Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＦＯｒｕｍ 中、强膨胀岩土隧道施工技术研究 康大平 （中铁十九局集团第七工程有限公司，广东珠海５１ ９０２０） 【摘要】膨胀岩土隧道由于特殊的工程地质特性，对设计和 施工都提出了较高的要求，文章通过对云桂铁路（广西段）百色三 号膨胀岩土隧道施工方案的介绍，为同类工程施工提供一定的借鉴。 ４．２开挖方法 本隧道开挖方法采用三台阶七步预留核心土法。用挖掘机进行 开挖，人工修整 预留沉降量为２５ｃｍ，开挖时采用短进尺，上台阶 【关键词】百色三号隧道；膨胀岩土隧道；施工方案 １工程概况 云桂铁路广西段百色三号隧道为双线电气化铁路隧道，按 ２５０ｋｍ／ｈ客运专线双线隧道设计，全长３４５ｍ，为Ｖ级围岩，隧道最 大埋深４６ｍ 中、强膨胀土广泛分布于隧区丘坡表层，洞身范围内 岩体为泥岩夹泥质粉砂岩，泥质胶结，成岩度差，质软，易崩解； 具有中等至强膨胀性，吸水膨胀软化、失水急剧收缩硬裂两种往复 变形特征。 ２隧道膨胀岩土的测试 ２．１取样测本隧道段内母岩为Ｅ 的土层，所取土样共６ｌ组， 自由膨胀率大于４０％的有１Ｏ组，最大值为７７％，最小值为４％，统计 标准值为２４．２８％，自由膨胀率变异系数为０．６２，综上所述，自由膨 胀性具有离散性，此土层具有中、强膨胀性。 ２．２测本隧道段内母岩为Ｅ２ 的岩样试验数据进行统计，其物 理力学指标标准值为：天然饱和抗压强度４ＭＰａ，块体密度２．３６ｇ／ｃｍｓ， 含水率标准值６．６２％，自由膨胀率２９．８６％，膨胀力最大值７９４ＫＰａ。 最小值１８１ＫＰａ，自由膨胀性具有离散性，此岩层具有中、强膨胀性。 ２．３膨胀土广泛分布于隧区范围内，对隧道坑壁稳定性影响较 大。 ２．４本隧道膨胀岩主要为泥岩，泥质胶结，成岩度差，质软， 易崩解；吸水膨胀软化失水急剧收缩硬裂两种往复变形特征。 ２．５岩土物理力学指标 指标岩土 密度 （ｇ／ｃ 擦 承 蒙囊摩擦 ｍ３） 膨胀土 蚕 １．８９ ２５ ｌ３ ｌ５０ Ｏ．３０ 猩嘉蠢 Ｗ４ ２．０ ｆ １５ ２００ ０．３０ 莓 裹 Ｗ３ ２．２ ｛ ２５ ３００ Ｏ．３５ 岩） Ｗ２ ２．３ ｛ ３０ ３５０ ０．４０ ３膨胀岩的“膨压”效应对隧道的破坏特征： ３．１挣空位移显著增大的地点，拱脚下沉比拱顶大； ３．２底鼓现象比较明显，仰拱破坏严重，常出现开裂上浮； ３．３底部和底脚不稳，要增打锚杆； ３．４二衬混凝土易出现开裂现象。 ４中、强膨胀岩土隧道施工方案 ４．１超前支护 超前支护决定掌子面围岩的稳定性，每次开挖前要进行超前支 护，膨胀性围岩开挖后伴随着围岩应力释放，变形量增大，掌子面 易出现塌方，同时围岩破碎或者出现膨胀土层时，成孔困难，容易 夹钻，故单独采用小导管注浆效果不佳。本隧道超前支护采用２０根 ８ｍ长的ＧＭＲ５ｌ自进式锚杆和２０根５ｍ长的中４２小导管联合作用，取 得了较好的效果。超前支护沿设计开挖轮廓线外布置，自进式锚杆 与小导管间隔布置，环向间距０．４ｍ，外插角为ｌＯ～１５度，在地下 水不发育或弱发育的地段注单液浆，地下水发育地段则注水泥一水 玻璃双液浆，浆液水灰比为０．５，注浆压力０．６～１．ＯＭＰａ。 超前支护结构示意图 ４８４ Ｉ华东科技 每循环开挖进尺不大于１榀钢架间距，边墙每循环开挖进尺不大于 ２榀钢架间距，上台阶开挖时预留核心土，每级台阶长度控制在ｌＯｍ 左右，中、下台阶左右相错２～３ｍ，开挖成型后，及时喷射２￣５ａｍ 钢纤维混凝土进行封闭。同时，仰拱紧跟，尽快封闭成环。 三台阶开挖工序示惫图 ４．３支护施工 初期支护由可缩性工字钢架、网喷钢纤维混凝土及系统锚杆联 合加固围岩，可有效控制膨胀岩土的早期变形。 ４．３．１钢架 采用可缩性工字钢架加强支护，利用可缩性达到满足隧道开挖 初期围岩变形的要求，以便保护初喷混凝土，使之在达到凝固前不 发生破坏，共同形成一个整体，加强围岩的变形的控制，钢架由Ａ 单元、Ｂ单元、ｃ单元、Ｄ单元组成，各单元由Ｉ２５ｂ工字钢现场加 工而成，单元间由螺栓连接，钢架与钢架之间由 ２２钢筋连接，钢 架间距为６０ｃｍ，可缩性接头位于边墙Ｃ单元中，两边各一个，由定 位连接套管、定位轴、定位加强杆、弹簧组成。钢架采用中４２注浆 锚管进行锁定。 ４．３．２系统锚杆 采用ＧＭＲ３２自进式中空锚杆配合中４２注浆管注浆加固围岩，用 ４ｍ的ＧＭＲ３２中空锚杆在拱腰及拱脚处集中布置，在拱项及仰拱处对 称布置。中４２注浆管长４ｍ，径向注浆以改善围岩特性，增强其强度。 浆液水灰比为０．５，注浆压力０．６～１．ＯＭＰａ。 ４．３．３联合作用 每６榀钢架中有一榀腹部钻孔，使超前锚杆及小导管从中穿过， 并与钢架焊接牢固，径向系统锚杆左右交替锁定，梅花形布置。钢 架立好后立即喷射钢纤维混凝土，可缩性接头处预留３０ａｍ宽的部位 暂不喷射，待接头合拢或围岩变形基本稳定后再补喷混凝土。 初期支护结构示意图 ４．４仰拱 膨胀性围岩隧道中，底压力经常接近或大于垂直地压力，常出 现底板断裂，隧底上鼓现象。百色三号隧道仰拱采用复合式约束结 科技论坛 构，这种复合式结构允许仰拱围岩发生一定的变形，释放部分存在 （２）监控量测工作必须严格按照《规范》中的要求中精度和频 于仰拱与围岩的接触应力。仰拱距掌子面距离不超过３５ｍ，利用挖 率进行观测，特别对围岩的收敛及仰拱上鼓作为重点观测。 掘机进行开挖，人工修整，开挖完后在仰拱底铺设厚５０ｃｍ的碎石垫 （３）建立监控量测三级预警机制： 层作为柔性变形层，再将钢架与拱墙初期支护钢架连接，在仰拱底 监控量测信息反馈应根据监控量测数据分析结果，对工程安全 部打入长度为５ｍ的ＧＭＲ３２自进式锚杆，然后喷射钢纤维混凝土封闭， 性进行评价，并提出相应工程对策与建议，指导后续施工。 支护完成后铺设土工布及防水板并预留一定的长度与二衬及下板仰 １）超过ＩＩＩ警戒 拱连接。最后绑扎仰拱钢筋，浇筑仰拱混凝土。 按施工组织正常作业，按正常频率进行施工监测，作周报表 ２）超过Ⅱ警戒 综合评价设计施工措施，加密施工监测频率，作日报表，并适 当调整施工步序。 ３）超过Ｉ警戒 暂停施工，并采取以下措施： ａ．停止掘进； ｂ．尽快对隧道进行加固支护； ｃ．加强监测频率； ｄ．立即报告指挥部，由指挥部组织设计、施工、监理会商处理。 ５施工管理 。５．１加强工艺质量控制 开挖后，要及时封闭围岩，减少围岩吸水膨胀。严格按技术交 复合式约束仰拱 底进行施工。施工过程中要派一名工程师进行跟班，及时解决现场 ４．５二衬旌工 出现的问题，确保各种措施及技术交底的落实，标准化作业 为防止二衬混凝土开裂，并达到安全稳定的目的，此隧道衬砌 ５．２加强监测工作 具有承载能力，它比一般复合式村砌增加衬砌厚度及配筋率，并增 对拱顶下沉、净空收敛、隧底上鼓等观测频率要满足要求，保 大混凝土标号，采用８０ｃｍ厚的双层Ｃ４０钢筋混凝土，铺设防水板时 证信息能及时反映围岩变化情况。 要与仰拱的防水板进行焊接。混凝土浇筑采用衬砌台车整体浇筑， ５．３控制现场用水量 工艺与一般隧道相同。 水是导致围岩膨胀的直接原因，控制住水也就控制住了围岩的 ４．６监控量测 膨胀变化，因此必须完善洞内排水系统，及时排除施工废水，同时 洞内采用免棱镜断面观测法进行监控量测：“洞内免棱镜断面 严格控制施工用水。 观测法”就是利用全站仪的免棱镜测量功能和超欠挖扫描检测功能 ６结束语 结合使用。 百色三号隧道中、强膨胀岩土施工技术，有效的加固了地层， （１）首先根据隧道断面形状来确定测点的分布情况，埋设在同 阻止了初期支护变形及二衬开裂，确保了施工安全，加快了施工进 度，为今后类似施工积累了经验。 一里程断面上，与普通隧道不同，在仰拱及其两侧要增加观测点。 参考图例： 参考文献： ［１］新建云桂线（广西段）隧道施工图． ｆ２１铁路隧道工程施工技术指南，（ＴＺ ２０４－２００８） ｆ３１铁路隧道监控量测技术规程，（ＴＢ１０１２１—２００７ ７７２１—２００７） 一 『４１铁路隧道工程施工安全技术规程，（ＴＢ１０３０４－２００９Ｊ９４７－２００９） 观测点埋设 观测方案 （上接第４７６页） ５结束语 （３）不同土工实验室之间应进行比对实验（即能力验证），以 本文阐述了土工试验专业工作特点，并分析了系统地论述如何 判别不同土工实验室之间的测试结果是否存在系统误差。尤其对重 控制土工试验室测试质量，其中包括组织管理和质量体系、仪器设 点工程项目，土样的数量巨大，往往由几个实验室承担测试任务。 备计量控制、测试过程控制、质量检查等方面，为提高土工试验室 在实验开始时土工实验室之间应进行比对。对测试结果进行校正， 测试质量提出建议。 ’ 并进行协调，以消除土工实验室的系统误差。系统误差的判别方法 参考文献： 可用数理统计ｔ检验判别。现仍以表１为例说明。 …钱家欢．土力学【Ｍ］．２版．南京：河海大学出版社，１９９８． 【２］宋畅，柴寿喜，王沛．土质试验与试验分析【Ｍ】．天津：天津大学出版 一， ㈣ ｓ 、／ …一 Ｖ ｎ … 社．２００７． ［３】刘元雪，王培勇，王良．黏土的结构性与超固结【『】．后勤工程学院学 查表得ｔ卜０．０５／２＝２．１４５，一ｔ－＜ｔｌ～ａ／２。表明两组数据无系统 报，２００５￣４）． 误差存在。 （上接第４７７页） ４智能钥匙适用范围 与微机联机后，可通过后台管理机软件实现对解锁钥匙进行管 （１）适用于和新建变电站微机五防装置配套使用。 理，包括数据维护（设备的双编号名称、设备闭锁锁具编码）、使用 （２）适用于已投运微机五防装置的变电站使用。 权限及审核权限的预设及变更等。 （３）具有多种制式，可与国内各主要微机五防厂家锁具兼容。 ３．６智能语音 ５结束语 操作全过程具有语音提示，在解锁操作中如有错误违规操作则 尽量避免甚至完全杜绝使用，实现微机防误闭锁装置 给予智能语音提示，如“带电挂地线”、“带负荷拉、合刀闸”等 “零解锁”，无疑是提高电力安全生产水平的关键和瓶颈。有鉴于此， （必须选用智能语音模块）。 上述ＰＤＡ智能解锁钥匙的使用，对电力系统安全水平的进一步提高 ３．７超大容量 及运行人员操作安全发挥重要保障作用。更能够进一步提高电力系 超大容量，具备一机多站功能，满足集控站使用需要。 统的安全稳定运行具有重大意义。 ２０１３．０４ ｌ ４８５
