八亩坪隧道断层破碎带安全快速掘进施工

八亩坪隧道断层破碎带安全、快速掘进施工1工程概况西康铁路八亩坪隧道为一级铁路单线隧道，坡度由西安端向安康端呈5.4‰的降坡。隧道全长2439m，从DK143+148～DK144+200达1052m均系断层破碎带，属Ⅱ类围岩。该断层破碎带为一压扭性断层，断层产状N70°～80°E/70°S，由东向西呈放射状。断层物质主要为：挤压千枚岩，碎裂灰岩及断层角砾。挤压千枚岩扭曲严重，压碎灰岩呈碎石状，断层角砾呈透镜状定向排列，断层内构造裂隙水发育，水量一般，断层物质风化严重，为Ⅲ级硬土，δ0=300KPa，Ф=35°～40°，由于构造影响，断层两侧节理发育，断层北侧主要节理有EW/60°S，SN/75°W，N40°E/32°N，间距0.1～0.3m。大多呈微张～密闭。断层南侧主要节理有N8°E/30°S，N80°W/60°S，EW/41°S，间距0.2～0.3m，呈微张状。桑树坪断层破碎带断面图2断层破碎带掘进实施性施工组织设计八亩坪隧道出口采用有轨运输，于98年10月进入该断层带施工。2.1超前支护对隧道断层破碎带，采用小导管作超前支护。小导管用Ф42钢管，每次施作长度4m。小导管沿开挖轮廓向外倾斜布置，间距为0.3m，外插角10°～15°，纵向搭接长1.0m。钻孔采用YT28型手持风钻施工，钻头直径Ф50，成孔后将小导管打入孔内。2.2开挖掘进、临时支护2.2.1弧形导坑开挖及支护①弧形导抗开挖该段断层破碎带采用短台阶法施工，台阶长3～5m。弧形导坑开挖实施光面爆破，施工前进行了钻爆设计，并在爆破实践中进行了一些修正(弧形导坑炮孔布置详见图2)。图2弧形导坑炮孔布置图眼名炮眼个数孔深（m）单孔炮眼装药量量炮眼总装药量集中度(kg//m)重量(kg/m)药卷数(卷)重量(kg)中心槽眼12.20.450.960.9掏槽眼82.00.5251.0578.4辅助眼112.00.30.646.6内圈眼92.00.30.645.4周边眼232.00.150.326.9底板眼72.10.360.7555.25掏槽空眼22.2①断面积：S=115.655m2②药卷直径径：Φ32③炸药重量量：33..45kgg④循环进尺尺：2.00m⑤炸药单耗：1..07kgg/m⑥炮眼密度:3.9个/m2⑦周边眼装装药集中度度：0.115kg//m②弧形导坑支护根据设计，环向每间隔0.8m安装1榀型钢拱架，挂钢筋网喷护。为了下部开挖的安全和加大下部开挖的循环进尺，要求采取两种措施：一是在型钢拱架拱脚下沿线路纵向增设工字钢托梁。托梁采用Ⅰ16工字钢，长度按实际需要而定。将托梁与型钢拱架拱脚进行焊接，以加强其整体性；二是在每一榀型钢拱架的每一侧均施作不少于3根径向锁脚锚杆，锚杆直径Ф22,长度3m，并将径向锁脚锚杆焊接在型钢拱架上,再挂网用湿喷机喷射砼封闭。砼喷护时,须将型钢拱架、托梁覆盖封闭,以加大其刚度,使其能承受更大的荷载。③上部施工工序流程及作业时间如下：安装超前小导管安装后部径向锚杆（1h）测量开挖准备（0.5h）安装超前小导管安装后部径向锚杆（1h）测量开挖准备（0.5h）安装后部型钢拱架挂钢筋网（2h）超前小导管钻孔弧形导坑炮位钻孔后部径向锚杆钻孔（3h）复喷后部支护砼至设计厚度（3h）弧导装药放炮复喷后部支护砼至设计厚度（3h）弧导装药放炮（1.5h）排烟（0.5h）找顶弧导围岩初喷（2h）翻碴（6h）累计循环时间为19.5h，每循环进尺按2.0m计。2.2.2下部台阶开挖及支护①下部台阶开挖下部台阶开挖仍采用光面爆破，炮孔布置详见图3。图3下部台阶炮孔布置图注：①下部台阶断面积S=42m2②炸药总量50.4kg③下部台阶循环进尺2.0m④炸药单耗0.6kg/m3②下部围岩支护按设计纵向每间隔0.8m安装1榀型钢钢架，挂钢筋网；再用湿喷机喷射砼至设计厚度。由于两帮岩层破碎，易坍塌滑移，因此两帮仍须施作径向锚杆，必要时加绷子梁。③下部施工工序流程及作业时间如下：累计循环时间为19.5h，每循环进尺按2.0m计。2.3掘进、出碴主要施工机具①YT28型凿岩机：12台②湿喷机：2台③立爪式扒碴机：2台④12m3梭矿：5台（1台备用）⑤电瓶车：5台（1台备用）2.4开挖、支护、出碴运输工序分工及劳动力组织2.4.1开挖工序共安排40人作业，分两班制。负责超前小导管，上、下台阶径向锚杆钻孔，并安装超前小导管及径向锚杆和装药放炮等。2.4.2支护工序共安排25人作业，分两班制。一班负责型钢钢架、钢筋网的制作、安装及将锚杆与钢架焊接，另一班负责找顶、找帮、初喷、复喷砼。2.4.3出碴运输工序共安排48人作业，分两班制。负责清翻上部台阶石碴、使用扒碴机装碴，下部齐头、两帮清碴，保证接拆短道质量，保证洞内、外运输作业的正常运行。3掘进进度由于严格按施组实施，实行定人定位，对工序作业时间及工序交接等制定了配套的管理制度，因而施工生产比较顺利，形成了稳产高产的良好局面。此段破碎带Ⅱ类围岩月进尺达70m以上。4几点体会4.1由于采取了不同于以往干喷砼的湿喷新技术，使原先干喷技术下50%粉尘回弹量减少到20%～30%，降低了成本并创造了良好的施工环境。采用湿喷技术，能确保喷射砼达到设计厚度，保证了支护质量和下一步的施工安全。喷护同样厚度的砼，湿喷比干喷大大缩短了工作时间，对加快施工进度极为重要。4.2加强监控量测，以便及时掌握围岩和支护的变形与发展，确定合理的支护参数和施工方法，保证隧道结构稳定和施工安全。本隧道就通过监控量测，发现一些地段位移——时间曲线