施工技術評職范文軟弱流變圍巖中坑道施工

　　摘 要：為了確保在具有流變特性的軟弱圍巖中坑道施工的順利進行，減輕爆破對圍巖的破壞并充分利用圍巖的自承載能力，采用光面爆破和新奧法施工技術開挖。同時要求重視圍巖的測量信息，其對錨桿的長度與間距的修改、臺階開挖的長度和仰拱構筑的時機具有指導作用。

　　關鍵詞：軟弱圍巖,光面爆破,新奧法施工,噴錨支護,施工測量

　　1 工程概況

　　某坑道工程所處的巖層主要由泥巖和紅柱石角巖風化紅黏土組成，巖石強度低，且含水量大于天然含水量時，強度急劇降低，約為天然含水量強度的40%，并且具有明顯的流變性，開挖后自穩能力差，施工中圍巖最大變形達700mm，巖石遇水軟化，對施工極為不利，屬于典型的軟弱巖層。采用普通的爆破法開挖、直墻拱形襯砌，坑道竣工后不久，襯砌會出現裂縫，地坪起鼓。后采用新奧法施工原則，即采用短臺階開挖法，緊跟作業面安裝錨桿、掛網和噴射混凝土作為初期支護，同時對圍巖進行測量，待圍巖穩定后再做模澆筑混凝土作為二次襯砌。由于圍巖有明顯的流變性，直墻改為馬蹄形曲墻，底部做成仰拱，襯砌未出現任何裂縫，施工進展順利，圓滿完成施工任務。

　　2 施工方法

　　2.1 坑道開挖

　　新奧法是新奧地利隧道施工方法的簡稱(New Austria Tunnelling Method，NATM)。在上世紀60年代，由于噴射混凝土和錨桿技術的出現，奧地利土木工程師L.V. Rabcewice等在長期從事隧道施工實踐中，創造性地提出了這一方法。新奧法的基本思想是：以維護和利用圍巖的自穩能力為基礎，充分發揮圍巖的自承載能力，盡可能改善支護的受力狀態，在安全的前提下，取得更好的經濟效果。新奧法將錨桿和噴射混凝土集合在一起作為主要支護手段，及時進行支護，以便控制圍巖的變形與松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，形成以錨桿、噴混凝土和圍巖三位一體的承載結構，共同支撐圍巖壓力;通過對圍巖的現場測量，及時反饋圍巖(支護復合體)的力學動態及變化狀況，為二次支護提供合理的架設時機;通過監控量測反饋的信息來指導隧道和地下工程的設計和施工。新奧法是集設計、施工和監控量測為一體的地下工程建造方法。已被國內外作為地下工程設計和施工的重要方法。

　　在開挖中，為了充分利用圍巖的自承載能力和減輕爆破對圍巖的破壞，采用光面爆破開挖，要求穿淺孔、密布眼、少藥量、放小炮，力求減少超挖，減小圍巖壓力，并盡量采用全斷面開挖方法進行掘進。在松軟圍巖中進行全斷面開挖不利于作業面的穩定，由于本工程斷面不大，可采用二臺階開挖，即坑道毛洞的拱部作為上臺階，曲墻部作為下臺階，一般情況下臺階長3m，臺階長度要根據監測信息適當調整，作業面與水平面夾角75°柱左右。光面爆破時，炮孔深1.5m，周邊孔間距0.3m，最小抵抗線0.7m，炮孔密度4個/m2，裝藥量0.45kg/m3，周邊孔采用間隔裝藥。

　　由于圍巖遇水軟化，為保證圍巖開挖后穩定，防止塌方，施工中要防止圍巖浸水軟化，要盡量減少反坡施工，當遇到反坡施工時，每隔80m左右設置一個積水坑，積水坑用混凝土作圍護結構，并用水泵將積水抽出坑道，正坡施工時要做好排水溝，排水溝有一定的坡度并用水泥砂漿抹面，保證排水暢通并不滲漏水。

　　2.2 錨桿、掛網和噴射混凝土施工

　　為保持作業面的穩定，坑道上下臺階開挖后，立即對作業面噴射50mm厚混凝土封閉圍巖，噴射混凝土后即出碴，待初次噴射混凝土4小時后，開始安裝錨桿和掛網，錨桿為直徑18mm的螺紋鋼筋，長3m，間距1m，梅花形布置，鋼筋網為直徑8mm的鋼筋，網眼200mm×200mm，錨桿和掛網施工完畢后，再噴射100～150mm厚混凝土，混凝土等級C20，其中摻3%的速凝劑。軟弱圍巖中修建坑道時，噴錨網施工質量是保證工程安全的基礎，錨桿施工時錨桿孔砂漿要飽滿，確保錨桿的承載力滿足工程要求，鋼筋網要緊貼初次施工的噴射混凝土，噴射混凝土施工時厚要得到保證，當發現噴射混凝土有空鼓、脫落及嚴重裂縫的處，要鑿掉原混凝土再重新噴射混凝土。

　　2.3 仰拱施工

　　及時進行仰拱施工是使坑道形成封閉結構，有利于圍巖的穩定，仰拱矢高為跨度的1/8，仰拱厚度為250mm，內配雙層Φ12@200鋼筋。監測結果表明，未時設置仰拱時，變形速率為3.35mm/d，設置仰拱后，變形速率為0.12mm/d。仰拱施工時，需要開挖底拱，施工時圍巖出現快速變形，此時，施工監測就顯得特別重要，一般每掘進10m就要澆筑一段仰拱，如果圍巖變形小，可適當加速施工進度，掘進30～40m后澆筑一段仰拱。

　　2.4 圍巖變形量測

　　現場監控是新奧法的主要原則之一，它把噴錨支護的設計同現場測量緊密結合起來。現場監控設計一般分為預先設計與最終設計。預先設計是施工前根據或輔以理論計算，對初期支護的參數類型、施作程序、工程量測方法進行設計，對最終支護類型進行預先估計可。最終設計是根據掌握的量測資料，調整初期支護可，設計最終支護，包括確定最終支護的類型和參數、施作時機及仰拱閉合時機。現場監控法特別適用于軟弱圍巖及復雜地質圍巖中的噴錨支護設計。現場監控量測能及時掌握圍巖的變化動向及支護的受力狀態，這對合理進行噴錨支護的監控設計和指導施工是非常重要的。

　　本工程中平均每隔15m左右設置一個測量斷面，進行洞室的收斂量測和洞室圍巖位移量測。(1)洞室收斂量測是指，測量洞室水下、垂直方向或相對應的兩測點間距離的變化。為了及時掌握洞室開挖后收斂變化趨勢，應緊跟工作面迅速安設收斂測點。收斂量測裝置通常使用機械式周邊收斂計、伸縮測桿和帶鋼尺。收斂量測只能反映洞室內的總收斂量，不能反映側壁或頂底板的位移量，也不能確定圍巖的松動范圍和深度。(2)洞室圍巖位移量測。為了測定洞室圍巖的松動帶，將多點位移計安放在與洞室軸線相垂直的鉆孔里。多點位移計讀數是錨固頭相對于位移計頭部的位移測量值。如果多點位移計埋置到足夠深度。一般離洞室邊緣2～3倍洞徑處，則底部錨固點就能假定為固定的，則相對于該點的位移是可確定的。也可采用聲波法確定松動范圍。量測數據不僅能證實和補充收斂量測的結果，也能幫助確定錨桿的最佳長度。

　　通過測量結果可及時修改錨桿的長度與間距，測量結果也可確定臺階開挖的長度和仰拱構筑的時機。

　　3 結束語

　　(1)對于遇水軟化德圍巖，為保證開挖后圍巖穩定，防止塌方，施工中要防止圍巖浸水軟化，施工中要有可靠的排水措施。

　　(2)采用新奧法施工時，為了充分利用圍巖的自承載能力和減輕爆破對圍巖的破壞，采用光面爆破開挖，要求穿淺孔、密布眼、少藥量、放小炮，力求減少超挖，減小圍巖壓力。圍巖開挖后，應立即對作業面噴射混凝土封閉圍巖，然后安裝錨桿、掛網和噴射混凝土作為初期支護，噴錨網施工質量是保證工程安全的基礎，錨桿施工時錨桿孔砂漿要飽滿，確保錨桿的承載力滿足工程要求，鋼筋網要緊貼初次施工的噴射混凝土，噴射混凝土施工時厚要得到保證，當發現噴射混凝土有空鼓、脫落及嚴重裂縫的處，要鑿掉重新噴射混凝土。

　　(3)軟弱圍巖坑道施工時，仰拱能夠使坑道形成封閉結構，有利于圍巖的穩定。要重視圍巖的測量信息，其對錨桿的長度與間距的修改、臺階開挖的長度和仰拱構筑的時機具有指導作用。