浅谈石忠高速公路方斗山地道施工技术

浅谈石忠高速公路B13合同段方斗山隧道施工技术摘要：方斗山隧道通过地段岩溶发育、水流量大、断层破碎带多且还有煤层、瓦斯，地质条件极其复杂。本文在综述和分析施工中应用的常规的初次支护技术、超前预支护技术和地质超前预报技术的基础上，提出了一些在施工中应注意和解决的问题，以便对后续施工起到一定的指导作用。关键词：方斗山隧道支护技术超前地质预报前言石忠高速公路B13合同段方斗山隧道属于特长大隧道，是泸蓉国道主干线分水岭（渝鄂界）至忠县重庆境内的重点工程的控制性工程。由于在其施工段中遇到的地质情况极其复杂，因而给施工也带来了不少的麻烦，给施工技术人员带来了具有挑战性技术的研究。在施工过程中不仅要按照施工设计的要求去做，同时在遇到施工设计方法无法满足要求的情况下，需要对原来的设计进行相应的更改，做进一步的调整。本文就该隧道中所应用到的施工技术以及一些先进的地质预报技术作以综合性的总结。工程地质概况B13合同段的里程为K59+100～K63+020，全长为3.92公里，方斗山属条形低中山，具有构造剥蚀——溶蚀地貌特点，K59+900～K60+000段和K60+700～K60+800以及K60+970～K61+050段岩体溶化程度高，地下水贮存量十分丰富，施工时将会遭遇10000m3/d以上的涌水或突泥灾害，根据各分水层的地下水静储量与水平巷道涌水量的对比衡量，在地下水量最丰富的地段静储量一般需要70～100天左右才能认为疏干或发生地下水涌出量锐减。在隧道K60+970～K61+050段断裂带展开区在地下水遭到认为疏干、或发生地下水涌、突水量锐减后，每逢雨季或强雨过程仍有可能出现施工坑道集中排泄地下水，出现大规模的突水、突泥的灾害。测区方斗山隧道将遭遇采空区，方斗山地区煤层露头良好，煤层稳定，结构简单，百余年来皆有小窖开采，岩煤层露头采煤小窖星罗棋布。初次支护技术的应用情况方斗山隧道地质条件极其复杂，有断层破碎带、含煤地层、溶洞段不良地质段。隧道洞身围岩主要有石灰岩、页岩、泥岩，施工难度大。其中Ⅱ类围岩长153m，占总长的2.0％，Ⅲ类围岩长1151m，占15.2％，Ⅳ类围岩长2550m，占33.7％，Ⅴ类围岩长2571m，占33.9％。由于围岩类型的多变以及地质条件的复杂性，这就决定了在该隧道的施工中，采用的支护方法不是单一的而是多样的。隧道设计采用“新奥法”复合式衬砌，开挖采用大断面开挖，光面爆破。3.1初次支护技术种类综述3.1.1锚喷支护技术锚喷支护是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护部件进行适当组合的支护形式，它们既可以单独使用，也可以组合使用，其组合形式和支护参数可以根据围岩的稳定状态、施工方法和进度、隧道形状和尺寸等加以选择和调整。作用机理为：在隧道开挖之后，及时进行喷射混凝土，由于喷射混凝土能与坑道周边的围岩全面，紧密地粘结，因而可以抵抗岩体之间沿节理的剪切和张裂；锚杆能深入围岩内部一定深度，系统锚杆在围岩中形成一定厚度的锚固区，锚固区内的岩体强度和整体性得以提高和加强，应力分布状态也得以改善，能够及时有效地发挥对围岩的支护作用。3.1.2钢拱架支护技术钢拱架主要有型钢、工字钢、钢管或钢筋制成，通常以钢筋制作的格栅钢架较多。对于较软弱破碎严重的围岩（Ⅲ类围岩中的软岩至Ⅰ类围岩），其自稳性差，开挖后要求早期支护具有较大的刚度以阻止围岩的过度变形和承受部分松弛荷载以便提供较大的早期支护强度。钢架支撑可很好地锚杆、钢筋网、喷射混凝土合理组合，构成联合支护，增强支护功能的有效性且手里条件较好，对隧道断面变形的适应性较好。钢拱架主要应用于：（1）稳定时间短的Ⅰ、Ⅱ类围岩隧道；（2）浅埋、偏压隧道，当早期围岩压力增长快，需要提高初期支护的强度和刚度时；（3）砂卵石、土加石地层，大面积淋水地段，以及为了抑制围岩大的变形需要增强支护抗力时；（4）当需要作超前支护，需要设置钢架作为超前锚杆的支撑构件时。3.1.3超前小导管预注浆支护技术超前小导管预注浆技术就是沿开挖轮廓线，以稍大的外插脚，向开挖面前方安装管壁带小孔的小导管，并以一定压力向管内压注起胶结作用的浆液的施工方法，待浆液硬化后，坑道周围岩体能得到预加固，并形成具有一定厚度的加固圈，在提前形成的围岩锚固圈保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。超前支护主要适用于围岩应力较小，地下水较小，岩体软弱破碎，开挖工作面有可能塌滑的隧道施工中，如裂隙发育的岩体，断层破碎带，浅埋无大偏压的隧道地段等。3.1.4超前管棚预支护技术担管棚腥由钢贫管和漫钢拱齐架组眉成，呢管棚悠是利荣用钢佣拱架淋沿着驾开挖博轮廓达线以哄较小邻的外娃插角冈，向辫开挖麻面前替方打傲入钢姓管或巩钢插闪板构宗成的蕉，形眼成对侧开挖颤面前奖方围薄岩的擦预支陈护。槐管棚皆主要幅利用肯钢管扮或钢大插板启作为吐纵向句支撑录，钢数拱架饮作为景横向烫环形滨支撑殃，构齐成纵珍横向县整体鸦。其压刚度闭较大固，能汤阻止怀和限剂制围怒岩变润形，槐并能昼提前堆承受效早期眼压力盏。管掌棚主侨要使盗用于减特殊尝地段材，如她在极塑破碎籍岩体厨、塌纵方体忽、岩等锥地须段、咏砂土辰质地扁层，如强膨敌胀性黄地层鉴，强涨流变裙形地恢层、由裂隙勒发育丽岩体竿、断仇层破令碎带远、浅弄埋大祥偏压造等围仰岩的位公路睁隧道斜中采准用。斧3.啄1.阵5他超前并深孔愿预注龟浆支哈护技就术边俯荒超前煮深孔腰预注梦浆又俭称深牺孔注厘浆，狗它是纳加固纽地层息、封斗堵水详源的衡一种色方法拆。其六原理群为：冰对于评破碎笋岩层雪、砂倾卵石射层、穗中、景细粉蛾砂层筋等有吃一定瞧渗透塞性的拼地层纱，采刑用中迎低压绣力将棍浆液翁压注吐到上评述地亦层中重的裂银隙、鼻裂缝否、空缸隙里数凝固昏后将稀岩土精或颗呀粒胶呈结为寺整体刷，称粘为脖“荐渗透娘注拥浆阅”福。对资于颗舅粒更无细的坚不透禁水、客不透抹浆液牧的粘蹈土层估，采即用高吃压浆词液强袋行挤昌压深姑孔周扔围，词使粘纵土层赵劈裂椅并填枯充浆中液且个凝结吓与其纱中，摸从而珍对粘竞土层读起到币挤压僚加固穷和增原加高数强夹魂层加此固的壤作用洋，称蛛为述“旨劈裂谷注劈浆利”朋。深驾孔预言注浆冰方法秆主要发用于敏：软吹弱围熔岩及贷断层浓破碎望带、伪自稳医性能净较差厕的含浪水地宣质地我段的芳加固娇，更洽适用脚于有蹲压地测下水喊及地闯下水弓较多给的地彼层中这的加警固与搁堵水负。纲3.笑2皇处工程狱中各壤支护硬技术但的应构用情陶况刑尽管作方斗香山隧莲道急B1诉3才标进千洞时院间才拆两个残多月交，但活是由掌于隧盏道围盾岩复衣杂性瓣和断吵层带粥分布凑多的良原因译，使谷得上虏述大逮部分绢的支础护技腊术都告已被票应用诉，这侵里主研要介逝绍一来两个母典型锯的应蜂用情广况。蛛3.里2.旁1互超前真小导淡管预骗注浆蓬支护蜻技术迁的应岔用情姓况锯（斑1厚）施矮工范形围坏方斗循山隧海道出拐口段右左右斥隧热道阿I各I手类围斯岩段裁和断时层破所碎带速（含筋煤层辅）及货洞口尊加强拥段局鼻部岩葵层较剧破碎秩地段堂。奋（施2抖）施洋工参泉数粥超前桐小导对管预吗注浆宋采惰用帅Φ眠4杨2许热扎艰无缝刮钢管搞，壁仰厚放4m芝m我，钢尤管前于端加彼工成鲜锥形料，尾娘部焊组接次Φ溪6.席5正加劲想钢筋荐，管缘四壁硬钻四公排协φ晃6致压浆损孔，肺如图钓（梨1阵）。隐施工晒时小蒙导管气以咐15扶0退外插壶角打删入岩浑层中蝶，环夜向间趁距召40挖c衣m黄（洞派口加烫强除段饭25昂c湿m勾），点纵向够间扑距圈24赞0c郑m悲，纵蹈向相庙临搭同接长爪度不乎小携于扣10梨0c垒m兴。浆刺液采坑用水间泥滩+每水玻散璃，阶水泥驴浆水捆灰器比庄1贤：永（码0.帽6萍～笛1件），龙水玻堤璃族Be酿=3重5惩，模蒸数消2.冠4纸，水颈泥浆宿液与扇水玻圈璃的凡配容比倒1伤：类1超，在胸浆液帽胶凝渡时间革过快粮时适粮当加秤入缓嫂凝剂月（磷萝酸二昆氢钠搏，掺铃加比惑例为降水泥捕用量缘的稻2爸%鹅左右展）舅。莫I少I维类围战岩段龄只在裂拱妈部伏12中0优0祝范围抱内布撑置；俘断层杰带（逗含煤嗓层）路在拱脏部范浊围内恼布置扩。泥图四1礼钳钢花偶管大激样图钻（衣3纳）施摘工方狡案揪采用弃喷射上混凝释土封宇闭掌误子面听，人傻工采敏用风会钻钻裳孔，饱清孔宽，安撤装小蜓导管仪，最责后采牙用特KB景Y穗—伴50坝/7悔0易双液继注浆迎泵灌挂注阳C-挤S协（水枪泥甜-牌水玻童璃）醋双液汗浆。谅（女4霉）施扫工工伶艺爽超前孕小导阁管的同施工鉴工艺挪流程员如什图距2泊所示肿：否否是测量放线钻孔清孔安装超前小导管注浆安设注浆泵连接管路配置浆液结束加工小导管注浆量是否达到设计封闭掌子面僵图宗2拐乒超前罩小导肉管施令工工牢艺框屿图染(5看)脱施工兴技术纳要点猜总结管式界逼在施迎工过伤程中阀，我辈们严压格按衬照施灰工要级求进望行施肤工作选业，军精确鸣测量踏放线思和钻烧孔定研位；冲在安舒设小迅导管县时，避为了彼能使兄小导离管和支钢拱保架连扮为一耽体，含起到子整体钱加固单效果苗的作式用，虚在施雪工中渣将小栗导管孩的尾扎部焊帽接在逮拱架恢上。且在注苹浆时锡为处防止睛浆液棵从蛋其它凳孔眼欲溢出罩，注式浆前饲对所槐有孔块眼安徐装止售浆塞额，注伤浆顺千序从科两侧赚拱脚起向拱施顶。盯由于订岩体肯孔隙驻不均坟匀，寺考虑诱风镐灭环形岩开挖的的方吴便，纯同时皂要达淡到固背结破爬碎松样散岩绸体的寨目的庆，保锹证开捆挖轮各廓线文外环而状岩方体的累稳定鸟，形务成有向一定在强度棒及密股实度顿的壳爱体，蚕特别呜是确季保两亲侧拱稠脚的慎注浆铺密实萄度和匪承载蔑力，昂将注绣浆压参力控世制伯在旬0.拿5~悬1.蝴0M幼p零a臭范围晕内赔，拱剪脚的丈注浆带终压罪高于为拱腰缩至拱伏顶。被通过嫩查阅冲相关浓资料效，采婚用鱼拱脚粉终压夺为仍1.赵0喇MP浴a漂，拱量腰范梨围为昼0.凝8抛MP业a寨，拱斗顶恒为赔0.头6腥MP过a嘉。注剃浆时升采取絮相邻而孔眼败间隔赶注浆社，哄这样当既俱确保步了饰固结睁效果拳，又亡达到浸了陵控制脚注浆适量的腐目的浩。结3.援2.伏2蹲管棚萝超前携预支鸭护技海术的纪应用卸情况凤（委1泽）施猎工范普围俗方斗叙山隧昌道出猴口段拴右融线员K6常2+第88柄5蛇~抢+8给5登5廉，左甲线叮ZK侦62剃+8脑45孕~坛+8薯1份5护。努（羞2熟）施花工参顺数偏隧道助左右隐洞管患棚各标长脉30候m劝,纽钢管韵外径宏为沟Φ旋10劫8沫，每倚循环毫共晋4江1窄根，母间院距方50弊c潜m光，外爆插角采扣除违坡度拨影响容外歪为皆1宽0矿。钢怪管采惠用长共度喊为兰3变m腾和肢4怒m到两种鸡规格宫，除榆尾无部盈10家5c访m宪为无滨孔钢汽管外末，其涌余为语花管溉，管财壁四秤周之钻震2爽排巷Φ资20毙m应m代的压姐浆孔名，间饱距揉20够c艳m炎，梅值花型崭布置牵。钢铺管内底安装钻钢筋郊笼，仰钢筋不笼采奴用半Φ刊4慢2终钢管裕和黎Φ疫2埋0曾钢筋嘱加工社制成下。灌余浆浆筋液奴为滴3尝0详号水偶泥砂据浆。英（洪3叶）施经工方途案闸在套风拱施讨工完芬毕并怎封闭曾掌子剩面后华，采估用据MK贴-维5因型钻尸机按趋照设伞计方次向钻嗽孔，矛钻孔个到设杀计位变置后攻，清模孔凑,握顶进渣钢管鬼，安姓装钢枕筋笼净，最碌后灌效注砂轰浆。增（丧4昂）施替工工肠艺极超前唇管棚现的施来工工烈艺流像程如沃图虽3饰所示想：是是搭平台、钻机就位钻孔清孔、测钻孔是否倾斜顶管注浆拆平台、撤离现场开挖施作套拱封闭掌子面安装钢筋笼否唯图斧3跟防拢超前绸管棚璃的施告工工睁艺流罢程图待(5间)亏施工菜技术役要点申总结支钻孔晋是管搭棚施件工的欺关键蜓环节扰之一帆，因狂此我娘们在纷钻孔巴时采叹用从扶两侧思向隧写道中佳线方针向进都行施并工，辆间隔沉钻孔贷，每拣成一暴孔，凡及时戒安装充钢管慢和钢席筋笼肯，并虎按照失设计锋要求恋进行样灌浆识。钻盼孔采白用牺“糕光钻马杆＋晋潜孔曾冲击饱器＋前钻傲头疮”鼠作为径钻具急组合虽，钻彩孔时犁用一腿定的家压力杀气体幻来起逢动潜碗孔冲波击器访，冲众击破搏碎孔逃底岩晨石进核行钻粱进。猜钻进制时根骨据岩稠石强痕度不尾同采煌用不殊同的蕉压力读冲击金孔底哥，其蛾风压倡在凭0.记5M拜p蒜a户～陷2.唯5罗Mp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