鄂拉山隧道软弱富水破碎带施工技术

1、科技论文、技术总结申报表题 名鄂拉山隧道软弱富水破碎带施工技术作者姓名刘昌坤工作单位第四工程有限公司工程名称共玉公路职称、职务技术员工程完成时间/曾在何刊物发表或奖励/内容提要介绍了鄂拉山隧道出口施工中，采用小导管预加固地 层，布设锁脚锚管限制支护沉降施工方法及地下水引排、 复合衬砌、中心水沟设置的防排水措施，解决了施工地质 条件较差的难题。综合评价鄂拉山隧道采用三台阶开挖方法，留核心士以保持土 体的稳定，并施以灵活方便的小导管，通过小导管注浆加固 围岩，提高了围岩自稳性能，引排地下水减少了围岩坍塌， 控制了结构沉降，使鄂拉山隧道顺利通过了出口含水软弱 破碎带，给施工单位带来了较好的经济效益和

2、社会效益。.申报单位评审 意见及推荐等 级（盖章）2014年 月 日集团公司评审意见（盖章）年 月曰备注填报部门:制表人:鄂拉山隧道软弱富水破碎带施工技术刘昌坤（中铁二十一局集团第四工程公司）提 要介绍了鄂拉山隧道出口施工中，采用小导管预加固地层，布设锁脚锚管限制支护沉 降施工方法及地下水引排、复合衬砌、中心水沟设置的防排水措施解决了施工地质条件较 差的难题。关键词软弱破碎含水地层 小管棚 防排水中心水沟1工程概况鄂拉山隧道位于青海省海南州兴海县温泉乡,是共和一玉树国道主干线上的重要工程。 该工程为一次规划分期实施的一级汽车高速公路，左洞为二期工程，隧道全长4715m,断面净 宽11.1m,净

3、高7.18m,采用新奥法原理施工，复合式衬砌支护形式,设置隧道通风、照明、通 信、监控、安全等措施，施工难度大，技术标准高，工程量大，质量要求严格。2工程地质及水文地质鄂拉山地区主要为三叠系上统海相沉积碎屑岩、火山岩、火山碎屑岩组成；第三系为一 套内陆湖相沉积砂砾岩夹泥岩层；第四系中更新统冰水堆积地层、全新统坡洪积地层、全新 统的坡积物。测区属典型的高原大陆性半干旱气候,冬季气候寒冷漫长，多风雪，易成雪灾； 夏季气候凉爽短促，雨水较充足，中高山脉终年霜雪不断，降水分布地区差异明显，随地势 升高降水量增加，且降水主要集中在5-9月份，地下水属山区基岩裂隙水，基本受地质构造 控制，地下水来源系大气

4、降水,大都存在于断裂破碎、节理裂隙和不同岩体接触带附近，其富 水性较强，地表有大量积水坑，位于鄂拉山山顶及两坡面。出口段K304+500K304+600工程 地质较差，为全风化鞍山岩坡积土，塑性粘土，结构松散,易坍塌，属I类围岩，埋深160m,有遇 水成泥的特性，强度极低，自稳性极差，变形大,地层中地下水发育。3施工设计出口围岩破碎带按新奥法原理施工，初支采用I22钢拱架，4m长超前小导管，外插角 10 ,环向间距40cm,纵向间距240cm,另设环向系统锚杆,L=3m,环向间距1m,纵向间距80cm, 格栅支护，喷射砼厚28cm,三台阶法施工，由于在雨季施工，地下水,裂隙水渗透到土体内，围

5、岩含水量增大,承载力下降，围岩自稳能力降低，在水力冲刷下，产生涌水流泥,坍塌,掉块的 现象,拱顶沉降增大，给施工安全带来隐患。4施工方法为了加固围岩，治理地下水，经施工单位与设计单位多方比选，采用小导管超前支护，增 设锁脚锚管,先拱后墙开挖，及时封闭,勤量测，二衬紧跟的施工方式。411方案比选根据鄂拉山隧道施工情况，对地表环境要求不高，允许有一定的沉降，但要确保结构安全, 因此，四级围岩段采用两新奥法施工基本上分为全断面施工法、台阶施工法和分部开挖法几 个方面以及演变发展方式，每个工程由于其地质条件不同、环境影响不同以及工期和造价各 方面因素，需要选取比较合理的施工方法，显然，软弱地层不可能采

6、用全断面法施工。因此采 用台阶法，五级加强段采用三台阶七步法施工。412加固方式隧道施工超前支护应把隧道开挖线以外一定范围松散围岩加固，并与开挖面后方的支 护体系组成一体,以保证开挖面的围岩稳定。通过比较，初期支护选用中42mm小导管注浆加固地层，同时，初支由原来的140X140格 栅改为拱墙部为I22型钢，仰拱也为I22型钢支撑,喷设砼厚度由原来的24cm改为28cm。小导管施工优点为：比超前锚杆支护能力强大，通过注浆固结围岩，能提高围岩强度和自稳能力。比管棚简单易行，灵活方便不需要大型钻机机械,能根据地质条件及时调整。喷射砼与围岩和小导管拱架结合紧密，形成共同变形体，受力条件合理。注浆加固

7、地层，具有较好的防水性能减少由于水力冲刷引起地层松弛、变形和坍塌现 象。413小导管设计参数小导管采用中42钢管,L=3.5m长，前端做成尖锥状，梅花形开孔，间距810cm。加固范围:根据管棚整体作用效果，加固层要保证开挖施工的要求，拟注浆加固拱顶 及边墙外112m。外插角度:管棚外插角为10注浆压力为01MPa。导管布置:小导管环向间距40cm,纵向间距240cm,梅花型交错布置。414注浆材料注浆采用水泥一水玻璃双液浆加固地层，水泥为425#普通硅酸盐水泥，水灰比为1 : 1,水玻璃浓度为35Bez，模数为218,双液体积比1 ： 1 : 0.07,凝胶时间控制30秒 2分钟。扩散半径为1

8、8m,浆液凝固强度一天大于15MPa。415施工顺序沿开挖轮廓线环向打一圈中42mm注浆小导管,L=4m,环向间距40cm,纵向间距240cm, 外插角10，梅花形布置。管内注入水泥水玻璃双液浆超前加固围岩。上台阶开挖及初支。拱部左侧开挖并预留核心土，每循环进尺60cm,架设I22钢支撑, 钢支撑间距60cm,在每节钢支撑拱脚处打1组锁脚锚管，每组两根注浆固结，每根长3m,并与 钢支撑翼板焊接牢固，中6钢筋网网格20X20cm，用中22纵向连接筋联结，筋环向间距110cm, 搭接长度5cm，焊接牢固，再喷砼厚28cm。中部开挖及初支。开挖两侧弧形部位，每循环进尺60cm,架设I22钢支撑，在每

9、节钢 支撑拱脚处打一组锁脚锚管，每组两根注浆固结，每根长3m,并焊接牢固,中6钢筋网，网格20 X20, p 22纵向联结，筋环向间距110cm搭接长度5cm,焊接牢固，再喷砼厚28cm。下部开挖及支护。直墙处开挖，每循环进尺60cm,架设I22钢支撑，在每节钢支撑拱 脚处打一组锁脚锚管，每组两根注浆固结，每根长3m,并焊接牢固,中6钢筋网，网络20X20, 22纵向联结，筋环向间距110cm搭接长度5cm,焊接牢固，再喷砼厚28cm。仰拱开挖及初支。人工配合挖掘机分左右两部分进行，接仰拱钢架, 22纵向联结筋 环向间距110cm,并焊接牢固，搭接长度5cm,再喷砼厚28cm。达到初支封闭成环

10、。二衬仰拱及隧道衬砌。对于软弱大跨地层，隧道初支结构作完后，尽快施作隧道二衬 钢筋砼仰拱。本隧道由于临近已施工的右线，存在多次扰动和滑动现象，为保证结构安全，应 尽快完成隧道二衬工作，使其与初支共同承受围岩压力。5洞外排水511地表处理平整山体斜坡,填平积水洼地,把松散体夯实，然后喷射砼处理地表面，促使地表径流畅 通和排走。512地表水引排在山体斜坡上对流水来源进行引排，防止地表水大量汇集流渗到软弱地层。其做法是在 山顶隧道上方及影响范围内挖排水沟，使山坡上方的水经天沟流向隧道两侧。6结构防水形式隧道防水效果的好坏，是评价工程质量的一个关键因素,本隧道采用复合式衬砌方式，地 下水治理坚持“以堵

11、为主，堵排结合，因地制宜，综合治理”的原则,使隧道建成后，达到洞内 基本干燥无水的状态。本隧道拱部及边墙铺设弹性软管把地下水引排到底部，联通到隧道仰拱在两侧设置的纵 向排水管中，由于水量较大，设置纵向中心排水沟，纵向透水管和中心排水沟之间亦用160波 纹管联通，沿隧道方向每隔10m设置一条。然后在初支与二衬之间铺设无纺布和塑料防水板, 采用自动焊接技术，铺设范围为拱部和直墙段，防水板既起到防水作用,又使二次衬砌减少约 束力，防止二衬开裂。7监控量测隧道开挖过程中，进行拱顶下沉及收敛量测。从监测结果来看，拱顶沉降在上台阶开挖时 变化较大，而在仰拱封闭后变形减小，铺设二衬仰拱后,变形趋于稳定。实测

12、施工洞内收敛较 小，实测最大沉降值为5cm,在施工要求之内。8结论鄂拉山隧道采用三台阶开挖方法，留核心士以保持土体的稳定，并施以灵活方便的小导 管,通过小导管注浆加固围岩，提高了围岩自稳性能，引排地下水减少了围岩坍塌，控制了结 构沉降，使鄂拉山隧道顺利通过了出口含水软弱破碎带，给施工单位带来了较好的经济效益 和社会效益，其主要技术关键在于：软弱地层采用上三台阶开挖支护，应严格台阶长度，尽快封闭，以免造成大的变形。 施工中台阶长度严格控制在23m，使沉降大为减小。超前支护注浆，加固地层是切实可行的。小导管注浆法加固地层经济灵活，能根据地 质情况随时调节支护参数，保证施工安全。管超前，严注浆,短进尺，快支护,紧