摘要:介绍了宜万铁路广成山隧道软弱围岩挤压变形控制施工技术,由于采取了有效的支护技术、开挖顺序、和相应的监测手段,保证了洞室的稳定,避免了隧道因挤压发生的变形侵限及塌方,为同类地质条件下的隧道工程施工提供了可借鉴的先例。
关键词:软弱围岩挤压变形 施工控制
1 工程概况
宜万铁路广成山隧道为矿山法施工单线电气化隧道,全长5353.0m,起止里程K406+988.0~ K412+341.0,由于线路多功能的需要,在区间设有进出口战备段、非绝缘下锚段、余长电缆腔、变压器室等,隧道结构尺寸为(跨度×高度)7.14×8.97m,洞顶最小覆土厚度50.0m。
该隧道施工方法主要为台阶法→全断面法→台阶法。对于围岩破碎带施工较为困难,详见线路平面图。
2 工程地质
2.1 概述 广成山隧道位于重庆市忠县与万县交界处大山山脉～方斗山山脉的北西翼,工程区属构造剥蚀,侵蚀中低山区,地形起伏较大。沿线地层均为三叠系中上统,区域构造应力集中,发育有F4、F5、F6三个断层。
隧道围岩分级为Ⅳ～Ⅴ级,为灰、深灰色泥质灰岩夹页岩,薄~中厚层状,地下水均为基岩裂隙水,水量较大。
2.2 不良地质及特殊地质 隧道左侧围岩存在顺层软弱面,易产生滑落、坍塌对整个洞身产生侧面挤压变形,给施工带来了相当大的困难。
3 总体设计情况
隧道以喷、锚、网、拱架等作为初期支护,初期支护承受主要荷载,同时作为永久结构的一部分。断面支护参数:按不同围岩分级分别为140mm、100mmC20网喷砼(内埋钢格栅),二次模筑分别为300mm、350mm厚C20砼,抗渗标号为p8,具体初期支护参数见下表:
4 施工方案
隧道围岩破碎,稳定性极差,开挖后易失稳坍塌,不仅存在施工上的干扰,也存在对地层扰动的相互影响和叠加,因此依据隧道断面尺寸,围岩地质情况,确定科学的开挖方法和支护参数,合理安排各工序,控制隧道偏压变形,确保洞室稳定使开挖掘进不受较大的影响是施工的关键。
根据隧道实际情况,结合以往隧道的施工经验,参照理论分析和模型试验成果。确定总体施工方案为:采用台阶工法施工,辅助工法采用超前小导管和径向小导管注浆并及时封闭仰拱。小导管超前注浆加固范围为拱部150°。
总体遵循:“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”的原则。
5 施工实况
洞门施工完毕,进入正线施工,采用工法为台阶法,先进行超前注浆小导管施工,而后开挖上半断面,上、下断面相距20～30m,仰拱紧跟下半断面,下半断面施工完成后对隧道左侧软弱围岩部分进行径向小导管注浆加固,注浆压力控制在0.3～0.5Mpa并在初支格栅底脚采用I20工字钢横撑进行加固,具体施工参数如下图。
5 施工中应注意事项
5.1 上下台阶不宜拉的过长,一般以20.0～30.0m为宜。
5.2 开挖施工必须具有时效性,不能人为因素延长时间。
5.3 超前支护必须严格按设计方案做到位。
5.4 初期支护完成5.0～10.0m后及时进行软岩处壁后注浆,控制隧道偏压变形。
5.5 仰拱和二次衬砌必须紧跟掌子面,一般二衬应控制在150m范围内,仰拱应控制在100m范围内。
6 施工期间的监测
该隧道从2004年7月15日开始施工至2005年9月1日止,初期支护已完成615m。综合这一段时间的监测数据如下:
根据以上监测结果,整个初支闭合完成后,所有的变形均在设计要求范围之内。
从施工角度分析,拱顶下沉和隧道周边收敛值最能直观地反映洞室开挖引起的结构及周围岩体的变形。从拱顶沉降和周边收敛值来分析,上导施工累计沉降占总沉降的69%,下导施工占沉降量的14%,拱架封闭后的沉降量占总沉降的11%。因此,如何采取措施,控制上导开挖过程中的沉降和收敛是施工控制的关键。
7 结论
软弱围岩偏压隧道的施工,关键在于超前支护和侧向软岩加固注浆的控制,施工时还要特别注意开挖支护的时效性和监控量测的信息反馈。宜万铁路广成山隧道软弱围岩隧道按照既定的施工工序和施工工法施工,已经开挖成型615m,从现场施工的情况分析,洞内初期支护稳定,拱顶下沉和洞周收敛均在允许范围之内,地面无任何变化。由此可见,我们选择的施工顺序和施工工法是科学、合理的,能够保证隧道结构的稳定,可作为同类工程施工借鉴的先例。
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