东风隧道断层破碎带施工技术

内容摘要：本文对朔黄铁路东风隧道断层破碎带段采用小管棚预支护、锚喷初期支护施工技术作了详细叙述，并对开挖方法作了简要介绍。

关键词：隧道 断层 破碎带 支护施工

东风隧道是朔黄铁路线上第四长大隧道，系双线隧道，全长3290m，我部施工出口端DIK47+610-DIK48+974段，长1364m.其中 DIK47+880-Dm48+040段通过Ⅱ类围岩断层破碎带，岩性主要为片岩、页岩、砂岩且夹薄层泥灰岩，节理、层理及裂隙发育，层面交错，风化极为严重，呈压碎状态，致使围岩自稳能力极差，成型困难。

针对上述情况，结合施工生产要素及施工生产能力，按照“管超前、严注浆、短开挖、不 （弱）爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的施工原则，在拱部超前小管棚注浆预固结围岩的保护下，采用三部台阶法进行施工。拱部预留核心土，周边采用风镐开挖，核心土及中槽运用PC200挖掘机开挖。

一、超前小管棚施工

1.1　工艺原理在破碎松散岩体中超前钻孔，打入小导管并压注具有胶凝性质的浆液，浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中，并将其中的空气、水分排出，使松散破碎体胶结、胶化，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体，从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性；使超前小管棚与固结体形成一个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖支护施工。

1.2　小管棚及注浆设计采用4m/根的∮42mm小导管布设在拱部，外插角5°～7°，环向间距33cm，纵向环距2.5m，即每施作一排小导管，开挖支护2.5m；压注1：1水泥浆液，采用525#普通硅酸盐水泥，浆液中掺水泥用量 3～5％的40Be‘水玻璃，以缩短浆液的胶化固结时间，控制浆液的扩散范围。

1.3　施工要点1.3.1　小导管加工4m／根的∮42mm小钢管一端加工成尖锥形，距另一端100cm的位置开始至尖锥端之间按梅花型间距为20cm布设∮6mm的孔眼4排，以利于小导管推进和浆液渗入破碎岩体。

1.3.2　小导管安设如岩体松软，采用YT-28型风动凿岩机直接推送，如遇夹有坚硬岩石处，先用YT-28型风动凿岩机钻眼成孔后再推进就位。

在施作小导管前应注意：
第一，喷3～5cm厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙，为注浆作好准备工作；
第二，准确测量隧道中心线和高程，并按设计标出小导管的位置，误差±15mm；
第三，用线绳定出隧道中心面，随时用钢尺检查钻孔或推进小导管的方向，以控制外插角达到设计的标准；
第四，施工顺序为从两侧拱腰向拱顶进行，为提前注浆留好作业空间。

1.3.3　注浆选用UB6型注浆泵注浆，采用浆液搅拌桶制浆。为防止浆液从其他孔眼溢出，注浆前对所有孔眼安装止浆塞，注浆顺序从两侧拱脚向拱顶。由于岩体孔隙不均匀，考虑风镐环形开挖的方便，同时要达到固结破碎松散岩体的目的，保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定，形成有一定强度及密实度的壳体，特别是确保两侧拱脚的注浆密实度和承载力，采取注浆终压（0.8～1.2MPa）和注浆量双控注浆质量，拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。通过现场试验确定拱脚终压为1.2MPa，拱腰范围为1.0MPa，拱顶为0.8MPa.注浆时相邻孔眼需间隔开，不能连续注浆，以确保固结效果，又达到控制注浆量的目的。

二、开挖为控制超欠挖及减少对围岩的扰动，拱部弧形及边墙周边均采用风镐分台阶开挖，核心土及中槽均采用挖掘机开挖，开挖进尺根据围岩稳定性确定为l—2棍钢格栅的间距，即0.5～1.0m，边墙按钢格栅的两个单元分两个台阶施工，上下台阶相距2m，左右边墙错开2m.

三、锚喷初期支护

3.1 初期支护参数系统锚杆采用3m／根的WTD25型中空注浆锚杆，纵向、环向间距均为100cm，梅花型布置；拱墙设钢格栅，间距50cm，钢格栅每侧拱脚设4m／根的WTD25中空注浆锁口锚杆，按梅花型布置在钢格栅的两侧，环向间距50cm；挂∮6双层钢筋网，网格尺寸为15cm×15cm，喷射混凝土厚 25cm.

3.2 喷射混凝土材料及机具选定

3.2.1　机具喷混凝土采用Bz—5型混凝土喷射机，压力为0.2～0.4MPa.

3.2.2　水泥及细骨科采用425并普通硅酸盐水泥；细骨料选用山西原平市忻口砂，砂率控制在50％，含泥量≤3％。

3.2.3　粗骨科采用规格为7～15mm的碎石，经试验选用石灰岩生产的各项指标均达到设计要求的碎石。

3.2.4　粘稠剂选用STC型粘稠剂，经现场试验，最佳掺量为水泥用量的10％，3min初凝，6min终凝，而且可大量减少回弹量。

3.2.5　水灰比水灰比过大、过小都会使混凝土回弹量增加，浪费大量的材料；经现场多次试验确定，水灰比为o.47的混凝土喷射效果最佳。

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