浅埋隧道软弱围岩段施工控制技术研究

第11卷第8期中国水运V ol.11

N o.82011年8月Chi na W at er Trans port A ugus t 2011

收稿日期：5作者简介：刘继南（），男，吉林长春人，南宁铁路局，主要从事铁路工程建设管理工作。

浅埋隧道软弱围岩段施工控制技术研究

刘继南

（南宁铁路局，广西南宁530200）

摘

要：如何快速高效完成浅埋隧道软弱围岩段施工是隧道施工中急需解决的关键问题。本文结合某铁道浅埋隧道

软弱围岩段施工成功实践，详细介绍了浅埋隧道软弱围岩段施工方法及经验，为解决快速高效完成浅埋隧道软弱围岩段施工提供了可供借鉴的新的技术资料。关键词：浅埋隧道；软弱围岩；施工控制中图分类号：U 455.4文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）08-0225-02

一、工程概况

某铁路隧道全长6984m ，隧道出口为246m Ⅱ类软弱围岩段，埋深20~30m 之间，隧道穿越地区为侵蚀剥蚀低山丘陵区，穿越东西向展布的脊状山梁，大部分岩体受构造影响较重、节理发育、风化颇重，表层5m 风化严重、围岩松

散破碎。隧道开挖宽度为13.0m ，开挖断面达130m 2。洞

口段风化严重，岩层自稳能力极差。隧道位于南亚热带，年平均气温21.7℃，最冷月平均气温12.8℃，最热月平均气

温28.2℃，极端最高气温39.8℃，极端最低气2.1℃，年平均降水量1300mm 以上；地下水主要为基岩裂隙水，具有中等侵蚀性。地震基本烈度为七度。

二、施工方法

该软弱围岩施工采用格栅钢架、超前小导管预注浆结合喷射砼、锚杆、钢筋网的支护技术。（1）洞口加固。洞口采取锚、网、喷砼联合加固。洞口边仰坡采用φ22锚杆（锚固剂锚固）、钢筋网及喷射砼防护。锚杆长l=3.5m ，间距为1.2×1.2m ，梅花形垂直岩面布置，锚杆外露5cm 。锚杆安装后，在坡面上初喷5cm 厚的200＃砼，然后布设钢筋网覆盖，同时在锚杆顶部设25cm ×25cm （厚10mm ）的锚杆垫板，将钢筋网焊接在锚杆上，以形成统一的受力体系，最后复喷砼10cm 。洞口加固见图1。进洞前，在隧道拱部开挖弧形以外布设超前小导管，小导管的安设采用钻孔打入法。将风动凿岩机回转爪拆除，借助冲击锤将小导管导管打入岩体，外插角为8~10°。对强行打入的小导管在注浆前用高压风冲洗管内砂石。注浆前，首先进行压水试验，以便检查机具设备是否正常，管路连接是否正确。注浆压力控制在0.5~1.5Mpa 之间，单管注浆量达到0.05m 3时，应立即停止注浆。注浆浆液采用单液注浆，水泥为425＃普通硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比为1：1~0.8：1，单管注浆量为：Q =πR 2

L `n

a

β，式中：R 为浆液扩散半径，拱部为

20cm ；L 为小导管长度，3.5m ；n 为岩体空隙率，经测试为0.11；a 为浆液充填率，取0.85；β为浆液损耗系数，取1.15，因此，单根小导管注浆量为0.05m 3。注浆结束8小时后即可进行开挖施工。小导管眼孔布置见图2。（2）洞身开挖。在隧道衬砌轮廓线以外的周边，按开挖循环所需长度，

将小导管打入围岩，利用注浆机的泵压使浆液通过小导管管体的注浆孔渗透、扩散到围岩孔隙中，封闭地层中的缝隙、填充地穴，从而使围岩的物理力学性质得到改善和提高。超前小导管长l=4.0m ，环向间距0.4m ，外插角8~10°。锚网喷及格栅钢架支护按设计文件及施工规范施作。φ22砂浆锚杆，长度为l=3.0m ，隧道每m27根；钢筋网沿隧道纵向采用φ10圆钢，横向采用φ6圆钢；格栅钢架每3榀/2m ，拱墙均设；喷射砼厚15cm 。隧道出口110m 围岩软段，洞身开挖采取半断面法。上半断面以起拱线下1m 控制，下断面以边墙底控制，最后进行仰拱开挖，开挖顺序见图3，图中1为上半断面开挖、2为下半断面中槽开挖、3为下半断面马口跳挖、4为仰拱开挖。开挖采取弱爆破、短进尺、强支护、及时支护措施，上半断面循环进尺0.8~1.0m ，下半断面循环进尺1.0~2.0m ，台阶长度15~20m 。隧道洞身开挖采用手持风动凿岩机钻孔，眼孔直径为φ43mm ，周边眼间距为30cm ，采用直眼掏槽法，非电毫秒雷管起爆。在上半断面开挖进尺55m 左右，进行下半断面拉槽进洞。首先组织机械将洞口路基土石方完全挖掉。根据设计情况，将下导坑边仰坡一次刷够，并将开挖轮廓线外部分用喷射砼喷覆。下半断面进洞采取先拉中槽，再分段跳挖马口，形成多个工作面，加快施工进度。中槽开挖宽度为5~6m ，便于机械化作业。跳挖马口相互错开，马口长度以2~3m 为宜，间隔10m 左右。每开挖完一个马口，立即组织人力进行初期支护，使格栅钢架闭合成环，以形成强有力的初期支护，防止围岩大范围变形形成坍塌。初期支护手段采用格栅钢架、喷砼和锚杆、钢筋网相结合。根据支护成形至砼衬砌前这一段时间（近三个月）喷砼表面观察情况，仅有少数几条微小裂缝，说明强有力的初期支护对隧道施工安全，特别是软弱围岩地段具有重要的作用。其施工示意图如图4。在隧道上半断面开挖110m 左右时，现场围岩地质调查，围岩节理由发育逐渐变为较发育，无涌水，仅有少量渗水，围岩裂隙明显减少，完整性较好，轻微风化，且隧道埋深约为25~35m 。经研究决定，对此后的开挖采用全断面掘进施工，循环进尺控制在1.5～2.0m 以内。在施工中，严格爆破用药两则是控制爆破效果的重要环节，掏槽采用斜眼掏槽方式，光面爆破技术。

2011-0-27

1982-

226中国水运第11卷

并现场做好围岩地质调查，一旦岩层变差，立即采取有效措施，如改变开挖方法、超前锚杆等，施工支护必须及时施作，并保证其施工质量。

隧道拱圈砼

隧底砼

间距1.2×1.2米，长3.5米ф22锚杆15cm 喷射砼钢筋网

长4米超前小导管

图1洞口加固

图2小导管眼孔布置图

图3

开挖顺序图

中槽宽度5~6米

马口开挖，宽度2~3米马口间距10米左右

图4下半断面开挖示意图

三、结语

该隧道浅埋软弱围岩段平均日进尺1.67m ，最高日进尺达4.5m ，并杜绝了软弱围岩容易发生坍塌事故的出现。经

断面检测，开挖端面均控制在规范允许范围内，表明软弱围岩地段施工，只要工程技术人员和施工现场管理人员认真进行围岩地质勘查，分析、研究其与之匹配的最可行的施工方案。力求施工组织管理规范化，操作程序化，合理组织劳动力、机具设备和良好的工序衔接，软弱围岩施工同样能加快施工进度。（2）对于软弱围岩，尤其为大跨浅埋地段施工，施工支护起着关键性的作用。以强有力的施工支护手段，能减缓或阻止围岩变形。过去铁路施工，Ⅱ、Ⅲ类围岩施工容

易发生坍方，甚至Ⅳ、Ⅴ类围岩也出现坍塌事故。从该隧道出口端Ⅱ类软弱围岩浅埋施工看，强有力的施工支护并及时支护，无论如何软弱的岩层，坍方事故是完全可以避免的。（3）软弱围岩的施工，施工现场管理尤为重要，施工生产管理者工作责任心的强与否，管理力度的强与弱，将直接影响工程质量的好坏，这也是影响施工安全的重要因素。（4）软弱围岩段也可采用全断面开挖，并是提高软弱围岩施工生产进度的有效途径，关键在于工程技术人员应勤于现场地质勘查，准确掌握围岩地质情况以及变化规律，认真分析、研究，及时调整施工方案，合理安排各道工序。

参考文献

[1]易丽萍．现代隧道设计与施工[M]．北京：中国铁道出版

社，1997．

[2]卿三惠，黄润秋．乌鞘岭特长隧道软弱围岩大变形特性研

究[J]．现代隧道技术，2005，42，（2）：7-14．[3]卿三惠，黄润秋．乌鞘岭隧道软岩大变形防治技术问题探

讨[[J]．路基工程，2005，4：21-26．

[4]王军辉．鹰嘴岩隧道软弱破碎岩体的开挖与施工[J]．水力

发电，2008，（5）：67－68．

（上接第224页）

参考文献

[1]张凌辉，王海峰，俞海雷．港口工程全寿命风险管理[J]．中

国水运，2008，8，（8）：56-57．

[]褚家成，俞维纫，，许义．港口安全管理评估量化研究[]．水

运科学研究，5，（）：6．

[3]秦进，缪立新，陈长彬．港口可持续发展水平的多层次灰

色综合评价研究[J]．物流与采购研究，2009，（45）：8-11．[4]邓聚龙．灰色预测与决策[M]．武汉：华中理工大学出版

社，1986．

[5]汪树玉，刘国华等．系统分析[M]．杭州：浙江大学出版

社，

．

2J 2002-142002