軟弱流變圍巖中坑道施工技術

1、<p>　　軟弱流變圍巖中坑道施工技術</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行，減輕爆破對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開挖。同時要求重視圍巖的測量信息，其對錨桿的長度與間距的修改、臺階開挖的長度和仰拱構筑的時機具有指導作用。 </p><p>　　關鍵詞：軟弱圍巖；光面爆破；新奧法施工；噴錨支護；施工測

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：TU74文獻標識碼: 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化紅黏土組成，巖石強度低，且含水量大于天然含水量時，強度急劇降低，約為天然含水量強度的40%，并且具有明顯的流變性，開挖后自穩(wěn)能力差，施工中圍巖最大變形達700mm

6、，巖石遇水軟化，對施工極為不利，屬于典型的軟弱巖層。采用普通的爆破法開挖、直墻拱形襯砌，坑道竣工后不久，襯砌會出現(xiàn)裂縫，地坪起鼓。后采用新奧法施工原則，即采用短臺階開挖法，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，同時對圍巖進行測量，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，施工進展順利，圓滿完成施工任務。 </p><p>&

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

8、提出了這一方法。新奧法的基本思想是：以維護和利用圍巖的自穩(wěn)能力為基礎，充分發(fā)揮圍巖的自承載能力，盡可能改善支護的受力狀態(tài)，在安全的前提下，取得更好的經(jīng)濟效果。新奧法將錨桿和噴射混凝土集合在一起作為主要支護手段，及時進行支護，以便控制圍巖的變形與松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，形成以錨桿、噴混凝土和圍巖三位一體的承載結(jié)構，共同支撐圍巖壓力；通過對圍巖的現(xiàn)場測量，及時反饋圍巖（支護復合體）的力學動態(tài)及變化狀況，為二次支護提供合理的架設時

9、機；通過監(jiān)控量測反饋的信息來指導隧道和地下工程的設計和施工。新奧法是集設計、施工和監(jiān)控量測為一體的地下工程建造方法。已被國內(nèi)外作為地下工程設計和施工的重要方法。 </p><p>　　在開挖中，為了充分利用圍巖的自承載能力和減輕爆破對圍巖的破壞，采用光面爆破開挖，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挖方法進行掘進。在松軟圍巖中進行全斷面開挖不利于作業(yè)面的穩(wěn)定，由于本工

10、程斷面不大，可采用二臺階開挖，即坑道毛洞的拱部作為上臺階，曲墻部作為下臺階，一般情況下臺階長3m，臺階長度要根據(jù)監(jiān)測信息適當調(diào)整，作業(yè)面與水平面夾角75°柱左右。光面爆破時，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/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，當遇到反坡施工時，每隔80m左右設置一個積水坑，積水坑用混凝土作圍護結(jié)構，并用水泵將積水抽出坑道，正坡施工時要做好排水溝，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，坑道上下臺階開挖后，立即對作業(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小時后，開始安裝錨桿和掛網(wǎng)，錨桿為直徑18mm的螺紋鋼筋，長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C20，其中摻3%的速凝劑。軟弱圍巖中修建坑道時，噴錨網(wǎng)施工質(zhì)量是保證工程安全的基礎，錨桿施工時錨桿孔砂漿要飽滿，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，噴射混凝土施工時厚要得到保證，當發(fā)現(xiàn)噴射混

13、凝土有空鼓、脫落及嚴重裂縫的處，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>　　及時進行仰拱施工是使坑道形成封閉結(jié)構，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)測結(jié)果表明，未時設置仰拱時，變形速率為3.35mm/d，設置仰拱后，變形速率為0.12mm/d

14、。仰拱施工時，需要開挖底拱，施工時圍巖出現(xiàn)快速變形，此時，施工監(jiān)測就顯得特別重要，一般每掘進10m就要澆筑一段仰拱，如果圍巖變形小，可適當加速施工進度，掘進30～40m后澆筑一段仰拱。 </p><p>　　2.4 圍巖變形量測 </p><p>　　現(xiàn)場監(jiān)控是新奧法的主要原則之一，它把噴錨支護的設計同現(xiàn)場測量緊密結(jié)合起來。現(xiàn)場監(jiān)控設計一般分為預先設計與最終設計。預先設計是施工前根據(jù)或輔以

15、理論計算，對初期支護的參數(shù)類型、施作程序、工程量測方法進行設計，對最終支護類型進行預先估計可。最終設計是根據(jù)掌握的量測資料，調(diào)整初期支護可，設計最終支護，包括確定最終支護的類型和參數(shù)、施作時機及仰拱閉合時機?，F(xiàn)場監(jiān)控法特別適用于軟弱圍巖及復雜地質(zhì)圍巖中的噴錨支護設計。現(xiàn)場監(jiān)控量測能及時掌握圍巖的變化動向及支護的受力狀態(tài)，這對合理進行噴錨支護的監(jiān)控設計和指導施工是非常重要的。 </p><p>　　本工程中平均每隔

16、15m左右設置一個測量斷面，進行洞室的收斂量測和洞室圍巖位移量測。（1）洞室收斂量測是指，測量洞室水下、垂直方向或相對應的兩測點間距離的變化。為了及時掌握洞室開挖后收斂變化趨勢，應緊跟工作面迅速安設收斂測點。收斂量測裝置通常使用機械式周邊收斂計、伸縮測桿和帶鋼尺。收斂量測只能反映洞室內(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范圍和深度。（2）洞室圍巖位移量測。為了測定洞室圍巖的松動帶，將多點位移計安放在與洞室軸線相

17、垂直的鉆孔里。多點位移計讀數(shù)是錨固頭相對于位移計頭部的位移測量值。如果多點位移計埋置到足夠深度。一般離洞室邊緣2～3倍洞徑處，則底部錨固點就能假定為固定的，則相對于該點的位移是可確定的。也可采用聲波法確定松動范圍。量測數(shù)據(jù)不僅能證實和補充收斂量測的結(jié)果，也能幫助確定錨桿的最佳長度。 </p><p>　　通過測量結(jié)果可及時修改錨桿的長度與間距，測量結(jié)果也可確定臺階開挖的長度和仰拱構筑的時機。 </p>

18、<p><b>　　3 結(jié)束語 </b></p><p>　?。?）對于遇水軟化德圍巖，為保證開挖后圍巖穩(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>　?。?）采用新奧法施工時，為了充分利用圍巖的自承載能力和減輕爆破對圍巖的破壞，采用光面爆破開挖，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、巖開挖后，應立即對作業(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，噴錨網(wǎng)施工質(zhì)量是保證工程安全的基礎，錨桿施工時錨桿孔砂漿要飽滿，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，噴射混凝土施工時厚要得到保證，當發(fā)現(xiàn)噴射混凝土有空鼓、脫落及嚴重裂縫的處，要鑿掉重新噴射混凝土。 </p><p>　　（3）軟弱圍巖坑道施工時，仰拱能夠使坑道形成封閉結(jié)構，有利于圍巖的穩(wěn)定。要重視圍