乌鞘岭隧道千枚岩地段快速施工技术

xx隧道千枚岩地段快速施工技术1.工程概况1）地理位置及设计概况．xx隧道位于既有兰新线兰武段打柴沟车站和龙沟车站之间,设计为两座单线隧道，隧道长20050m，隧道出口段线路位于半径为1200m的曲线上，右、左缓和曲线伸入隧道分别为68.84m及127.29m，隧道其余地段均位于直线上，线间距40m，两隧道线路纵坡相同，主要为11‰的单面下坡,右线隧道较左线隧道高0.56～0.73m，洞身最大埋深1100m左右。隧道左、右线均采用钻爆法施工，右线隧道先期开通。隧道辅助坑道共计15座，其中斜井13座，竖井1座，横洞1座。xx隧道地层岩性复杂,沉积岩、火成岩、变质岩三大岩类均有,且以沉积岩为主，其分布主要受区域断裂构造控制。区内出露地层主要有第四系、第三系、白垩系及三叠系沉积岩、志留系、奥陶系变质岩，并伴有加里东晚期闪长岩侵入体。隧道横穿祁连褶皱系的北祁连伏地褶皱带和走廊过渡带两个次级构造单元,褶皱及断裂构造发育。主要不良地质为有害气体，湿陷性黄土和膨胀岩。隧道预计最大涌水量为9621.81ｍ3/ｄ，施工中可能发生围岩失稳，突然涌水涌泥、岩爆、热害、含煤层有害气体等地质灾害情况。xx隧道九号斜井工程井口位于天祝县垛什乡龙沟村石头沟组，距312国道约12公里，洞口海拔高度2802米，常年气候寒冷、干燥，冬季及夏季多雨雪，最高峰终年积雪，雨雪天气约占40%，春季多风沙，最大阵风达到12级，历史记录最低气温为零下30度。9号斜井井口标高2804.20米，井底标高2525.23米，高差278.97米，综合坡度11.9%，扣除会车道的影响，坡度达到13.5%，为尽量减少F7断层的影响，并便于在正洞开设两个工作面，经设计院勘查，斜井在1000米处转向，转向后斜井长达2429米，是xx隧道无轨运输辅助导坑中坡度最大的斜井。九号斜井所承担的区段是控制工期的重点。2.千枚岩围岩的施工特点1）地质情况志留系板岩、千枚岩，以千枚岩为主，局部夹有石英脉，板岩薄层状，层理不明显，节理、裂隙发育，呈薄层状角砾结构，产状不稳定，围岩破碎，局部结构面充填泥质物，面光滑、稳定性较差；千枚岩挤压揉皱，松软破碎，其中石英脉多呈酥碎砂状，以散体结构为主。开挖后呈碎石、角砾状，掌子面无明显渗水，但开挖后有少量渗漏水、滴状及面状洇湿，量小，拱部有掉块、坍塌现象。围岩整体稳定性较差。为V级围岩。本隧道内出露的千枚岩为黑色至深灰色，千枚状构造，显微鳞片变晶结构，含水量大时呈团块状，含水量少时为鳞片状，片理极其发育，层厚0.01~2mm，岩体破碎，片理面手感光滑，有丝绢光泽。千枚岩属副变质岩，主要由沉积岩中的页岩经区域变质作用形成，主要矿物成分是绢云母、石英、绿泥石等，基本已全部重结晶，软弱矿物成分较多，因而千枚岩硬度小，单轴抗压强度小于1MPa，膨胀率13%，易风化。挤压紧密的炭质千枚岩层具有弱透水性，是相对隔水层。2）地下水的影响地下水在隧道施工中，对围岩的稳定性起着很大的作用，特别是在软弱的千枚岩区，更是起着控制作用。当洞身开挖以千枚岩为主时，开始时无地下水，但不久即出现滴水，甚至股水。究其原因，可能是因为洞身的千枚岩层上部实为板岩层（由于受开挖断面制约，开挖时未揭露出板岩层）。当含有层状板岩时，在构造应力作用下，岩性较硬的板岩中会产生不同方位的贯通裂隙，这样就为地下水的流动提供了通道。一般来说，围岩洞身为千枚岩时，当千枚岩厚度达到一定程度，洞身就不会出现地下水。在开挖时围岩产生应力重分布，发生变形，形成一定的松动区与塑性区。当塑性区的范围还未接近板岩区时，而这个范围不至于使板岩中的地下水由于渗透压力而进入塑性区时，这时洞身也不会出现地下水；当初期支护不及时或初期支护强度不足以抵抗千枚岩的变形时，塑性区的范围可能更大，当超过这一范围时，地下水进入塑性区，而千枚岩遇水即软化、泥化，使塑性区条件恶化，从而使塑性区加大，这又使地下水进一步发育。塑性区的加大与地下水的发育互相促进，互相作用，使围岩稳定性不断变差，变形不断发展，产生各种病害。这一点体现在千枚岩层中地下水的延迟性（即塑性区在地下水作用下逐渐加大的过程）。xx隧道千枚岩区施工难度较大，主要受变质岩的特征、地质构造、千枚岩的特性和地下水所决定。3）隧道开挖千枚岩与板岩互层区，软硬岩相间，爆破药量难以控制，一般来说，造成软岩部分超挖、硬岩部分欠挖，导致开挖成型差。这使围岩不同部位的应力释放产生差异，不利于应力重分布，因而产生不同程度的掉块或局部坍塌。而在全千枚岩区，岩体相当破碎，呈团块状、片状、鳞片状。开挖时易于钻进，但易塌孔。千枚遇水后软化似弹簧土，泥化呈淤泥状。初期支护施作以后，围岩变形大，且长期不收敛，局部地段4~5个月不趋于稳定；开挖时无地下水，后期地下水增大。这些病害都危及到隧道施工安全与结构质量。3、进行行之有效的各种技术参数的试验一）、锚杆施工1、打眼通过施工现场记录用50mm的钻头打1根3m长的眼孔需要12分钟，同样的钻头4m的眼孔用时16分钟，而6m的眼孔则需用时30~40分钟，φ42的钢管3m和4m深的眼孔进管时间需用1~2分钟，而6m的钢管进管时间则需用2~3分钟，同时6m深的眼孔会有部分钢管不能完全进到围岩里，外露部分长约40~60cm，比例为10%。2、注浆第注浆用的透材料为甘州肃永登水施泥厂生产会的祁连山怒牌普通硅性酸盐水悔泥抖P·03态2.5皂R写水泥净浆叹，水灰结比挨W/涌C营为萍0.63、张拉困3泊m增长嫁的锻φ书4钳2准锚管注浆程前的锚杆剑拉拔力拆为洪10.2顾K社N举，初为驳1.04吵t震，注好浆疾后的拉拔远力州为贯1.04杂t泡，注浆笛后卵1陷天的锚管知拉拔力汪为拴51K参N骡为纪5.2t露4掘m煎长区的漆φ不4志2皇锚管注浆辈前的锚杆技拉拔力正为猫12.2映K漆N礼，怖为乘1.24详t平，注好浆愈的锚杆拉扰拔力酿为哨12.8斯K革N水为撇1.31他t救，注浆季后汪1塞天的锚管完拉拔力油为串51K近N剪为决5.2t恭6朋m沸长封的愁φ纲4酿2蔽锚管注浆蜂前的锚杆肃拉拔力冬为矮28.6零K孙N耽，平为惰2.92绕t遮，注好浆纷的锚杆拉休拔力抬为振29.1蛮K茄N巴为梅2.97上t栏，注浆港后池1揉天的锚管顿拉拔力克为湿61.2块K勺N高为与6.24滨t柳3司m菠长的锚自杆销2棚8惨天的拉拔杨力窃为袭6~8枣t跟。必4蓬、梢200腥4想年挤7么月罢2狡日，在武而威方秒向接YDK1证75+3狐75~+梨38懂0甩段边墙部矛位抵对歼φ远3枕2绿的锚管进锅行试验，垮其寨中针4痕m反深的眼搞孔价3竞根帽，探6音m浸深的眼邮孔魂3积根，注浆那浆液配比姑不变盗，偶36吩h焦后张拉言，梦4跑m燥长的锚管详张拉力票为巡81.6这K葬N云、胳81.6哀K谱N兽、昨96.9资K垮N卧，平均拉苏拔力贪为纷86.7篇K繁N安，睁为鱼8.85掌t拥，唤6卫m极长的锚管懂张拉力冷为惭96.9闭K宗N新、各96.9肤K叹N袄、震102.堪2K能N崇，平均拉咏拔力脊为羞98.6旗K景N挑，懂为职10.1烂t匪。贴通过以上凡试验结果滋并对比，密得出：在扁施工中采秃用依φ遍3介2病的锚管可蹄以达到设松计要求。鉴二）、水兴泥浆液的迷试配与配径比选择帐1左、教200佛4睡年苏7慎月奶5垦日，对浙旧江金华华锅夏注浆材假料有限公项司生产奋的不M帆C台型注浆材饱料（以下臣简称超细谱水泥）掺亩水玻璃双敢液浆进行段试验试拌炭试验条件授：水玻俊璃屈S=30污B蜘e浴’屿，桂W/C=满0.泛8能，胶凝时旋间派为熄24贷s女，室钩温勤1凳7膨℃遭水房温页1制1逝℃脾，双液帅浆协W/C=烤0.8哗C编：举S=粥1查：逐1摸试验结果判：竹时间拢4h骨6h雪8h屈1d谈2d约3d所强度值的（讯MPa)肥1.8凑4.8冻6.3摊8.5允7.0迟12.5爬超细水泥课掺水玻璃余：桑时间挨1d溉2d已3d输强度值延（快MPa)是掺仍量谁0%鸟

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