浅谈隧道岩承理论与新奥法施工

浅谈隧道岩承理论与新奥法施工

近年来，岩承理论和新奥法施工作为一种合理、科学、经济的隧道设计和施工方法，在隧道施工中得到了广泛应用。其基本的要点之一是:隧道开挖后,尽量利用围岩的自承能力,充分发挥围岩的支承作用。但在隧道开挖后,遇到围岩塌方,塌腔内持续塌落掉块,施工人员、机械无法靠近,按常规待塌腔稳定后进行处理,不但时间来不及,且施工安全也得不到保证。在赤岭隧道施工中,采用混凝土倒灌法处理此类塌方,取得较好效果。1双洞隧道上分层开采赤岭隧道是同(江)三(亚)国道主干线福建省内福(鼎)宁(德)段最长的公路隧道,设计为上、下行分离单向行车的双洞隧道,衬砌内径R=5.3m,圆心高出测设中心1.6m。左线起讫里程为ZK79+580~ZK83+005,全长3425m,右线起讫里程为YK79+695~YK83+015,全长3320m。隧道地质复杂,节理裂隙及断层构造带发育,地下水丰富。隧道于2000年3月进洞,2001年10月20日全线贯通,但隧道左线开挖到最后90m时,发生塌方。2zk81+线性关系法赤岭隧道左线进口ZK81+070~+110设计为Ⅳ类围岩ST1紧急停车带加宽段衬砌类型,由于该段围岩破碎,左侧边墙至拱部为一挤压破碎带夹层,呈粉砂状土石镶嵌结构,裂隙密集,地下水丰富,2001年10月11日开挖至ZK81+081时,ZK81+077~+081段发生了塌方。隧道塌方发生后,项目部立即制订了“加固后方、封闭岩面、稳定塌体”的处理原则,并按以前处理塌方的经验,制定的详细塌方处理方案是:待塌腔稳定后进行塌腔网喷支护、钢架支撑、护拱加固、填充缓冲层等。但塌方发生以来,一直没有稳定,塌穴向纵向及高度发展,已形成约4m×14m×14m(宽×长×高)的塌穴,并伴有较大水流。所制订的处理方案除加固塌方影响段外,其他方案均无法进行。为了不影响隧道贯通,确保施工安全,经多次方案论证决定将此段停车带向前移28m,行车横洞设置成斜交,并采用混凝土倒灌法处理塌方。3塌腔压力施工混凝土倒灌法处理塌方的原理是通过现代化设备,将混凝土倒灌至塌腔内封堵塌腔,防止腔内塌体落下,砸坏机械设备,保证施工人员安全,待混凝土达到一定强度且与围岩形成整体后再凿除混凝土,重新按设计断面开挖的一种施工方法。4混凝土浇筑及浇筑待倒灌混凝土达到一定强度后,重新凿除混凝土,进行断面开挖。ZK81+075~+077段已按加宽带开挖,现按S4衬砌支护,超挖部分采用同级片石混凝土回填,ZK81+077~+087段按S2类型开挖和支护。开挖ZK81+075~+087段时,为减小扰动,确保安全,在倒灌混凝土上钻孔,周边眼间距控制在30cm以内,并间隔装药,装药集中度为0.18kg/m,每次进尺不大于1.0m。开挖后立即架立S2钢拱架,喷混凝土支护。为保留左侧加宽部分混凝土,ZK81+075~+081段开挖时左侧打锚杆进行固定,锚杆为↣φ22mm钢筋,长4m,按1m×1m梅花形布置。ZK81+078断面见图2所示。为保证结构安全,ZK81+077~+087段采用钢筋混凝土衬砌。从ZK81+060开始至掌子面(+081),将洞碴自隧底开始回填至设计标高以上3m,其中+070~+081初略整平形成工作平台,+060~+070形成20%的斜坡,便于车辆行驶;左侧+075~+081紧急停车带加宽部分采用编织袋装砂码砌作外模,C20混凝土从隧底开始浇筑,见图1所示。在ZK81+075处用编织袋装砂码砌成2m高外模,在其外用洞碴填挡,其内用C20混凝土浇筑1.5m高,形成工作平台。在混凝土平台上于ZK81+075.2处立模,模板以竹胶板为主,边角用木模(板厚不小于4cm),采用钢管、拉筋、锚杆、带木等支撑。立柱采用O150mm钢管,带木12cm×14cm,卧木14cm×20cm,间距均不大于75cm;地锚栓用长50cm的O22mm钢筋,埋入混凝土25cm。ZK81+075.2~+087段采用泵送混凝土分几次浇筑C20混凝土直至拱顶。在混凝土封顶前先预埋3根O150mm钢管,一端伸入拱顶塌穴内5~6m高度,另一端焊接旧泵管作为泵送混凝土用。泵管与预埋的O150mm钢管相接,泵送C25混凝土回填塌穴。塌穴内预埋8根O48mm钢管(间距1m,每根长6m),检测混凝土浇筑高度。要求拱顶以上混凝土回填高度不小于4m。泵送混凝土回填塌穴时,为了增加塌穴混凝土的整体性,在拱顶以上塌穴内,沿纵向布置O22mm螺纹钢筋14根(环向间距30),每根长4~8。由于下一步开挖时需保留左侧加宽部分,为保证混凝土的整体性,防止开挖时混凝土沿施工缝产生破坏,在加宽带每浇注一层混凝土,顶面均设置O22mm螺纹连接钢筋,布置两排,每根长100cm,间距30cm。为了使塌腔内水流及时排出,在灌注混凝土之前,先埋设2根O50mm钢管将水引出,再采用2根O50mm透水软管沿左侧初期支护表面将水引排至永久纵向排水管沟。为了加强塌穴混凝土与岩体的连接,ZK81+077~+087塌穴两侧沿径向各增设一排O50mm超前小导管注浆,小导管长5m,纵向间距50c