隧道构造裂隙及其影响带的治理

隧道构造裂隙及其影响带的治理简介：介绍了大茅隧道构造裂隙及其影响带的治理方案及施工技术，为今后隧道裂隙的治理提供了可借鉴的经验。关键字：构造裂隙,治理方法,施工技术引言大茅隧道位于海南省三亚市境内，分左、右线两条隧道。隧址区位于陵水19所纬向深断裂南侧，构造运动主要表现为：印支期以酸性岩侵入活动为主、燕山期以强断裂作用及酸性岩侵入为主，断裂和侵入岩脉十分发育。通过对左线隧道ZK296+530上半断面揭露的围岩地质分析，该段地质状况较为复杂，用KDI-3型矿井地质雷达探测，发现开挖面向前18.5m范围内有两条大的构造裂隙，裂隙走向为74°，与隧道轴线夹角48°，裂隙处涌水量达130L/min.主要原因是由于侵入体古老，又受历次构造运动的影响，岩体破碎，地层中松散残留堆积物与岩体杂乱分布，形成多条断层破碎带，断层中分布的上层滞水和潜水汇集形成了较大的涌水量。虽然山体岩石以花岗岩为主，但岩石中还含有较多的长石，长石因位于富水带，多数已风化成高岭土，吸水性强，含附水饱和，并夹裂隙水和泥沙，一经扰动极易液化，呈泥浆状涌出。裂隙的存在使围岩完全丧失自稳性和承载力，同时有产生动压的可能，因而裂隙的治理成为工程施工的一个关键技术环节。1裂隙极其影响带的治理方法裂隙的治理应该以保证安全为前提，以经济合理和方案可行为基础。总的治理原则是：阻止流沙涌出、先稳、预支，再进行初期支护。首先，对已暴露出的裂隙，要采取措施阻止向外涌流沙，防止裂隙空腔进一步扩展；对工程施工中的开挖面应及时喷射混凝土进行封闭，打设注浆导管，并注浆加固围岩；然后，采用工字钢拱架、喷锚网作为初期支护体系，经检测岩体开挖面稳固后，再进行喷射混凝土施工。2治理方案的确定对于这种自稳性极差的围岩，首先考虑的是对围岩进行注浆加固，以增强其稳定性，然后考虑加强初期支护。2.1封闭开挖面，泵送混凝土回填裂隙在已暴露的裂隙口，预埋Ф155mm×3m的混凝土输送管（输送管口尽量靠近已塌空的裂隙顶部）和3根Ф100mm的软式弹簧透水管，然后喷射200mm厚的C20混凝土封闭开挖面。待以上工作完成后，使用混凝土输送泵对裂隙内泵送C20混凝土。为增加混凝土的流动性，混凝土骨料粒径宜控制在50～150mm.2.2超前注浆小导管根据实际地质情况，本着经济合理的原则，每循环打设两排小导管。小导管采用42mm的无缝钢管，钢管长5m，间距0.4m.第一排沿开挖轮廓以2°～5°外插角打入。第二排在第一排间隙处打入，外插角30°～45°。第一排导管起止水阻浆的作用，第二排导管的作用是注浆固结开挖轮廓以上的围岩，使开挖轮廓3m范围内形成承载拱。2.3浆液制备因开挖面涌水量大，而且裂隙内含泥沙，因此，必须采用能止住水且凝固快的水泥-水玻璃双液浆，其配制方法见表1.表1水泥-水玻璃双液浆的配合比品名理论配合比用量/（kg/m3）注浆压力/MPa425水泥15000.5～2水玻璃溶液0.6300水15002.4开挖方法为防止掌子面坍塌，采用台阶分步法开挖，即留核心土，先开挖上弧导。弧导高度1.5～1.7m，每循环开挖进尺0.5m.开挖完毕，即喷射混凝土封闭开挖面，进行立拱架、喷锚网施工。下半断面的施工支护方法是先在上半断面初期支护拱脚处打设双排注浆小导管（导管长4m，间距0.5m，呈梅花形布置），然后注浆。24h后，进行半边开挖，开挖进尺0.5m，并及时进行拱架和喷锚网支护。2.5钢拱架及喷锚网支护钢拱架由I20b工字钢加工而成。上半断面有4个单元，单元与单元之间采用20mm厚的A3钢板作联接板并用高强螺栓连接。钢拱架与钢拱架之间的间距为0.5m，采用Ф22mm螺纹钢连接，连接筋间距0.5m.拱架内、外轮廓焊接Ф8mm圆钢组成的双层钢筋网，网格间距0.2m×0.2m.钢筋网与钢拱架焊接牢固后，沿径向打设间距0.5m×1m、长3.5m的锚杆，端部焊接在钢拱架上。待钢拱架、钢筋网、系统锚杆施工完毕，即可进行喷射混凝土施工。3施工工艺3.1小导管施工工艺选用节长5m或4m的钢管，加工成钢花管（即在管壁四周以250mm间距钻Ф10mm的注浆孔，端部留1m不钻），钢管头加工成尖锥形，采用风动凿岩机钻孔和顶管，钻进过程中，掌握好钢管的偏斜度，注浆时以自下而上顺序注浆。3.2注浆施工工艺注浆前先对开挖面作止浆墙，厚度≮50mm，注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，水、水泥、水玻璃体积比为1：1：0.5，采用BW-250/50型注浆泵进行注浆。注浆时，如发生浆液从其它孔流出的现象，则应在串浆孔口处安装止浆塞，待该管注浆时再拔下止浆塞，并以高压风和高压水清洗管内杂物，然后再注浆，直至全部终孔。3.3安装工字钢架首先，在洞外按设计尺寸将工字钢架加工成型，试拼后，分片运往洞内。在施工作业平台上，对拱架进行安装架设，焊接联接。安装前应先检查开挖断面有无侵限部分，在对侵限部位处理后进行测量放样，确定拱架、拱脚位置及拱顶标高。4注意事项4.1必须建立监控量测系统，及时检测、分析和处理量测数据。在初期支护施工的同时，每隔5m埋入锚固件，采用围岩收敛仪进行周边位移收敛量测，拱顶采用精密水平仪悬挂钢尺观测拱顶下沉量。量测后经对数据进行整理，将位移随时间变化的时态曲线进行回归分析处理，监视时态曲线的变化规律。如果发现异常，应及时对已开挖的下断面进行二次衬砌施工，若下半断面尚未完成，则应加强初期支护。4.2在架设工字钢拱架过程中，如果工字钢不能紧靠初喷混凝土面，背后超挖部分应使用C20喷射混凝土回填密实。4.3在下半断面开挖中，严禁采用先拉中槽、后挖马口的施工方法。采用半边开挖时，应及时对开挖面进行喷射混凝土封闭。4.4下半断面开挖支护完毕，应及时施作仰拱，尽早封闭成环，防止由隧底涌沙冒水。5结语在大茅隧道左线施工中，由于采用了超前注浆导管预注浆的辅助施工方法和钢构喷锚网的支护体系，才成功地穿越了K296+511.5～K296+530段构造裂隙，防止了类似右线隧道的塌方冒顶事故发生。既保证了工程质量和施工安全，又提高了施工效率，取得了很好的效果。[供稿：王洪亮（中铁十二局集团公司第三工程公司，山西太原030024）]