邻近既有线仰坡顺层破碎围岩长大隧道施工技术

邻近既有线仰坡顺层破碎围岩长大隧道
施工技术
摘要：本隧道位于湖南省麻阳县郭公坪乡与锦和镇之间，中心里程
ZD1K568+148，全长5234m，最大埋深约295m，最薄为7m,隧道进口
ZD1K565+632.31～ZD1K566+890.02段位于R=1000的右偏曲线上，出口
ZD1K570+524.53～ZD1K570+765段位于R=12000的右偏曲线上，其余段均位于直线上；隧道纵坡为人字坡；自进口至出口分别为4‰（长2739m）的上坡。

8‰（长2495m）的下坡。

隧区不良地质为隧道出口仰坡顺层，斜井进口顺层，有害气体，特殊岩土为人工弃土。

隧道出口端岩层产状为N30°E/41°SE，倾向隧道出口，视倾角41°，岩性为硅质岩、炭质页岩、白云岩为主，综合内摩擦角建议取18°，隧道出口仰坡顺层。

关键词：邻近既有线；仰坡；破碎围岩
1工艺原理
本研究着重从隧道不良地质段综合施工技术，为降低安全风险、提高工程质量、节约施工成本提供技术支持，掌握不良地址段综合施工技术，并总结科研课题成果，对类似工程的施工提供了重要的参考和借鉴，具有十分广阔的应用前景
2逆断层破碎带围岩变形对支护结构影响性分析研究及采取措施
2.1隧道断层破碎带围岩破坏特征和稳定性影响因素
在隧道施工过程中,经常会遇到断层破碎带,影响了施工安全和开挖速度,必须采取合理的施工方法快速安全可靠地通过断层破碎带,防备断层破碎带附近出现坍塌等现象.隧洞开挖时断层破碎带围岩变形破坏的一般形式和特征为:
拱顶坍塌、拱腰围岩坍塌、底鼓以及支护结构变形破坏的宏观显现。

始自拱腰或边墙,初始表现为喷层开裂,围岩内鼓,崩塌,涌水等,继而有土砂流出,大块岩体错落,围岩坍塌。

2.2超前地质预报
隧道开挖爆破后立即进行地质调查并进行地质素描，一般地段每10m记录一次，地质条件变化时，增加素描。

在围岩变化处前100m预先进行超前探测，利用TSP203对前方进行探测，粗略掌握掌子面前方的不良地质分布情况。

然后，用地质雷达在接近不良地质体30m左右时探测一次，进一步核实与了解不良地质的分布情况。

若物探方法初步判定前方有不良地质体，当掌子面接近不良地质体10m左右时，应采用超前钻孔进行验证。

根据物探与钻探结果，并结合前期地勘成果及地质调查资料，综合判定不良地质体的范围与程度。

2.3破碎带超前注浆及堵水加固
2.3.1超前注浆加固
施工方法
a 止浆岩盘（止浆墙）：对掌子面及其后部3m范围内喷10cm厚的混凝土进行封闭。

b 注浆孔布置：沿开挖轮廓线单排布置。

孔距为30～50cm，外插角10°～15°。

c注浆孔：采用手风钻钻设，孔深3.5m。

d 小导管：管径Φ42mm，采用热轧无缝钢管制成，前部钻注浆孔，孔径
Φ6～8mm，孔间距10～20cm，呈梅花形布置。

前端加工成锥形，尾部长度不小于30cm。

e 小导管安装：小导管安装应在型钢拱架架立后进行。

将加工好的小导管插入已钻好的眼孔，为充分发挥小导管的支护作用，将小导管尾部焊接在已架好的钢支撑上。

然后，用锚固剂封堵导管周围孔口以及工作面上的裂缝。

f 小导管注浆：采用纯水泥浆灌注。

2.3.2堵水加固
结合超前预报结果及超前探水钻孔，查明掌子面前方及地下水分布状况及水
量后，根据不同的情况，分别采用全断面深孔预注浆、周边深孔预注浆、开挖后
周边注浆等注浆方式，将地下水尽可能封堵在围岩内，以确保施工及结构的安全。

全断面深孔预注浆堵水：当隧道穿越的厚度较大（不小于30m）的软塑状富
水断层破碎带、大型溶洞软塑状充填体，岩体结构类型为散体状结构，岩体完整
程度为极破碎。

采用全断面深孔预注浆堵水。

周边深孔预注浆堵水：当隧道通过岩溶地层及非岩溶地层界面、厚度较小
（小于30m）的断层破碎带、溶蚀裂隙，各探水孔至少有三孔出水，且任一探水
孔流量＞2 m3/h，探水孔总水量大于20 m3/h时采用周边深孔预注浆堵水。

开挖后周边注浆堵水：开挖后周边注浆适用于经超前地质预报无突水、突泥
危险，但裂隙发育开挖后洞壁大面积渗水、淋水的一般Ⅳ、Ⅴ级围岩地段；以及
软弱富水可能发生围岩大变形的地段。

预注浆参数：一个注浆段完成后留5m不开挖，作为下一阶段的止浆岩盘。

注浆孔自掌子面沿开挖方向，以隧道中轴为中心呈伞状布置，注浆孔孔底间距不
大于3m，浆液扩散半径为2m，注浆压力为静水压力（2～3）倍，注浆材料采用
水泥—水玻璃双液浆，浆液浓度应根据地质及水文条件进行调整。

初拟为：C：S （体积比）=1：（0.6—1.0），水泥浆水灰比0.8:1—1:1,水玻璃浓度模术
2.6—2.8,水玻璃浓度为35Be’。

注浆压力初拟0.5—1.5Mpa。

注浆前在止浆墙或止浆盘内埋Φ127无缝钢管为孔口管，孔口管长3m，孔口
外露20—30cm，止浆墙前端应嵌入围岩不小于30cm。

预注浆结束标准：注浆压力达到设计压力，注浆量逐渐减少，最终进浆量小
于1L/min·m，并维持10min以上，可结束本孔注浆。

堵水注浆效果检查：应在注浆结束7d后进行效果的检查，检查孔数量应不
小于注浆孔数量的3%，采用5点法压水试验，要求透水率不大于2Lu，孔段合格
率在80%以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的50%，且不集中，否
则应加密钻孔注浆。

2.4洞身开挖及初支施工
断层破碎带隧道开挖施工时严格按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、
勤量测”的原则进行组织施工，每循环进尺控制在1～2榀拱架，确保断层段施
工安全。

施工要点：a.施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、
勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织。

b.做好洞内的防排水系统工程，妥善处理好陷穴、裂缝。

c.台阶长度控制在3～5m，及时施作初期支护，配合锁
脚锚杆封闭成环，初期支护钢架背后严禁出现空洞。

d.工作若有失稳现象，应及
时用喷射砼封闭，加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。

e.应及早施作仰拱和二次
衬砌，防止隧道边墙向内位移。

2.5监控量测
隧道施工中开挖形成后，必须立即喷射不小于4cm厚的混凝土及时封闭围岩
作为初支初喷层，紧跟监控量测，监控量测应在开挖后2-4小时进行，否则工作
人员不得进入掌子面作业。

监控量测的项目主要根据隧道工程的地质条件、围岩类别、跨度、埋深、开
挖方法和支护类型等综合确定。

而且，在隧道工程中进行量测，绝不是单纯为了
获取信息，而是把它作为施工管理的一个积极有效的手段，因此量测信息应能确
切地预报破坏和变形等未来的动态，对设计参数和施工流程加以监控，以便及时
掌握围岩动态而采取适当的措施（如预估最终位移值、根据监控基准调整、修改
开挖和支护的顺序和时机等），满足作为设计变更的重要信息和各项要求，如提
供设计、施工所需的重要参数（初始位移速度、作用荷载等）。

现场监测时，可根据监测结果所处的管理阶段来选择监测频率：一般III级
管理阶段监测频率可放宽些；II级管理阶段则应注意加密监测次数；Ｉ级管理阶
段则应加强监测，通常监测频率为1-2次／天或更多，具体表现在施工中出现下
列情况之一时，立即停工，并采取措施进行处理：
(1)初支结构喷射或浇筑的混凝土出现裂缝，且持续发展。

(2)开挖一个月后，洞壁的水平位移不能收敛，实测位移达到危险状态的80%。

(3)位移一时间曲线出现反弯、突弯的急聚增长现象。

监测数据的分析及预测
取得监测数据后，由专业监测人员及时整理分析监测数据，并结合施工步骤
对围岩、支护等变形进行分析判断，将实测数据与允许值进行比较，及时绘制各
种变形一时间关系曲线，预测结构变形发展趋势，预测结构的安全性，评价施工
方法，确定工程技术措施，并向监理工程师汇报，项目经理部根据监测结果并及
时调整施工工序及采取相应的技术措施，以实现信息化施工。

3取得成果
通过对新刘家湾隧道临近既有线仰坡顺层破碎围岩长大隧道施工技术的多次
论证分析，采取科学合理的施工工艺有效的解决各种施工难题，降低各种施工风险，克服重重困难，为以后该类型的隧道施工提供了宝贵的施工经验，保证了高
风险隧道的施工安全，在国内处于先进水平。

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3。