鹧鸪山隧道炭质千枚岩地段施工方案浅析

2011-02-06党红章

山西建筑 2011年12期

党红章

1 工程概况

鹧鸪山隧道位于四川省理县境内，西距成都约300 km。隧道地处川西高原东北部的邙崃山脉，海拔3 500 m～4 200 m，山顶9月至次年4月积雪不化，为高原高寒隧道。隧道全长4 448 m (K0+192～K4+630)，双车道，计算行车速度40 km/h，开挖断面92 m2～110 m2，为山岭崇丘区二级公路。鹧鸪山隧道地质条件十分复杂，处于变质岩地区，以千枚岩、炭质千枚岩、炭质板岩、板岩为主，受米亚罗断层、三家寨倒转背斜、新生沟倒转向斜等强烈地质构造影响，隧道内围岩倒转、扭曲严重，次生断层重叠出现，地下水丰富。

2 正台阶法施工

2.1 支护参数

炭质千枚岩地段一般都为Ⅱ类围岩，支护参数:拱部设φ42超前小导管，长3.5 m，环向间距0.4 m，小导管搭接长度不小于1.5 m;14 cm厚格栅钢架1榀/m;拱部φ25中空注浆锚杆，边墙φ22砂浆锚杆，长均为3.5 m，间距1.0 m(纵向)×0.8 m(环向)，梅花形布置;φ8(纵向)×φ10(环向)钢筋网，网格20 cm×20 cm;喷C20混凝土20 cm，预留变形量为100 mm。

2.2 施工工艺

施工方案的选择遵循“安全可靠、方便快捷”的原则。正台阶法布置见图1。A部按“超前小导管→开挖→初喷→格栅→钢筋网→系统锚杆→复喷→出碴”的顺序施工，开挖循环进尺1.0 m～1.5 m。B部滞后A部3 m～5 m(即A台阶长度3 m～5 m)，其右侧滞后左侧4 m～6 m，防止掉拱。B部和A部同时钻孔爆破，始终保持与A部的距离。C部左右侧错开15m～25m施工，和A，B部互不干扰，可独立施工，施工完毕后立即施作仰拱。

2.3 施工要点

A台阶的长度为3 m～5 m，不能过长，避免增加出碴难度，也不能过短，防止A，B接合部片帮;B部必须左右侧交替，防止掉拱，另外与A部同时爆破，减少工序转换，提高效率。

2.4 问题解析

1 )初期支护开裂。A，B部采用这种方法施工突出问题就是格栅钢架扭曲变形，喷混凝土开裂、掉块，在距离开挖面1倍～1.5倍洞径时变形加大，初期支护迅速开裂，不得不采取补强措施。初支开裂情况见图2。喷层开裂以环向为主，裂缝宽度在0.5 mm～3 mm之间，格栅钢架扭曲变形，凸出最大15 cm。从图2中可以看出格栅钢架在锚杆部位没有凸出，说明锚杆在抑制变形方面有明显的作用。监控量测数据也表明初期支护变形非常大，在开挖后第5天(每天开挖2 m，5 d开挖10 m接近1倍洞径)开始，变形速率加大，最大每天达到56 mm，第11天的累计变形达156 mm，远远大于预留变形量100 mm，在第12天采取架立Ⅰ18工字钢护拱等补强支护措施后变形逐渐稳定。2)工艺操作困难，机械利用效率较低。353E三臂凿岩台车臂长，掌子面作业空间小，无法利用台车施作锚杆;打设锚杆时，围岩在振动作用下大量脱落，造成喷混凝土厚度平均增加15 cm以上;每次爆破上台阶(A部)的碴不能全部抛掷到中台阶，增加大量人工清碴的时间; A，B部加起来的高度为5.5 m，不能很好满足装载机配合自卸汽车出碴的高度，装碴困难。

3 优化台阶法

3.1 确定支护参数

初期支护开裂变形首先是初期支护强度不够，经过参建各方的共同探讨将格栅钢架改为Ⅰ18的工字钢架，间距调整到50 cm，喷混凝土25 cm;超前小导管和钢筋网片参数不变，预留变形量为150 mm。

3.2 优化施工工艺

对台阶法进行了优化，如图3所示为优化台阶法施工示意图，其特点是:A部高度相对较高，增大A部拱脚的作业空间; B部中间凹进，与A部距离保持2 m左右，便于A部翻碴;B部高度适当降低，避免B部片帮;A，B部高度加起来6.1 m，满足大型机械装运出碴的需求。另外B部中间凹进方便了353E凿岩台车的施工，也减少了爆破对周边围岩的扰动。相对于普遍采用的台阶法预留核心土环形开挖，本法适用于大型机械化施工，有更大

A部按“超前小导管→开挖→初喷→工字钢架→系统锚杆、钢筋网→复喷→出碴→系统锚杆”的顺序施工，开挖循环进尺1.0 m～1.5 m。