富水软弱破碎岩层隧道固结开挖施工技术_张英.pdf

2023.04 科学技术创新富水软弱破碎岩层隧道固结开挖施工技术张英（中交一公局西北工程有限公司，陕西 西安）引言富水软弱破碎岩层隧道的地质环境较为复杂，其中存在的施工安全隐患以及风险来源也较多，该种情况下，施工人员则需要对隧道的实际情况进行分析掌握，确定富水软弱破碎岩层隧道的特点，判断其中施工风险的来源点，在此基础上制定固结开挖施工方案，通过这种方式提高隧道施工水平，为今后隧道的有效运用实施提供条件。1施工概况本次以凤兴隧道作为主要研究对象进行施工分析，该隧道属于短隧道，进出口都使用端墙式洞门，该项目的位置在北回归线附近，属于亚热带季风气候，极端最高温度能够达到 39.3，极端最低温度为-2.9。降水量较为充足，年平均降水量在 1 361.22 039.4 mm 之间，其中 5-6 月份是降雨的旺季。从地质条件分析中能够看出，项目建设范围之内地表水处于不发育状态，地表水不会对隧道产生影响。在隧道地下水分析中，地下水属于基岩裂隙水，主要形成原因为大气降雨的渗透以及上层孔隙水的渗流等，在干旱季节，地下水几乎不存在，具体施工概况见表 1。在地质结构方面，根据区域地质资料，隧道区无区域性断裂构造存在，区域地质稳定性好。根据区域地质资料并结合地质调绘成果，隧址区岩层产状、节理和裂隙变化不大，下伏基岩为白云岩，以中厚层 厚层状构造物为主。根据地质调查，隧道所穿越山体岩层为单斜构造，岩层产状为 25/NE52。地震参数中，根 据 中 国 地 震 动 峰 值 加 速 度 区 划 图（GB18306-2015)划分，勘查区地震动峰值加速度为0.05 g，对应基本烈度为 VI，地震动反应谱特征周期为 0.35 s。在施工安全方面，禁止发生突发环境事件、禁止发生职业病危害责任事故，事故隐患整改率达到100%1。质量建设要求需要达到以下几点：（1）分项、分部工程一次检验合格率 100%；工程竣工验收合格率 100%，优良率大于 95%,合同履约率 100，顾客满意率度 100%，一般及以上质量事故0。作者简介：张英（1992-），男，本科，助理工程师，研究方向：隧道施工技术。摘要：富水软弱破碎岩层隧道与普通隧道相比具有特殊性，其在实际施工中需采取更加全面和高水平的施工技术，才能确保隧洞施工工作的良好开展。基于此，首先介绍本次施工的概况，其次确定富水软弱破碎岩层隧道的特点以及其中存在的安全风险点。最后研究隧道施工中的固结开挖技术，确保隧道施工的安全性和有效性，为今后我国富水软弱破碎岩层隧道固结开挖技术的良好运用提供条件。关键词：破碎岩层；隧道施工；固结开挖中图分类号：U455.4文献标识码：A文章编号：2096-4390（2023）04-0117-04表 1隧道概况净空 洞内路线线型 隧道 长度(宽高)名称(m)(m)纵坡(%)坡长(m)平曲线半径(m)缓和曲线长度(m)445 14.149.48-0.7%/445 1852.653(R=)+217.347(R=4000)凤兴隧道 445 14.149.48-0.7%/445 1638.714(R=)+411.286(R=4000)117-科学技术创新 2023.04（2）施工工艺质量符合国家、交通部颁发的施工规范及施工技术规则、施工安全规则要求的标准。2富水软弱破碎岩层隧道固结开挖施工技术富水软弱破碎岩层隧洞围岩阶段属于小净距隧道，针对这一情况，可以将隧道分为三个阶段，每个阶段对应的施工技术不同，通过这种方式确保施工技术质量，同时实现施工技术的针对性运用，具体为：（1）级围岩浅埋硬质岩段先行洞采用 CD 法施工。开挖进尺级围岩浅埋衬砌段宜控制为 0.60.8 m，台阶长度 810 m。（2）级围岩硬质岩浅埋段先行洞可采用上下台阶法开挖。一般开挖进尺级围岩浅埋衬砌段宜控制为 0.81.0 m，台阶长度 1015 m。（3）级围岩采用上下台阶法或全断面法开挖。2.1CD 法施工技术级围岩浅埋硬质岩段先行洞采用 CD 法施工（见图 1）。开挖进尺级围岩浅埋衬砌段宜控制为0.60.8 m，台阶长度 810 m。图 1CD 施工技术在实际实施中，第一，使用钢架运用在隧道拱部180的范围中，实施超前注浆支护工作，并在的位置进行临时支护施工，在表面上喷射 4 cm 厚度的混凝土，同时安装钢筋网，建立支护钢架以及临时钢架。第二，对部位置进行开挖，修整表面的同时，喷射 4cm 厚度的混凝土，同时安装相应的钢筋网片。安装长期支护钢架以及临时钢架。第三，在开挖位置的过程中，实施初期支护以及临时支护施工，与的施工顺序相同，而在部施工位置中，与的施工顺序相同。完成上述施工之后，对项目的实际施工情况进行监督检测，按照顺序拆除临时支撑，每次拆除的长度在 10 m 之内，状态稳定之后，在隧道仰拱底部位置敷设细石混凝土防水保护层，并根据要求的情况进行整幅灌注工作。在拆除中间支护系统的过程中，需正确认识拆除工作对接下来施工可能产生的影响，并且通过围岩监测的方式确定拆除时间，围岩变形如果在正常允许的范围之内，在确定拆除安全性之后，则可以开始拆除工作，并且及时跟进接下来作业的开展情况2。2.2上下台阶施工技术级围岩硬质岩浅埋段先行洞可采用上下台阶法开挖。一般开挖进尺级围岩浅埋衬砌段宜控制为0.81.0 m，台阶长度 1015 m（示意图见图 2、图3）。在运用该施工技术的过程中，可以将其分为两部分内容进行，第一为上台阶开挖法，在完成测量放线之后，可以先通过钻爆法对下台阶进行开挖工作，完成隧道开挖工作之后，开展初期支护施工，打设 22中空锚杆，铺设 825 cm25 cm 钢筋网，复喷混凝土至设计厚度。第二为下台阶开挖法，在完成测量方向之后，通过钻爆法进行下台阶开挖，再测量放线，使用人工钻孔的方式完成初期支护，初期喷射混凝土的厚度为 4 cm，在完成钢筋网铺设之后，将复喷混凝土的厚度增加到设计厚度标准中。第三，底部开挖阶段，完成底部开挖之后及时开展支护工作，在初喷阶段确保其达到设计厚度，确保能及时完成封闭成环。在上台阶施工架设钢架阶段，通过锁脚锚的方式，对围岩支护变形情况进行有效控制。在岩体不稳定的情况下，可以利用缩短进尺的方式，在必要情况下，上下台阶开挖过程可以分为左右两部分进行3。二次初衬初期支护仰拱仰拱填充纵向连接筋118-2023.04 科学技术创新图 2上下台阶法施工工序横断面图 3上下台阶法施工工序纵断面2.3全断面法施工技术级围岩采用上下台阶法或全断面法开挖（见图4），全断面开挖主要是根据设计断面，采用一次开挖成型的方式进行开挖，再实施支护和衬砌隧道开挖技术。该种施工技术在实施中，必须根据隧道断面的实际情况、围岩地质条件以及机械设备情况确定。在施工初期支护阶段，需要严格落实施工图纸的设计情况，确保施工的有效性和稳定性。具体施工环节包括以下几点：第一，施工技术人员对钻孔位置进行初步标记，根据工作面的开挖断面，使用人工配合的方式，固定台架，尽量设置在操作较为便利的位置中，方便钻爆人员进行操作。第二，隧道正式开挖之前，需根据施工项目的地质情况、开挖方法以及钻孔机具等情况进行钻爆设计，其中钻爆设计的内容主要为布置钻孔，确定钻孔的数量、深度以及角度等，确定起爆的方法和顺序。第三，隧道爆破采用光面爆破的方式，通过试验的方式确定参数，如果并不具备试验条件，则可以根据表 2 的参数进行爆破。第四，根据爆破设计实际要求以及钻孔位置，施工人员可以使用 YT-28 气腿式凿岩机完成钻孔工作，根据钻进速度、围岩软弱程度等，对供风量以及供水量进行及时调整，保证钻孔位置的准确性。在间隔装药阶段，确保药量能够均匀分布，眼口使用炮泥填堵4。第五，通风施工，隧道施工中，通风方式需要根据掌子面掘进的深度决定，选择压入式、混合式以及压出式的方式进行。在实际施工中，可以优先选择压入式通风方法，该种方法在实际使用的过程中，具有较大的射程，并且冲淡炮烟的效果较好，操作难度小，只岩石级别 周边眼间距 E(cm)周边眼抵抗线(cm)相对距离 E/W 装药集中度 q(kg/m)极硬岩 5557 6080 0.71.0 0.30.35 硬岩 4565 6080 0.71.0 0.20.3 软质岩 3550 4560 0.50.8 0.070.12 图 4全断面开挖工艺流程表 2光面爆破参数119-科学技术创新 2023.04需要一根延长通风管就能完成。在长距离通风过程中，尽量使用串联式流风机，该类型流风机的风压较大（见图 5）。在通风机口 200300 m 之间使用负压风管，剩余使用漏风率较低，并且内摩擦阻力较小的高强软风管。通风检查工作需要从最低允许风速、最多允许工作人员数量以及排除炮烟的角度出发。图 5隧道通风布置示意第六，监控测量，在对隧道施工进行监控测量的过程中，需安排专业人员完成该项工作，同时建立施工质量管理体系，在初期支护阶段，根据测量方案，针对断面和测量点的布置情况进行监控，在完成初期支护之后，采集初始测量数据，并且根据测量方案中的具体要求开展后续工作，对测量数据信息进行分析整理的同时，对施工现场的工作展开指导。通过这种方式对现场施工情况进行灵活调整，掌握围岩的实际变化情况，为接下来施工的良好开展提供条件5。3结论综上所述，针对富水软弱破碎岩层隧道，开展固结开挖施工中，需要对其中的施工技术进行有效控制，确保各项技术在富水软弱破碎岩层隧道施工中能得到良好运用。尤其是固结开挖技术在实际实施的过程中，其中涉及到的内容较多，影响因素也较多，为了确保最终质量，则需要从各个施工技术入手，实现技术优化，降低施工中存在的安全风险以及事故发生概率等，为今后富水软弱破碎岩层隧道施工的良好发展提供条件。参考文献1梁龙群.地下水封石油洞库施工巷道洞口中风化破碎岩层开挖支护施工方案研究 J.水利水电快报,2021,42(S1):26-29.2余光,赵艳林.三层管钻具在松散破碎岩层矿区绳索取心中的应用J.云南地质,2021,40(2):260-264.3付廷波.山岭隧道过破碎岩层开挖面塌方机制与位置预测研究J.铁道建筑技术,2020(12):81-85，90.4李青亮.川藏交通廊道涎流冰发育特征及对川藏铁路的影响研究D.成都：西南交通大学,2020.5梁苗,王辉.松软破碎岩层大断面硐室定位注浆加固技术研究J.煤炭工程,2020,52(2):38-41.Consolidation Excavation Technology ofTunnel in Water Rich Soft Broken RockStratumZhang Ying（Northwest Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Highway Engineering Co.,Ltd.，Xian,China）Abstract:Compared with ordinary tunnels,tunnels in water rich soft and broken rock strata are special.In order to ensure the good development of tunnel construction,more comprehensive and high-level construc-tion technologies should be adopted in the actual construction.Based on this,the general situation of this con-struction is introduced at first,and then the characteristics of water rich soft broken rock tunnel and the ex-isting safety risk points are determined.Finally,the consolidation excavation technology in tunnel constructionis stud