軟弱流變圍巖中坑道施工技術(shù)

1、<p>　　軟弱流變圍巖中坑道施工技術(shù)</p><p>　　摘要：為了確保在具有流變特性的軟弱圍巖中坑道施工的順利進(jìn)行，減輕爆破對(duì)圍巖的破壞并充分利用圍巖的自承載能力，采用光面爆破和新奧法施工技術(shù)開(kāi)挖。同時(shí)要求重視圍巖的測(cè)量信息，其對(duì)錨桿的長(zhǎng)度與間距的修改、臺(tái)階開(kāi)挖的長(zhǎng)度和仰拱構(gòu)筑的時(shí)機(jī)具有指導(dǎo)作用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：軟弱圍巖；光面爆破；新奧法施工；噴錨支護(hù)；施工測(cè)

2、量 </p><p>　　Abstract: In order to ensure that in the soft rock has rheological characteristics of tunnel construction smoothly, reduce the blasting of rock failure and make full use of the bearing capacity o

3、f surrounding rock, the smooth blasting method and NATM excavation technology. At the same time, should pay more attention to measurement information of surrounding rock, length and inverted modification, step excavation

4、 of anchor length and spacing of the arch build time has the guidance function. </p><p>　　Key words: soft rock; smooth blasting; construction with new Austrian tunneling method; shotcrete; construction surve

5、y </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　某坑道工程所處的巖層主要由泥巖和紅柱石角巖風(fēng)化紅黏土組成，巖石強(qiáng)度低，且含水量大于天然含水量時(shí)，強(qiáng)度急劇降低，約為天然含水量強(qiáng)度的40%，并且具有明顯的流變性，開(kāi)挖后自穩(wěn)能力差，施工中圍巖最大變形達(dá)700mm

6、，巖石遇水軟化，對(duì)施工極為不利，屬于典型的軟弱巖層。采用普通的爆破法開(kāi)挖、直墻拱形襯砌，坑道竣工后不久，襯砌會(huì)出現(xiàn)裂縫，地坪起鼓。后采用新奧法施工原則，即采用短臺(tái)階開(kāi)挖法，緊跟作業(yè)面安裝錨桿、掛網(wǎng)和噴射混凝土作為初期支護(hù)，同時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行測(cè)量，待圍巖穩(wěn)定后再做模澆筑混凝土作為二次襯砌。由于圍巖有明顯的流變性，直墻改為馬蹄形曲墻，底部做成仰拱，襯砌未出現(xiàn)任何裂縫，施工進(jìn)展順利，圓滿完成施工任務(wù)。 </p><p>&

7、lt;b>　　2 施工方法 </b></p><p><b>　　2.1 坑道開(kāi)挖 </b></p><p>　　新奧法是新奧地利隧道施工方法的簡(jiǎn)稱（New Austria Tunnelling Method，NATM）。在上世紀(jì)60年代，由于噴射混凝土和錨桿技術(shù)的出現(xiàn)，奧地利土木工程師L.V. Rabcewice等在長(zhǎng)期從事隧道施工實(shí)踐中，創(chuàng)造性地

8、提出了這一方法。新奧法的基本思想是：以維護(hù)和利用圍巖的自穩(wěn)能力為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮圍巖的自承載能力，盡可能改善支護(hù)的受力狀態(tài)，在安全的前提下，取得更好的經(jīng)濟(jì)效果。新奧法將錨桿和噴射混凝土集合在一起作為主要支護(hù)手段，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，以便控制圍巖的變形與松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，形成以錨桿、噴混凝土和圍巖三位一體的承載結(jié)構(gòu)，共同支撐圍巖壓力；通過(guò)對(duì)圍巖的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，及時(shí)反饋圍巖（支護(hù)復(fù)合體）的力學(xué)動(dòng)態(tài)及變化狀況，為二次支護(hù)提供合理的架設(shè)時(shí)

9、機(jī)；通過(guò)監(jiān)控量測(cè)反饋的信息來(lái)指導(dǎo)隧道和地下工程的設(shè)計(jì)和施工。新奧法是集設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)控量測(cè)為一體的地下工程建造方法。已被國(guó)內(nèi)外作為地下工程設(shè)計(jì)和施工的重要方法。 </p><p>　　在開(kāi)挖中，為了充分利用圍巖的自承載能力和減輕爆破對(duì)圍巖的破壞，采用光面爆破開(kāi)挖，要求穿淺孔、密布眼、少藥量、放小炮，力求減少超挖，減小圍巖壓力，并盡量采用全斷面開(kāi)挖方法進(jìn)行掘進(jìn)。在松軟圍巖中進(jìn)行全斷面開(kāi)挖不利于作業(yè)面的穩(wěn)定，由于本工

10、程斷面不大，可采用二臺(tái)階開(kāi)挖，即坑道毛洞的拱部作為上臺(tái)階，曲墻部作為下臺(tái)階，一般情況下臺(tái)階長(zhǎng)3m，臺(tái)階長(zhǎng)度要根據(jù)監(jiān)測(cè)信息適當(dāng)調(diào)整，作業(yè)面與水平面夾角75°柱左右。光面爆破時(shí)，炮孔深1.5m，周邊孔間距0.3m，最小抵抗線0.7m，炮孔密度4個(gè)/m2，裝藥量0.45kg/m3，周邊孔采用間隔裝藥。 </p><p>　　由于圍巖遇水軟化，為保證圍巖開(kāi)挖后穩(wěn)定，防止塌方，施工中要防止圍巖浸水軟化，要盡量減少

11、反坡施工，當(dāng)遇到反坡施工時(shí)，每隔80m左右設(shè)置一個(gè)積水坑，積水坑用混凝土作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并用水泵將積水抽出坑道，正坡施工時(shí)要做好排水溝，排水溝有一定的坡度并用水泥砂漿抹面，保證排水暢通并不滲漏水。 </p><p>　　2.2 錨桿、掛網(wǎng)和噴射混凝土施工 </p><p>　　為保持作業(yè)面的穩(wěn)定，坑道上下臺(tái)階開(kāi)挖后，立即對(duì)作業(yè)面噴射50mm厚混凝土封閉圍巖，噴射混凝土后即出碴，待初次噴射混凝土

12、4小時(shí)后，開(kāi)始安裝錨桿和掛網(wǎng)，錨桿為直徑18mm的螺紋鋼筋，長(zhǎng)3m，間距1m，梅花形布置，鋼筋網(wǎng)為直徑8mm的鋼筋，網(wǎng)眼200mm×200mm，錨桿和掛網(wǎng)施工完畢后，再噴射100～150mm厚混凝土，混凝土等級(jí)C20，其中摻3%的速凝劑。軟弱圍巖中修建坑道時(shí)，噴錨網(wǎng)施工質(zhì)量是保證工程安全的基礎(chǔ)，錨桿施工時(shí)錨桿孔砂漿要飽滿，確保錨桿的承載力滿足工程要求，鋼筋網(wǎng)要緊貼初次施工的噴射混凝土，噴射混凝土施工時(shí)厚要得到保證，當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴射混

13、凝土有空鼓、脫落及嚴(yán)重裂縫的處，要鑿掉原混凝土再重新噴射混凝土。 </p><p><b>　　2.3 仰拱施工 </b></p><p>　　及時(shí)進(jìn)行仰拱施工是使坑道形成封閉結(jié)構(gòu)，有利于圍巖的穩(wěn)定，仰拱矢高為跨度的1/8，仰拱厚度為250mm，內(nèi)配雙層Φ12@200鋼筋。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，未時(shí)設(shè)置仰拱時(shí)，變形速率為3.35mm/d，設(shè)置仰拱后，變形速率為0.12mm/d

14、。仰拱施工時(shí)，需要開(kāi)挖底拱，施工時(shí)圍巖出現(xiàn)快速變形，此時(shí)，施工監(jiān)測(cè)就顯得特別重要，一般每掘進(jìn)10m就要澆筑一段仰拱，如果圍巖變形小，可適當(dāng)加速施工進(jìn)度，掘進(jìn)30～40m后澆筑一段仰拱。 </p><p>　　2.4 圍巖變形量測(cè) </p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控是新奧法的主要原則之一，它把噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)同現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量緊密結(jié)合起來(lái)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)計(jì)一般分為預(yù)先設(shè)計(jì)與最終設(shè)計(jì)。預(yù)先設(shè)計(jì)是施工前根據(jù)或輔以

15、理論計(jì)算，對(duì)初期支護(hù)的參數(shù)類型、施作程序、工程量測(cè)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)最終支護(hù)類型進(jìn)行預(yù)先估計(jì)可。最終設(shè)計(jì)是根據(jù)掌握的量測(cè)資料，調(diào)整初期支護(hù)可，設(shè)計(jì)最終支護(hù)，包括確定最終支護(hù)的類型和參數(shù)、施作時(shí)機(jī)及仰拱閉合時(shí)機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控法特別適用于軟弱圍巖及復(fù)雜地質(zhì)圍巖中的噴錨支護(hù)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)能及時(shí)掌握圍巖的變化動(dòng)向及支護(hù)的受力狀態(tài)，這對(duì)合理進(jìn)行噴錨支護(hù)的監(jiān)控設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工是非常重要的。 </p><p>　　本工程中平均每隔

16、15m左右設(shè)置一個(gè)測(cè)量斷面，進(jìn)行洞室的收斂量測(cè)和洞室圍巖位移量測(cè)。（1）洞室收斂量測(cè)是指，測(cè)量洞室水下、垂直方向或相對(duì)應(yīng)的兩測(cè)點(diǎn)間距離的變化。為了及時(shí)掌握洞室開(kāi)挖后收斂變化趨勢(shì)，應(yīng)緊跟工作面迅速安設(shè)收斂測(cè)點(diǎn)。收斂量測(cè)裝置通常使用機(jī)械式周邊收斂計(jì)、伸縮測(cè)桿和帶鋼尺。收斂量測(cè)只能反映洞室內(nèi)的總收斂量，不能反映側(cè)壁或頂?shù)装宓奈灰屏?，也不能確定圍巖的松動(dòng)范圍和深度。（2）洞室圍巖位移量測(cè)。為了測(cè)定洞室圍巖的松動(dòng)帶，將多點(diǎn)位移計(jì)安放在與洞室軸線相

17、垂直的鉆孔里。多點(diǎn)位移計(jì)讀數(shù)是錨固頭相對(duì)于位移計(jì)頭部的位移測(cè)量值。如果多點(diǎn)位移計(jì)埋置到足夠深度。一般離洞室邊緣2～3倍洞徑處，則底部錨固點(diǎn)就能假定為固定的，則相對(duì)于該點(diǎn)的位移是可確定的。也可采用聲波法確定松動(dòng)范圍。量測(cè)數(shù)據(jù)不僅能證實(shí)和補(bǔ)充收斂量測(cè)的結(jié)果，也能幫助確定錨桿的最佳長(zhǎng)度。 </p><p>　　通過(guò)測(cè)量結(jié)果可及時(shí)修改錨桿的長(zhǎng)度與間距，測(cè)量結(jié)果也可確定臺(tái)階開(kāi)挖的長(zhǎng)度和仰拱構(gòu)筑的時(shí)機(jī)。 </p>

18、<p><b>　　3 結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　（1）對(duì)于遇水軟化德圍巖，為保證開(kāi)挖后圍巖穩(wěn)定，防止塌方，施工中要防止圍巖浸水軟化，施工中要有可靠的排水措施。 </p><p>　　（2）采用新奧法施工時(shí)，為了充分利用圍巖的自承載能力和減輕爆破對(duì)圍巖的破壞，采用光面爆破開(kāi)挖，要求穿淺孔、密布眼、少藥量、放小炮，力求減少超挖，減小圍巖壓力。圍

19、巖開(kāi)挖后，應(yīng)立即對(duì)作業(yè)面噴射混凝土封閉圍巖，然后安裝錨桿、掛網(wǎng)和噴射混凝土作為初期支護(hù)，噴錨網(wǎng)施工質(zhì)量是保證工程安全的基礎(chǔ)，錨桿施工時(shí)錨桿孔砂漿要飽滿，確保錨桿的承載力滿足工程要求，鋼筋網(wǎng)要緊貼初次施工的噴射混凝土，噴射混凝土施工時(shí)厚要得到保證，當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴射混凝土有空鼓、脫落及嚴(yán)重裂縫的處，要鑿掉重新噴射混凝土。 </p><p>　?。?）軟弱圍巖坑道施工時(shí)，仰拱能夠使坑道形成封閉結(jié)構(gòu)，有利于圍巖的穩(wěn)定。要重視圍