大纵坡隧道斜井施工技术探讨范文

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《北方交通》2014年第五期

1斜井多种地质条件下隧道开挖及支护施工采取的技术措施

1.1隧道断层、破碎带段落的开挖、初期支护施工技术

1.1.1加强超前地质预报由于斜井地质复杂多变，突变性极强，不可预测性大，因此采用TGP206型隧道地质超前预报系统对前方围岩进行长短波结合的预报探测。可以更好地预测前方围岩，有效地指导施工。

1.1.2采取“弱爆破、短进尺”的开挖方式加强施工组织管理及隧道爆破技术交底，特别是要分析大纵坡对开挖作业产生的不利因素，并制定相应的应对措施，各工序有序跟进，相互衔接。由于斜井纵坡大，若按正常隧道施工的爆破方法进行开挖，爆破效果较差，且容易产生超挖及塌方，因此在围岩较差段落采用局部爆破、挖掘机开挖、人工修边相配合的方式，根据实际情况调整炮眼间距及装药量，减少开挖时对围岩的扰动。同时，在进行开挖作业时若因施工组织中开挖、支护方式与实际开挖围岩情况不相适应，及时调整支护参数，遵循“岩变我变”的隧道施工方针。斜井在施工中，曾多次出现小型塌方。总结经验教训后，及时对开挖方式及时进行调整，采取超短距离三台阶预留核心土法开挖，上导开挖高度不大于2m，台阶长度3～4m。中导开挖高度视上部土体厚度而定，台阶长度5～7m。下导与仰拱的距离不超过5m，二衬紧跟。预留核心土法对围岩扰动较小，并能很好地应对大纵坡的影响，保证了开挖施工的安全性。

1.1.3加强超前支护斜井施工遭遇断层、破碎带后，即使仅用挖掘机进行开挖，依然会出现坍塌甚至塌方，特别是在K0+320、K0+337、K0+342段三次连续大型塌方之后，围岩由最初塌方时的软弱破碎夹层，整体性稍好的微风化紫苏辉长麻粒岩，夹层裂隙发育，变为全－强风化紫苏辉长麻粒岩，夹片麻岩，围岩极易破碎，连接性极差，整体性差，围岩裂隙极为发育。由于斜井超大纵坡的影响，开挖完成后，围岩自稳性差，前方围岩受挤压与剪力明显，根据围岩情况，加强支护，及时调整支护参数。针对斜井围岩情况，施工中采用多层小导管作为超前支护系统，小导管参数为:Φ42×4mm小导管，长度为4.5m，环向间距30cm，外插角10°，每层33根，在每次初支施做一层小导管。由于部分段落多层小导管超前支护系统效果不理想，在现场勘查后，经研究协商，在Ⅴ级浅埋的支护参数基础之上加强隧道在开挖工程的预支护系统，即加设超前管棚预注浆支护。具体施工方案如下:(1)管棚布置图图1预注浆横断面图(2)管棚施工说明①管棚设计参数钢管规格:热轧无缝钢管Φ75mm，壁厚8mm;管距:环向间距30cm;管棚夹角:1～2°，方向与路线平行。②管棚施工配备管棚机，钻进并顶进管棚钢管;管棚施工应先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可作为检察管，检查注浆质量;钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，钢管接头应错开。③注浆参数水玻璃取1∶0.5～1∶1;水灰比取1∶1～0.5∶1;注浆压力:初压0.5MPa～1MPa，终压2MPa;水玻璃模数:n=2.4～3.4，玻美度Be''''=30～40。④注浆前应先进行压浆现场试验，注浆参数应通过现场试验根据实际情况而定，以利施工。⑤注浆结束:进浆量小于20～25L/min;注浆压力逐步提高，达到终压后稳定10min以上。⑥完成管棚注浆后，在管棚支护环的保护下，按设计的施工步骤进行开挖。⑦管棚内钢架之间通过连接筋焊接牢固，连接筋长60cm，环向间距100cm。在施做中管棚后，可以在隧道的洞顶产生一个较为牢靠的临时棚架，极大地提高了隧道拱顶开挖后掌子面围岩的稳定性，有力地保证了施工的安全。

1.2涌水段开挖、初期支护施工技术

斜井自K0+202开始，两侧围岩连接性差，夹层裂隙发育，且存在大量地下水，出水状态为淋雨状，局部为喷涌状。出水量由开始时的1000m3/d增加到2000～2500m3/d。2011年6月6日以来，斜井洞内涌水量急剧增加，又由2000～2500m3/d增加至3000～4000m3/d。通风井的坡度为－14.36%，大量洞体渗水都集中在开挖断面，给施工造成极大的安全隐患;同时，在已支护好的初支表面也有大面积不规则的渗水、涌水，对将来二衬的防排水是一个很大的隐患，对此，采取以下措施进行施工。

1.2.1开挖前堵水，初期支护完成后，初支表面径向注浆针对斜井大量涌水的问题，以“‘防、排、堵、截’相结合，因地制宜，综合治理”为原则，采取“以堵为主，限量排放”的方法进行综合治理。施工中采用在初支表面进行小导管径向注浆的方式堵水与引水。具体操作过程如下:(1)注浆孔按浆液扩散半径R=2.0m计算布设，注浆孔呈梅花型布置，孔口环向间距约150cm，纵向间距200cm。单孔注浆深度4.0m，断面布置注浆孔12个，注浆总长约48m，平均每延米注浆孔6个，注浆总长约24m。(2)注浆孔采用风机钻孔，方向为隧道断面径向，孔径为50mm，比小导管外径大10mm。钻孔孔位最大允许偏差为50mm，钻孔偏斜率最大允许偏差为0.5%。

1.2.2三级平台、二级抽水、施作截水沟对于洞内积水，施工时采用“三级平台、二级抽水”的方式力求将洞内积水排出洞外，方便施工，杜绝安全隐患。三级平台:掌子面积水区为第一平台、洞内缓冲坡段集水箱为第二平台、洞口集水箱为第三平台。二级抽水:将掌子面积水抽到洞内缓冲坡段为一级抽水，将缓冲坡段集水箱内积水排除洞外为二级抽水。设备配置:掌子面积水区设置3台55kW水泵(视水量大小，酌情增减)，缓冲坡段集水箱设55kW水泵一台、22kW水泵一台及55kW增压泵一台，集水箱规格为4m(长)×2m(宽)×1.5m(高)，各级平台间安装Φ90PVC管两条及一条消防软管作为备用管。抽水方案:在各工序开始之前，先将掌子面积水区内的积水利用3台55kW水泵抽到缓冲坡段集水箱内，待集水箱内水超过2/3时，再利用集水箱内的水泵及增压泵将集水箱内的水排出洞外。由于斜井超大纵坡的影响，水泵压力不足，因此设置增压泵增加压力，避免出现积水回流现象。施作截水沟:大纵坡不仅给施工带来极大不便，对洞内地下水也起到了“引导”作用，大量渗水在纵坡的影响下流向掌子面附近，为抑制水流流向掌子面，施工时在仰拱内每隔100m施作一条深50cm截水沟，拦截流向掌子面的渗水。为保证行车的安全，截水沟上铺设2cm厚钢板，保障车辆行驶不受影响。

2结论

本文通过对大梁山隧道在复杂地质情况下大纵坡通风斜井开挖、支护、排水等各种施工工艺的探讨和介绍，为类似斜井的施工总结了经验，具有极为重要的参考价值。

作者：潘俊明单位：山西省交通建设工程质量检测中心