軟弱圍巖隧道預(yù)留核心土法施工技術(shù)

1、    軟弱圍巖隧道預(yù)留核心土法施工技術(shù)    邱興憲摘要：以娘擁水電站引水洞2#洞為背景,本文分析了引起軟弱圍巖隧道坍塌的原因,闡述了核心土法施工的原理和施工方法,并提出了用超短臺(tái)階、超前支護(hù)、及時(shí)封閉、合理調(diào)整支護(hù)參數(shù)的核心土法施工防坍塌的措施。關(guān)鍵詞隧道；施工；原理；技術(shù)；控制；措施；理念；中圖分類(lèi)號(hào)：tu74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：引言近年來(lái)，軟弱圍巖隧道事故頻繁發(fā)生，不但造成了財(cái)產(chǎn)損失和工期延誤，而且造成了較大的人員傷亡和巨大的社會(huì)影響。軟弱圍巖地質(zhì)條件復(fù)雜，施工工序繁多，工藝要求嚴(yán)格，技術(shù)含量高。如果能認(rèn)清軟弱圍巖“變形與坍方的發(fā)展過(guò)程和

2、變化規(guī)律”，嚴(yán)格執(zhí)行“三超前、四到位、一強(qiáng)化”的施工方針，完全能夠避免軟弱圍巖隧道事故的發(fā)生，確保施工安全。一、工程概況娘擁水電站位于四川省甘孜州鄉(xiāng)城縣，水電站引水洞全長(zhǎng)15.4km,馬蹄形，寬5.2m,高7.45m。該隧道為有壓隧道，地質(zhì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，裂隙水豐富，圍巖為變質(zhì)砂巖、板巖，遇水成泥狀。隧道時(shí)常發(fā)生突水、突泥、坍塌掉塊現(xiàn)象，自穩(wěn)能力極差。易發(fā)生滑坍方，一旦坍方可能形成連鎖變形，不斷擴(kuò)大。軟弱圍巖隧道施工當(dāng)中比較常見(jiàn)塌方，一旦發(fā)生塌方不但帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失還給施工增加了比較大的困難，所以預(yù)防隧道塌方非常重要。施工隊(duì)伍在進(jìn)入到軟弱圍巖施工的時(shí)候，需要對(duì)地質(zhì)情況有比較深入的認(rèn)識(shí)，依照地質(zhì)情況合

3、理地安排施工進(jìn)度與施工方法，全面預(yù)防塌方的出現(xiàn)。定期地對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，灌輸安全意識(shí)，讓施工人員認(rèn)識(shí)到塌方對(duì)安全、工程質(zhì)量有直接的影響，堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化的流程來(lái)施工，培養(yǎng)施工人員好的行為習(xí)慣。施工過(guò)程中堅(jiān)持“不坍就是進(jìn)度”的思想，樹(shù)立施工安全與質(zhì)量保障意識(shí)。避免塌方，還需要我們?cè)谑┕み^(guò)程中強(qiáng)化施工技術(shù)，嚴(yán)格施工紀(jì)律，規(guī)范施工管理，認(rèn)真落實(shí)技術(shù)交底，做好地質(zhì)情況的超前預(yù)報(bào)工作。二、軟弱圍巖隧道地質(zhì)工程的特點(diǎn)2. 1 地質(zhì)特點(diǎn)軟弱圍巖主要指的是第四系全新、中更新、更新統(tǒng)的坡殘積土部分，涵蓋江河湖岸和池塘沖積、淤積層、人工雜填土、溶洞充填物等。它們普遍都有著流滑、蠕變、膨脹、濕陷等不穩(wěn)定的特點(diǎn)。2. 2

4、 工程特性軟弱圍巖被擾動(dòng)之后，它自身的穩(wěn)定能力還會(huì)降低，軟弱松動(dòng)的范圍會(huì)加大，圍巖的壓力不斷增大，恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的耗時(shí)也比較長(zhǎng)，支護(hù)以及襯砌結(jié)構(gòu)因受到圍巖的壓力很容易引起變形、下沉等危害。由于軟弱圍巖本身具有穩(wěn)定性差，容易滑塌等特點(diǎn)，工程洞口段若拉槽施工就非常容易導(dǎo)致相當(dāng)大范圍的牽連性滑動(dòng)，使得工程施工進(jìn)洞比較困難。若在洞內(nèi)施工，也會(huì)因圍巖的承載力不夠，會(huì)使支護(hù)結(jié)構(gòu)下沉，同時(shí)圍巖的穩(wěn)定性比較差，可能會(huì)出現(xiàn)坍塌等危險(xiǎn)現(xiàn)象，給安全施工增加了很大的困難。因軟弱圍巖的自穩(wěn)時(shí)間比較短暫，需要采取化大為小和分部施工的方法。軟弱圍巖的地質(zhì)比較復(fù)雜，施工時(shí)，需要隨時(shí)根據(jù)具體地質(zhì)情況作出施工方法調(diào)整。軟弱圍巖的

5、施工環(huán)境給人極度的精神壓力，施工風(fēng)險(xiǎn)極度大，給施工隊(duì)伍最嚴(yán)峻的考驗(yàn)。三、核心土法工藝原理和特點(diǎn)隧道的核心土開(kāi)挖法是以弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖留核心土為基本模式，分上、中、下三個(gè)臺(tái)階七個(gè)開(kāi)挖面，各部位的開(kāi)挖與支護(hù)沿隧道縱向錯(cuò)開(kāi)、平行推進(jìn)的隧道施工方法。如圖1所示臺(tái)階法分類(lèi)示意圖。為臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖法具有下列技術(shù)特點(diǎn)：圖11施工空間大，方便機(jī)械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)。部分軟巖或土質(zhì)地段可以采用挖掘機(jī)直接開(kāi)挖，工效較高。2在地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，便于靈活、及時(shí)地轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法。3適應(yīng)不同跨度和多種斷面形式，初期支護(hù)工序操作便捷。4在臺(tái)階法開(kāi)挖的基礎(chǔ)上，預(yù)留核心土，左右錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖，利于開(kāi)挖工作面穩(wěn)

6、定。5當(dāng)圍巖變形較大或突變時(shí)，在保證安全和滿(mǎn)足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時(shí)間。本隧道施工時(shí)遇水情況下采取了微臺(tái)階法施工,無(wú)水時(shí)采取短臺(tái)階法施工。取得了良好效果。四、預(yù)留核心土法施工技術(shù)1、 三臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖法施工應(yīng)符合下列要求：以機(jī)械開(kāi)挖為主，必要時(shí)輔以弱爆破；弧形導(dǎo)坑應(yīng)沿開(kāi)挖輪廓線(xiàn)環(huán)向開(kāi)挖，預(yù)留核心土，開(kāi)挖后及時(shí)支護(hù)；其他分步平行開(kāi)挖，平行施做初期支護(hù)，各分部初期支護(hù)銜接緊密，及時(shí)封閉成環(huán)；仰拱緊跟下臺(tái)階，及時(shí)閉合構(gòu)成穩(wěn)固的支護(hù)體系；施工過(guò)程通過(guò)監(jiān)控量測(cè)，掌握圍巖和支護(hù)的變形情況，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和預(yù)留變形量，保證施工安全；完善洞內(nèi)臨時(shí)防排水系統(tǒng)，防止地下水浸泡拱墻腳基礎(chǔ)。2、三臺(tái)

7、階預(yù)留核心土開(kāi)挖法施工工藝 三臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖法可分為以下主要步驟：上部弧形導(dǎo)坑環(huán)向開(kāi)挖，施做拱部初期支護(hù)；中、下臺(tái)階左右錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖，施做墻部初期支護(hù)：中心預(yù)留核心土開(kāi)挖、隧底開(kāi)挖，施做隧底初期支護(hù)。每部開(kāi)挖后均應(yīng)及時(shí)支護(hù)，隧底初期支護(hù)后應(yīng)及時(shí)施做仰拱，盡早封閉成環(huán)。3、施工步驟第1步，上部弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖：在拱部超前支護(hù)后進(jìn)行，環(huán)向開(kāi)挖上部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土，核心土長(zhǎng)度宜為35米，寬度宜為隧道開(kāi)挖寬度的1/31/2。開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1米，開(kāi)挖后立即初噴35cm砼。開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，架設(shè)鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下

8、傾角45°打設(shè)鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度。第2、3步，左右側(cè)中臺(tái)階開(kāi)挖：開(kāi)挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1m，開(kāi)挖高度一般為33.5m，左右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)23m，開(kāi)挖后立即初噴35cm砼，及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角45°打設(shè)鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度。第4、5步，左右側(cè)下臺(tái)階開(kāi)挖：開(kāi)挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過(guò)1m，開(kāi)挖高度一般為33.5m，左右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)23m，開(kāi)挖后立即初噴35cm砼，及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長(zhǎng)鋼架，如有必

9、要可在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角45°打設(shè)鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復(fù)噴砼至設(shè)計(jì)厚度。第6步，上中下臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖。第7步，隧底開(kāi)挖：每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺長(zhǎng)度宜為23m開(kāi)挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)，完成兩個(gè)隧底開(kāi)挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱，仰拱分段長(zhǎng)度宜為46m。三臺(tái)階預(yù)留核心土開(kāi)挖法的初期支護(hù)由噴射混凝土、錨桿（管）、鋼筋網(wǎng)和鋼架等組成，各部分聯(lián)合受力。初期支護(hù)應(yīng)在開(kāi)挖后立即施作，以保護(hù)圍巖的自然承載力。4、仰拱施工 隧底開(kāi)挖應(yīng)采用全幅分段施工，上面鋪設(shè)仰拱棧橋，每循環(huán)開(kāi)挖長(zhǎng)度宜控制在23 m。當(dāng)仰拱施工滯后下部臺(tái)階開(kāi)挖面3040m時(shí)，應(yīng)停止前方工作

10、面開(kāi)挖或短距離跳槽進(jìn)行隧底開(kāi)挖。短距離跳槽的次數(shù)不得多余3次，每次跳槽間隔不得大于10 m。隧底開(kāi)挖后，應(yīng)及時(shí)清除虛渣、雜物、泥漿、積水，立即初噴35 cm厚混凝土封閉巖面，按照設(shè)計(jì)要求安裝仰拱鋼架，復(fù)噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度，使初期支護(hù)及時(shí)閉合成環(huán)。仰拱應(yīng)超前拱墻襯砌，每循環(huán)澆筑長(zhǎng)度宜為46 m，仰拱應(yīng)采用浮放模板支架成型。仰拱混凝土應(yīng)分段全幅澆筑，一次成型，不留縱向施工縫，仰拱施工縫和變形縫應(yīng)設(shè)置止水帶。仰拱表面應(yīng)平順，不積水。仰拱填充混凝土應(yīng)在仰拱混凝土終凝后澆筑，澆筑前應(yīng)清除仰拱表面的雜物和積水，連續(xù)澆筑，一次成型，不留縱向施工縫。仰拱填充表面坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)平順、排水通暢、不積水。結(jié)束語(yǔ)軟弱圍巖隧道施工因地質(zhì)的特性與工程特性，必然給施工的安全控制、工程質(zhì)量控制、工程進(jìn)度控制以及效益控制帶來(lái)比較大的難題。軟弱圍巖隧道施工一般需要根據(jù)實(shí)際工程情況，靈活采用施工方法，重點(diǎn)控制好各個(gè)施工技術(shù)階段的難點(diǎn)。堅(jiān)持在確保施工安全的情況下，最大限度地發(fā)揮施工人員的施工技術(shù)水平與施工機(jī)械的最大性能，實(shí)現(xiàn)安全與效益的雙贏(yíng)局面。隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，相信會(huì)有更多更好的施工防塌方辦法、爆破技術(shù)以及防排水材料應(yīng)用到軟巖隧道施工當(dāng)中來(lái)，為解決軟弱圍巖施工帶來(lái)便利。參考文獻(xiàn)1 鄭聯(lián)偉，羅雪峰 軟弱圍巖隧道施工技術(shù)j. 中國(guó)水運(yùn)，2010，( 1) : 172 173.