黄草隧道出口级围岩段开挖施工技术论文

黄草隧道出口Ⅴ级围岩段开挖施工技术

易春林 刘维平 徐 迟 高 鹏 徐春雨 （中铁十九局集团第一工程公司渝怀项目部）

摘 要：以渝怀铁路黄草隧道DK222+685~DK222+905段开挖支护为例，阐述了在地质条件复杂的情况下控制开挖轮廓的技术要求及施工要点。 关键字：隧道 开挖 支护 钢筋束 1、施工概况

DK222+685~DK222+905段工程地质特征为：志留系下统罗惹坪组之页岩，青黑色，中~薄层，易风化，水化，处在山体围岩破坏带中，受地质构造影响严重，节理发育。开挖前有较好的整体性。开挖后围岩由于应力释放而产生失稳，整体性较差；且强制通风后，加快了围岩风化速度，导致围岩裂变、松散、脱落，使开挖后的围岩失去了自承能力，导致大面积超挖。经初步统计，从起拱线至拱顶平均落石0.3m厚左右，加大了初期支护的难度，给二次衬砌带来了超常的工作量，同时增加了安全隐患，造成了大量人力、物力的浪费。

2、施工方案的选定及实施

通过对应力隧道的学习，了解了应力隧道的基本特征，经过专家们的具体技术指导。第一工程公司渝怀项目部攻关小组结合该段围岩实际情况，对开挖施工进行了认真分析和研究。

2．1数据的积累

首先初步统计了开挖后拱部围岩的裂变状态，掌握真实可靠的数据。（详见图1）

2．2方案的确定及实施

2.2.1开挖方案的选择

单线隧道Ⅴ级围岩一般采用超前小导管注浆或超前锚杆超前加固围岩，再以正台阶法开挖，架设钢拱架，铺设钢筋网锚喷支护。在本施工段，由于围岩在开挖前有较好的稳定性，超挖主要是开挖后围岩自身应力的释放和开挖后围岩暴露在空气中风化快造成的。采用超前小导管注浆或超前锚杆超前加固围岩，固然可以保证开挖的超欠挖和安全，但成本太高，且进度太慢。经过攻关小组在现场论证和分析，认为采用预留脱落区，辅以微振动控制爆破技术，并在爆破后及时支护完全可以控制超欠挖和保证施工安全。

2．2．2施工方案的设计

根据现场施工所掌握的第一手资料，我们进行了施工方案的设计。 技术参数见下表

周边眼间距E(cm) 40 周边眼抵抗线W（cm） 60 相对距离E/W 0.67 装药集中度q(kg/m) 0.12 开挖断面炮眼布置及装药量（详见图2） 2．2．3施工方案的实施

首先严格按照设计方案进行炮眼布置（详见图2），轮廓眼要求在设计断面轮廓线上，其位置误差不大于5cm，眼底不超出开挖轮廓10cm；轮廓眼与周边眼排距误差不大于5cm，并且轮廓眼与周边眼以相同的斜率钻眼；根据断面的实际情况调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼以外）眼底在同一垂直平面上。钻眼完毕后，严格按照炮眼布置图进行检查，发现不符合要求的炮眼必须重钻，经检查合格后，方能装药。

装药时要严格按照爆破参数及炮孔布置规定的单孔装药量，对号入座。为了减轻爆破时对围岩的扰动，我们在周边眼采用Φ25小直径光爆药卷。

装药前先将炮眼内的泥浆石粉吹洗干尽，所有装药炮眼均要堵塞炮泥。连线时要仔细，连线后检查有无漏连现象。检查后方可引爆。

通过这次方案的实施，虽然比原设计效果好，但其轮廓不整齐，开挖轮廓上有欠挖现象，并且轮廓线上仍然有围岩开裂脱落现象，没有达到预期效果。我们经过认真分析方案实施的结果，得出轮廓不整齐的原因是：a、周边眼所装炸药过多，爆破时对围岩扰动过大；b、轮廓眼的相邻眼间距过大，轮廓眼与周边眼间距过大，导致爆破时不能把轮廓线内的围岩完全割裂下来。

2．2．4施工方案的优化及实施

针对施工方案实施后出现的问题，我们经过研究对施工方案进行了优化，（详见图3）

经过调整后的技术参数如下表

周边眼间距E(cm) 周边眼抵抗线W（cm） 相对距离E/W 装药集中度q(kg/m) 30 60 0.5 0.09 优化方案实施后，各项指标测定：开挖轮廓圆顺，超欠挖较少，围岩的自承能力有所加强，达到预期效果。

2．3调整初期支护结构

该段原设计钢格栅，钢筋网。我们经过研究针对此段围岩自身有较好的相对整体性，但易风化水化的这一特性，并结合初期支护主要是发挥围岩自身的承载能力这一原则。经过计算和现场试验后，我们采用钢筋束代替钢格栅进行加强支护。钢筋束相对钢格栅有以下优点：⑴支护时快速灵活方便；⑵支护时采用钢筋束后焊接和喷砼的时间，每排炮要比采用钢格栅节省一个小时；⑶钢筋束比钢格栅更容易与围岩密贴；⑷还可以减少支护钢筋数量，

增加经济效益。经过对多次钢筋束支护后的应力检测，在这种围岩下钢筋束的支护效果完全能够代替钢格栅支护，满足设计和规范要求。

2．4施工注意事项

2.4.1轮廓眼和周边眼之间的间距，以及周边眼单孔装药量不要一成不变，要及时根据围岩变化而变化，做到岩变我变。

2.4.2在开挖后素喷砼要及时。 2.4.3喷砼以前危石一定要排干净。

2.4.4施工过程中要随时观察围岩变化，如发现围岩有开裂现象，并且还在继续加大，要立即停下来先处理围岩变化的地方。

2.4.5支护时锚杆长度要足够，锚固剂要塞满，钢筋网要与围岩密贴，钢筋网与锚杆、钢筋束之间要焊接牢固。

2.4.6支护后围岩量测要及时，并做好记录；如果发现支护好的地方有开裂现象，则要及时进行二次衬砌以保证施工安全。

4.施工体会

隧道的施工方法不能一成不变，而要在施工之中随着围岩的变化不断改进，作到岩变我变，只有这样才能制订出合理的施工方案。通过对这段围岩的施工证明，此种施工方法速度快，效果好，简便易行，适用该级别围岩的施工，有效地控制了爆破后产生的围岩裂变、松散及落石现象，消除了施工中的安全隐患，光爆后的效果明显好于实施前，大大缩短了每个循环的作业时间（每个循环缩短4个小时），可满足施工要求，既加快了隧道的施工进度，又降低了工程成本，同时也给我们今后的隧道施工积累了一些宝贵的施工经验。