不良地質(zhì)地段大斷面隧道采用新奧法施工的效果分析

夏開舉

(黔南州交通設(shè)計(jì)院，貴州 都勻 558000)

不良地質(zhì)地段大斷面隧道采用新奧法施工的效果分析

夏開舉

(黔南州交通設(shè)計(jì)院，貴州 都勻 558000)

主要討論了不良地質(zhì)地段大斷面隧道施工采用新奧法施工的相關(guān)問題，并結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)其新奧法的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行簡單分析。對(duì)相關(guān)工作人員而言，為保證相關(guān)措施具有良好的應(yīng)用價(jià)值，需要充分結(jié)合本次工程的質(zhì)量控制要求，加深對(duì)新奧法施工的認(rèn)識(shí)，以獲得更好的隧道施工質(zhì)量控制效果。

不良地質(zhì)路段；大斷面隧道；新奧法施工

1 案例分析

本工程為南方某地區(qū)，左線終起點(diǎn)樁號(hào)L1+440～L2+373，總長933 m;右線起終點(diǎn)樁號(hào)K1+530～K2+360，總長830 m。建筑限界(高×寬)：15.5 m×5.00 m，分離式隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速60 km/h，洞門形式：端墻式，機(jī)械通風(fēng)、燈光照明，出口局部段為小凈距。

行車橫洞凈空：4.5 m(寬)×5.0 m(高)，人行橫洞凈空：2.0 m(寬)×2.5 m(高)進(jìn)洞口邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：仰坡巖性為亞粘土和強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)泥巖和頁巖，工程地質(zhì)性質(zhì)差，仰坡穩(wěn)定性差，很易產(chǎn)生仰坡滑塌現(xiàn)象。且坡向與巖層產(chǎn)狀呈順向坡，非常不利于邊坡的穩(wěn)定。出洞口邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：出洞口仰坡為亞粘土，工程地質(zhì)性質(zhì)差，易產(chǎn)生局部滑塌現(xiàn)象。

2 新奧法施工原理

所謂新奧法，就是新奧地利隧道施工方法，于20世紀(jì)50年代提出，以巖體力學(xué)原理與既有的隧道工程經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，將錨桿與噴射混凝土組合在一起的支護(hù)手段。該施工方法經(jīng)過多個(gè)國家的長期實(shí)踐，發(fā)展成一種成熟隧道施工方法，成為現(xiàn)代隧道工程施工的標(biāo)志性方法之一。在20世紀(jì)60年代末期，新奧法被傳入我國，是現(xiàn)階段我國軟弱破碎圍巖地段隧道修建的一種主要方法。

在新奧法施工中，其基本施工流程如圖1所示。

3 新奧法在不良地質(zhì)地段大斷面隧道施工的方法及其效果

3.1 大長管棚頂注漿超前施工

(1)施工流程

統(tǒng)計(jì)該項(xiàng)目中大長管棚頂注漿超前施工流程，具體資料見圖2。

圖2 大長管棚頂注漿超前施工流程圖

(2)材料選擇

采用外徑為φ(100±20)mm熱軋鋼無縫鋼管，其壁厚為(8±2)mm，總長度為(25±15)m，節(jié)長主要為3～6 m。

(3)施工工藝

①測量布孔

沿隧道開挖輪廓以外的100 mm處，與環(huán)向間距(500±100)mm處定孔位。在鉆孔、安裝鋼管時(shí)，需要根據(jù)一次超前長度設(shè)計(jì)并選擇相應(yīng)的鉆孔機(jī)開始鉆孔，保證其布孔方向與隧道平行，并將插角控制在2°以下。在鉆好一孔之后，通過鉆機(jī)將鋼管鉆入。

②預(yù)注漿

根據(jù)鋼管周圍圍巖開展預(yù)注漿，使其能成為一個(gè)環(huán)形整體。在注漿過程中，采用高壓注漿泵，注漿壓力為1～2 MPa，其漿液注入量的計(jì)算公式為

Q=Vμa/10 000(m2)

在上述公式中，Q代表漿液實(shí)際注入量；V代表有效注漿圍巖體體積，單位為m3；μ代表巖體孔隙率，以%表示；a代表漿液填充率，以%表示。

③鋼支撐

先在管口段架設(shè)(3±1)鋼支架，之后開挖動(dòng)身，每隔12～15 m，設(shè)置2個(gè)鋼支架，其間距為(1.1±0.1)m。鋼支架要盡量與圍巖、管棚等粘貼良好，空隙處可以用混凝土墊塊鍥緊。鋼支架之間通過螺紋鋼拉桿焊接在一起，螺紋鋼的規(guī)格始終大于等于φ22 mm。

通過施工發(fā)現(xiàn)，圍巖的固結(jié)效果良好，為后期施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 超前錨桿配合錨噴網(wǎng)支護(hù)

(1)工藝流程

在超前錨桿配合錨噴網(wǎng)支護(hù)施工中，整個(gè)施工流程如圖3所示。

圖3 超前錨桿配合錨噴網(wǎng)支護(hù)施工流程圖

(2)材料選擇

在錨桿選擇中，選擇(21±3)mm的錨桿或砂漿，或則選擇單位長度為φ32mm的小鋼管，其中錨桿長度為(4±1)m。

砂漿采用自然級(jí)配河砂(施工前對(duì)河砂進(jìn)行詳細(xì)的過篩處理)，并控制水泥與河砂之間比例，保證兩者比例約等于1∶2，水灰比為0.40～0.42。

(3)施工工藝

①開挖

采取半斷面或全斷面的光面爆破技術(shù)，盡量減少超挖、欠挖現(xiàn)象發(fā)生，將快挖循環(huán)進(jìn)尺控制在15 m之內(nèi)，避免因控制不理想而導(dǎo)致超前支護(hù)效果不佳情況發(fā)生。

②初噴

開挖后，等煙霧散凈后，進(jìn)行敲幫問頂，用壓風(fēng)將受噴面吹洗干凈進(jìn)行初噴，初噴厚度為(40±10)mm。

③錨固

采用鑿巖機(jī)鉆孔，孔間距為(1.0±0.2)m，并呈梅花狀分布，錨桿眼盡量垂直隧道輪廓線或巖層層面；靠工作面一環(huán)錨桿眼向前上方布置，控制外插角為(20±10)°，必要時(shí)采用布雙層或三層錨桿進(jìn)行超前支護(hù)。用立式注漿器或羊角泵注漿器將錨桿眼注滿砂漿,注漿壓力為0.12～0.2 MPa，或用專用工具裝入已浸好的藥包。

3.3 洞口工程

(1)復(fù)核圖紙，組織專業(yè)人員對(duì)施工圖紙進(jìn)行復(fù)測，并檢測布網(wǎng)效果，保證能有效找出洞口位置，并明確明洞與暗洞之間的分界線。在洞口邊與仰坡開挖線外處設(shè)截水溝一道，防止雨水沖刷洞臉。(2)洞口設(shè)計(jì)而在本工程的洞口設(shè)計(jì)過程中，原設(shè)計(jì)先將洞口地表沿隧道軸向10 m處開挖，使其成為1∶1坡度，再通過3.5 mφ42 mm注漿小棚以超前支護(hù)的方法進(jìn)洞。但考慮到該項(xiàng)目中地質(zhì)情況較為惡劣，若采取上述施工方法可能出現(xiàn)導(dǎo)致滑坡現(xiàn)象的發(fā)生。因此在設(shè)計(jì)中，先對(duì)洞口地質(zhì)巖性結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定先對(duì)地表進(jìn)行處理的基本施工思路。其主要處理方法為：先對(duì)地表沿隧道軸10 m寬位置進(jìn)行處理，并在左18 m、右12 m長的范圍內(nèi)打下垂直砂漿錨桿，并掛網(wǎng)，噴灑C20混凝土進(jìn)行加固，增加3 m明洞與明拱一起澆灌。通過施工發(fā)現(xiàn)，在施工中基本上未出現(xiàn)嚴(yán)重的滑坡現(xiàn)象，說明在洞口工程設(shè)計(jì)具有良好的操作性。

[1] 涂錦圣.淺談新奧法在隧道施工中的應(yīng)用[J].科技傳播(應(yīng)用技術(shù))，2011，(36)：172-173.

[2] 喬云飛，楊延忠.淺論新奧法施工的原理及其特點(diǎn)[J].四川水力發(fā)電，2007，26(2)：45-49.

[3] 王義重，李勇泉，傅旭東.求水山隧道下穿機(jī)荷高速段新奧法施工有限元計(jì)算[J].巖土力學(xué)，2011，32(1)：125-131.

[4] 中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究院. 深圳市龍崗區(qū)紅棉路市政工程-求水山隧道設(shè)計(jì)說明[R]. 北京: 中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究院，2008.

The effect analysis of poor geologic zones large cross-section tunnel used new Austrian tunneling method

XIA Kai-ju

(Qiannan Transportation Design Institute Duyun City, Duyun,Guizhou 558000,China)

The paper mainly talked related problems of poor geologic zones large cross-section tunnel used new Austrian tunneling method, and combined with practical cases, the actual application condition of new Austrian tunneling method was simple analysed. For the related staff to say, to ensure the relevant measures have good application value, the quality control requirement of the engineering should be fully integrated, and should deepen the understanding of new Austrian tunneling method to obtain the better quality control effect of tunnel construction.

poor geologic zones; large cross-section tunnel; new Austrian tunneling method

2015-10-28

夏開舉(1971-)，貴州甕安人，工程師，主要從事公路工程勘察設(shè)計(jì)研究。

U455

C

1008-3383(2016)02-0114-02