質狀況差異較大，故采用超前地質預報方法對未開挖圍巖進行一定范圍的判斷以指導施工;另外整個施工過程實施動態管理監控、動態調整的措施對整個施工過程進行跟蹤、優化。沖溝淺埋段施工工況由于該淺埋段地質情況較為單一拱部為老黃土，土石交界線位于上臺階拱腳以上，拱頂以下2．2m，且施工前期勘測等準備充分，該段淺埋段順利通過，其監控量測反應初期支護收斂為正常水平。繪制剖面圖進行地表勘測，繪制剖面圖，描述相對位置關系及隧道埋深超前支護雙層層疊式小導管，長3．5m(有效長度2m，搭接長度1．5m)，不注漿(注:注漿漿液對黃土圍巖作用效果不明顯且容易侵蝕圍巖，加劇其濕陷效應開挖掘進開挖掘進采用上下斷面正臺階法施工，上導單循環進尺為0．8m的單榀拱架間距;其上臺階采用人工結合機械開挖的方式掘進，下臺階爆破時為減小爆破震動的破壞:一方面嚴格控制裝藥量實施松動爆破;，另一方面在開挖輪廓線內設置80cm間距60mm減震孔。4)支護除采用設計的棚架結構和噴射混凝土初期支護外，還做了以下優化，減少洞身收斂、沉降;在上臺階拱腳處施作擴大鋼板，增大拱架受力面，減小拱架自重對軟土圍巖壓強，增大鎖腳剛度;鎖腳由原設計的25mm鎖腳錨桿變更為剛度更大的42mm鎖腳錨管。

　　3爆破原則

　　開挖掘進首先，針對強、弱風化巖層的交界線在洞身內從上導拱腳至拱頂呈緩慢攀爬分布的現象改變開挖方法:隨著強、弱風化巖層的交界線的攀升依次采用“正臺階法”、“三臺階法”、“微臺階法”開挖，其中臺階數目的不同取決于圍巖巖性的變化，最頂層的臺階圍巖最為松散，穩定性最差，抗擾動性越差，因此臺階從上到下依次采用人工掏掘—支護、松動爆破—支護、鉆爆—支護的方法施工;改變一次進尺長度，每循環只按單品拱架間距進尺，嚴格控制超前小導管的搭接長度，保證小導管在有效空間內發揮其預支護作用。爆破原則及施工松動爆破針對土石結合部處的風化圍巖施工，施工中有效利用風化節理，對圍巖進行切割，同時控制炸藥用量，實現弱爆破、小擾動效果，爆破完成機械扒渣自然成拱;鉆爆針對弱風化的穩定層圍巖施工。超前支護對于頂層出現黃土夾礫石、粉土互層的圍巖采取了調整超前支護施工的方法:超前支護由原來的單層小導管變為雙層小導管，注漿漿液由水凝漿變為水泥-水玻璃雙液漿(水泥∶水玻璃=1∶1，體積比)，使拱部黃土夾礫石和粉質黏土層形成一定厚度的環狀固結區，加強超前支護效果，防止拱部坍塌涌方形成大方量超挖，初期支護針對拱腳處為黃土或松散強風化巖的圍巖，施工中對初期支護作以下調整，防止拱腳因承載力不足導致拱頂沉降急劇;設置拱腳擴大鋼板，拱架安裝時擴大鋼板嵌入巖體;同時每根系統錨桿尾部均加工成“L”形，與拱架扣焊，使之總體上形成的棚架結構，并與圍巖形成一體，能有效約束其塑性形變超前支護開挖后拱部超前錨桿全部裸露在外，拱部松散圍巖全部剝離，超前錨桿沒有發揮其支護作用。爆破效果以拱架圓弧100cm間距布設測點，測量垮塌超挖值超前錨桿由于拱部圍巖松散破碎，爆破擾動后穩定性差，如不預先固結勢必性形成開挖后錨桿裸露失去支護效果的現象，因此結合施工反饋結果和對拱部圍巖的認識，調整超前錨桿施工:超前錨桿改為超前中空注漿錨桿，注漿采用水泥-水玻璃雙液漿(1∶1);錨桿總數不變，原則為破碎處加密，整體性好處減少。開挖掘進開挖進尺由一次2榀拱架進尺調整為一次1榀拱架進尺。爆破爆破針對拱部松散破碎圍巖加密炮眼布設，割斷節理裂隙的徑向發展，控制超挖，同時根據破碎情況選擇裝藥量，裝藥量調整為:Q=0．8(加密后炮眼間距+設計炮眼間距)注:上式中炮眼間距為砂巖松動爆破設計值，實際施工中根據不同巖性實行動態調整初期支護。初期支護主要考慮為增加對拱部圍巖塑性變形的約束;其中拱部系統錨桿施工由砂漿錨桿改為中空注漿錨桿，注漿漿液采用水泥-水玻璃雙液漿(1∶0．75在有效的漿液擴散半徑內，錨桿與圍巖短時間內固結)。