鐵路工程施工資料-膨脹性圍巖隧道施工

1、模塊編號：S4005膨脹性圍巖隧道施工1.概述 在膨脹性地層中開挖隧道、巷道或地下洞室，常常可以見到圍巖因開掘而產生變形，或者因浸水而膨脹，或因風化而開裂等現(xiàn)象，使設置在膨脹性圍巖中的隧道或地下洞室的洞壁發(fā)生位移，導致圍巖失穩(wěn)，襯砌破壞。膨脹性圍巖的基本特征，歸納起來表現(xiàn)在以下三個方面。1.1 圍巖的應力比高。即P0/Ra，P0地應力，Ra圍巖的抗壓強度。由于膨脹性圍巖是有原始地層的超固結特性，使圍巖中儲存有較高的初始應力，當隧道或地下洞室開掘后，引起圍巖應力釋放，強度降低，產生卸載膨脹，因此圍巖常常具有明顯的塑性流變特征，開掘后將產生較大的塑性變形。1.3脹縮效應的力學特性。膨脹圍巖因吸水而

2、膨脹，失水而收縮，巖體干濕循環(huán)產生脹縮效應。一是使圍巖體結構破壞，由塊間聯(lián)結變?yōu)榱严督Y合，甚至成為散結構，強度完全喪失，導致圍巖壓力增大；二是造成圍巖應力變化，無論膨脹壓力或收縮應力，都將破壞圍巖的穩(wěn)定性，特別是膨脹產生的膨脹壓力將對增大圍巖壓力起疊加作用。2施工方法 膨脹性圍巖隧道施工，首先查明膨脹產生的原因，測定圍巖貯存的應力大來確定相應的施工方法及支護參數(shù)。 膨脹性圍巖的施工原則為“加固圍巖，改善洞形，先柔后剛，先放后抗，變形留夠，底部加強”24字方針。2.1加固圍巖。加固圍巖最有效的措施是支護的錨桿，錨桿長度應大于塑性半徑。錨桿長度越長，支護效果愈好，但錨桿太長時，工程造價加大，施工難

3、度高，且局部錨桿強度難以充分發(fā)揮；而錨桿太短則加固圍巖效果不好。當錨桿長度大于塑性區(qū)厚度時，可抑制塑性區(qū)圍巖的承載力，并把塑性區(qū)圍巖同彈性區(qū)穩(wěn)定圍巖連接起來。此時錨桿兩端相對位移較大，使錨桿充分受拉，從而提高錨桿對圍巖徑向支護的作用；反之當錨桿長度小于塑性區(qū)時，即全位于塑性區(qū)內，錨桿將隨著圍巖整體移動，圍巖仍有剪切滑移破壞的可能，錨桿兩端相對位移較小，削減錨桿對圍巖的支護作用。錨桿長度應大于塑性區(qū)厚度。（L1/L2=K=2/3，L1圍巖塑性區(qū)厚度，L2錨桿長度），圍巖塑性區(qū)通過巖石力學的卡斯特納公式，即多點位移計和聲波測式法對圍巖松動范圍來確定塑性區(qū)。2.1.1選用自進式錨桿對膨脹性圍巖施工較

4、為理想。常用進口邁式錨桿和國產GMC錨桿，其規(guī)格型號見下表。品 種邁 式GMC型號R25NR32NR32SR38NR25R27R32內/外徑(mm)14/2520/3215/3214/3813/2515/2718/32重量(kg/m)2.53.63.96.42.83.14.3規(guī)格(m) 2 、 3 、 4 、 6根據工程要求2.1.2采用預應力錨桿，為了使長錨桿施工后沒有足夠的時間讓圍巖變形收斂，施作外襯，充分發(fā)揮長錨桿的作用，讓其充分受力。用一塊1818cm，厚8mm的鋼板代替拱形墊板，在錨桿末端預留1m長的自由端，由自由端施加預應力張拉。2.2改善洞形。通過增大邊墻和仰拱曲率，使開挖斷面輪

5、廓形狀接近成園形，并表面圓順，開挖后支護形成環(huán)狀封閉結構。2.3先柔后剛。先放后抗，變形留足。采用長錨桿為主，輔以留縱縫的噴砼以及可縮式鋼架的柔性初期支護，并預留2545cm的預留變形量，待圍巖收斂到一定值后，施作厚度50cm以上的鋼纖維砼外襯，對圍巖進行剛性支護。2.4底部加強。底部仰拱加大曲率，并施作足夠強度，參數(shù)與拱墻一致，與拱墻襯砌的時差要短，要在一個月內施作。3施工工藝3.1長錨桿施工工藝 拱墻部分選用TU75A型水平鉆機，邊墻下部和底部選用YG40型鑿巖機。采用自進式錨桿。其工藝流程見下頁：3.2膨脹性圍巖施工流程圖見下頁：4.勞動力組織及進度指揮膨脹性圍巖隧道施工，與一般隧道作業(yè)

6、比較，支護量增加，每個工班增加長錨桿作業(yè)人員約20人，其余與常規(guī)隧道一樣。5.機械設備配置自 進 式 長 錨 桿 施 工 流 程備 料孔位放樣拱部邊墻上部選用TXU75A型水平鉆機接鉆桿鉆孔邊墻下部、底部選用YG40型鉆機配FJZ25A型巖柱架配合鉆孔達到設計深度退 出 鉆 桿成孔坍孔錨桿上鉆頭用鉆機導入人工將不帶鉆頭的錨桿送入錨桿插入達到設計深度注 漿機械與常規(guī)隧道一樣配備，增加長錨桿專用設備如下：設備名稱型 號孔 徑功 率（kW）鉆 機7655 TXV75A50894YG404055注漿泵M400475膨脹性圍巖隧道施工流程噴砼、格柵鋼架橫支撐長錨桿施工鋼筋網、二次噴砼下部開挖邊墻、底部長

7、錨桿網噴砼仰 拱邊墻、拱圈二次襯砌開 挖6.質量要點6.1在鉆桿的尾部接上水泵的送水管，利用鉆桿的中空部分將水送到鉆桿前面，從鉆頭的噴水孔噴出，將鉆孔中的碴子沖出，從鉆桿與孔壁之間返回孔口，排出。在鉆孔過程中，鉆孔的速率跟排碴有著很密切的聯(lián)系，如鉆仰角孔時，鉆孔的碴子能順利排出，鉆孔的速率就高，鉆俯角孔時，碴子排出困難，鉆孔速率低。6.2由于膨脹圍巖軟弱、破碎，鉆孔與送錨桿的間隔時間不宜太長，防止坍孔。宜鉆桿退出后，立即插入錨桿。若遇坍孔，錨桿采用鉆機送入，錨桿前面安裝鉆頭，重新鉆開坍孔部分，不再取出鉆頭。6.3錨桿注漿，待錨桿與輸出管連接好后先往注漿孔送水沖孔，待水由里向外返回孔口后即開始注

8、漿，漿液由錨桿中心進入孔底，從孔底返回孔口，待漿液流出后，封堵孔口，待注漿泵的壓力達到2MPa后，注漿才結束。6.4開挖后，應在較短的時間內，加固圍巖。配備較多的鉆機和勞動力，在較短的時間做完長錨桿。6.5分部開挖，在上半斷面開挖后，為使上半斷面初期支護形成封閉結構。加設108鋼管橫撐以取代臨時仰拱，以克服下斷面開挖后臨時仰拱失去底部圍巖的支撐，受力狀態(tài)惡化，對拱腳形成有效支撐。6.6二次襯砌與開挖面距離盡量縮短，襯砌應盡快形成環(huán)形封閉結構。7.安全措施7.1在膨脹性巖層中施工，要特別注意排水工作，避免水漫流；拱腳及墻腳應采取措施，不使積水，凡水流通過的土、石暴露地段應設置管道、木槽或漿砌片石水溝。7.2砼全部灌抵巖壁，對拱頂部位應特別注意搗固密實