膨胀性辉绿岩施工技术

1、膨胀性辉绿岩施工技术一、膨胀性围岩概述膨胀岩的膨胀取决于两方面因素，一是内因：主要包括岩石成分（矿物成分、化学成分和粒度）、天然含水量和湿度状况、胶结程度等三种，这些决定了膨胀岩膨胀能力和膨胀潜势的大小；二是外因：工程活动造成膨胀岩的水分得失和内应力、强度变化等，它决定了膨胀岩的实际膨胀程度。膨胀性辉绿岩膨胀的实质是由所含粘土矿物的亲水性造成的。蒙脱石具有巨大的膨胀能力；其次是伊利石；而高岭石的膨胀能力最弱，几乎不具膨胀性。另外，软岩的膨胀还与这些粘土矿物的含量有直接而密切的关系。以往研究成果表明：当蒙脱石含量达7%以上或伊利石含量达20%以上时，软岩即具有明显的胀缩特性，且其含量愈高，胀缩率

2、愈大。膨胀性围岩有以下两大特点：超固结性干缩湿胀性二、辉绿岩工程地质特性1、在膨胀性地层中开挖隧道，增加了临空面，应力二次分配，引起应力释放，产生卸载膨胀，开掘后将产生较大的塑性变形，易造成掌子面软弱围岩失稳，引起掉块和坍塌；2、隧道开挖后，为地下水疏散形成通道，使得储存在地层围岩中地下水聚集在开挖面上，膨胀性围岩吸入地下水和施工用水而发生膨胀，岩体结构被破坏，由块间联结变为裂隙结合，甚至成为散结构，强度完全丧失，破坏围岩的稳定性。若隧道围岩在膨胀应力未完全释放的的情况完成初期支护或二次衬砌封闭，会破坏支护结构类型，造成隧道支护或者衬砌结构破坏开裂变形，甚至发生坍塌。围岩失水后收缩,膨胀应力随

3、即消失,但因膨胀对结构造成的破坏已成型,损失不可避.三、膨胀性辉绿岩的施工考虑到辉绿岩遇水膨胀，失水收缩的特性，总的施工原则：“加固围岩，改善洞形，先柔后刚，先放后抗，变形留够，底部加强”24字方针。膨胀性围岩隧道施工，首先查明膨胀产生的原因，测定围岩贮存的应力大来确定相应的施工方法及支护参数。开挖前堵水，切断造成膨胀岩中亲水分子吸水膨胀；开挖后有效释放膨胀应力，并对围岩进行加固，减少或消减对隧道安全的威胁。具体措施为：根据检测的辉绿岩的膨胀程度，优化衬砌结构，加强支护抗变形性，留足变形量；加强超前堵水和初期支护背后二次堵水效果；施做长锚杆加固围岩，抑制塑性区围岩的承载力，并把塑性区围岩同弹性

4、区稳定围岩连接起来；施做应力释放孔，释放部分膨胀应力；调整施工工法，及时封闭仰拱，初期支护及早成环受力，在变形基本稳定的情况下及时施做二次衬砌。四、工程技术措施在膨胀性围岩的应用某条客货共线铁路，某隧道某段落设计为花岗岩地层，弱风化花岗岩，为n级围岩，在施工遇到辉绿岩，为全风化的粉末状的软岩，呈紧密结构。开挖爆破后，未见地下水，岩面干燥，稳定性较好，在完成初期支护后3-4天，初期支护表面出现渗水到滴水成线，监控量测显示围岩变形发生突变，变形量有12cm/天,后变形继续增大。遂对围岩的膨胀性指标进行检测，发现围自由膨胀率为74-81%,蒙脱石含量为27.1731.05%,阳离子交换量为325.7

5、8-359.68%，判断为中等膨胀围岩。对该段围岩按照膨胀性围岩理念重新进行设计。1、衬砌结构优化根据对辉绿岩的膨胀性指标的检测（见下表），设计院对膨胀性辉绿岩衬砌结构进行了特殊设计，在确保现有衬砌净空断面一致的前期下，优化初期支护措施，改善衬砌结构，并加深了仰拱深度，并做技术处理措施，抑制仰拱变形。初期支护采用H175型钢支撑，间距60cm；全环设小25中空注浆锚杆，长5m,间距为80cmx60cm；C25钢钎维喷射磴，厚30cm,钢钎维每立方加50kg;预留沉落量30cm,C35钢筋混凝土，拱墙厚70cm,仰拱厚80cm,仰拱有别于正常段断面设计，加深至3m,并在仰拱初期支护与围岩之间设置

6、30cm厚级配碎石层，为缓冲层，弱化围岩膨胀压力。对二次衬砌钢筋进行加强设计，采用双层钢筋，主筋为小25,间距20cmo2、施工工法的调整针对辉绿岩的特性，根据前期的监控量测资料显示，围岩开挖暴露后1周内变形较大，尽早施工仰拱拱架，将拱架封闭成环。施工工法采用三台阶法施工，上、中台阶长度为5ml仰拱距离掌子面不超过25ml仰拱每完成6m,成型一段，在初期支护基本稳定的情况下，及时施做二次衬砌混凝土。3、超前预注浆拱部设小42超前小导管，长5m,纵向间距3.5m。超前导管管采用劈裂注浆，注浆压力抗压1.5MPa的小50钢丝管，注浆采用1:1的水泥单液浆，水灰比到1:0.50.7。对超前小导管管口

7、进行改进，达到劈裂注浆的目的。4、长锚杆加固设计采用为了长锚杆，施工后由于没有足够的时间让围岩变形收敛稳定，施作外衬，充分发挥长锚杆的作用，让其充分受力。全换设计锚杆长5m,间距为80cmx60cm,的小25中空锚杆，锚杆尾部设拱形垫板，在锚杆末端预留0.3m长的自由端，在自由端施加预应力张拉。5、应力释放孔在对初期支护背后采用1：1的水泥浆注浆完成后，在隧道初期支护表面，沿隧道径向方向钻小150的膨胀应力释放孔，应力释放孔间距为2m（环向）*1m（纵向），孔深7m,梅花形布置。既可释放部分围岩膨胀应力，同时还可作为地下水排水通道，减弱围岩的膨胀应力对初期支护结构的破坏。6、围岩监控量测1）围岩拱顶沉降和净空收敛量测2）再初期支护背后合围岩之间监测围岩膨胀应力的大小3）拱架的应力监测7、防底鼓的处理措施1）仰拱加深，比常规V级围岩的仰拱深度加深1m,仰拱厚度调整为3m。2）采用长锚杆加固底部围岩。在仰拱部位设置5m长的小25中空锚杆，锚杆环向间距80cm,纵向间距60cm并注浆加固，以增加岩体的强度和整体性。3）施工期间及时施作仰拱。膨胀性围岩隧道在施工期间及时施作仰拱，使支护尽早形成闭合结构，同时防止水流浸泡基底。五、体会经过对变更前后的围岩监控量测，发现按照常规隧道设计施工后收敛达42cm,按照变更设计参数施工后，最大收敛控制在10.45cm，底板无