鄂北工程小直徑短隧洞開挖支護(hù)安全技術(shù)探討

胡 輝，胡 浩，羅應(yīng)貴

（鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局（籌），430071，武漢）

鄂北工程小直徑短隧洞開挖支護(hù)安全技術(shù)探討

胡 輝，胡 浩，羅應(yīng)貴

（鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局（籌），430071，武漢）

根據(jù)鄂北工程小直徑短隧洞地質(zhì)情況，對(duì)隧洞內(nèi)多種不良地質(zhì)、Ⅲ類圍巖以下巖層等進(jìn)行開挖支護(hù)技術(shù)探討，提出根據(jù)不同地質(zhì)條件采取錨桿支護(hù)、鋼拱架支護(hù)、小導(dǎo)管超前加固、超前管棚等不同開挖支護(hù)技術(shù)，并探討支護(hù)技術(shù)具體方案，保證了開挖支護(hù)的安全性，為類似小直徑短隧洞安全支護(hù)提供經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參考，同時(shí)降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

短隧洞；支護(hù)；小直徑；安全措施

一、工程地質(zhì)條件

鄂北地區(qū)處于丘陵地帶，地質(zhì)條件較差，該施工標(biāo)段山體地質(zhì)為太古界桐柏山群黃土寨組（Arh）黑云奧長(zhǎng)混合片麻巖，呈由強(qiáng)到弱風(fēng)化狀，上覆巖層厚5～70m，巖體完整性較差，圍巖不穩(wěn)定，成型時(shí)間相對(duì)于山體較短，隧洞開挖可能遇到諸多不良地質(zhì)影響。該施工標(biāo)段隧洞直徑2.8m，短隧洞長(zhǎng)度0.1～4km不等，隧洞可能存在溶洞、斷層等不良地質(zhì)地段，會(huì)遭遇軟弱地層及出現(xiàn)塌方、坍塌等不良后果，因此必須根據(jù)不同地質(zhì)條件采取錨桿支護(hù)、鋼拱架支護(hù)、小導(dǎo)管超前加固、超前管棚等不同開挖支護(hù)技術(shù)，以確保施工安全。

二、隧洞開挖支護(hù)技術(shù)

1.鋼拱架支護(hù)技術(shù)

對(duì)于Ⅲ類及以下圍巖，一般采用鋼拱架支護(hù)技術(shù)對(duì)隧洞進(jìn)行支護(hù)保證施工安全。一般小直徑隧洞開挖采用全斷面開挖，爆破后初噴1.5cm混凝土，然后使用鋼拱架及時(shí)進(jìn)行加固，鋼拱架安裝后及時(shí)打入錨桿，使鋼拱架同壁面緊密接觸，與圍巖的間隙用混凝土塊填充。鋼支撐架設(shè)好后復(fù)噴15 cm混凝土，覆蓋12 cm工字鋼，工字鋼與系統(tǒng)錨桿端頭焊接，并噴射混凝土。連續(xù)使用鋼拱架的數(shù)量不小于3榀，縱向布置間距1.5 m，斷層破碎帶加密至0.5 m,相鄰兩榀鋼拱架之間采用Φ22 mm鋼筋連接。砂漿錨桿剖面見圖1。

圖1 砂漿錨桿剖面圖（單位：cm）

2.超前小導(dǎo)管支護(hù)技術(shù)

洞身開挖遇Ⅳ、Ⅴ類圍巖，巖體松散破碎，自身穩(wěn)定性差，在側(cè)壓力作用下存在拱頂和邊墻坍塌問題，采用榀鋼拱架結(jié)合超前小導(dǎo)管支護(hù)技術(shù)。小導(dǎo)管外露端與鋼拱架焊接牢固形成拱圈受力。開挖時(shí)采用全斷面開挖，進(jìn)尺1m立即安裝2榀鋼拱架，并進(jìn)行鋼拱架加固，安裝Φ6.5 mm鋼筋網(wǎng)。超前小導(dǎo)管與超前錨桿配合使用，前進(jìn)1m安裝1榀鋼拱架，打設(shè)邊墻錨桿和鎖腳錨桿，進(jìn)行鋼拱架加固，掛網(wǎng)復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

遇Ⅳ、Ⅴ類圍巖巖體完整性差、節(jié)理裂隙又比較發(fā)育的情況時(shí)，在集中壓力作用下，也存在拱頂和邊墻掉塊、滑塌問題。采用進(jìn)洞口180°范圍內(nèi)布設(shè)3排鎖口錨桿，鎖口錨桿環(huán)間距為 30cm，錨桿為 Φ22 mm，長(zhǎng)度為4.5 m，3排錯(cuò)開布設(shè)，使其桿頭向外傾角5°～10°。進(jìn)入洞內(nèi)拱頂布置超前錨桿，鎖固拱頂，掘進(jìn)1.5～2 m，初噴C25混凝土3.0～5.0 cm，架設(shè)鋼拱架，掛網(wǎng)，打設(shè)邊墻錨桿和鎖腳錨桿，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。超前小導(dǎo)管剖面見圖 2。

圖2 超前小導(dǎo)管剖面圖（單位：cm）

3.超前管棚支護(hù)技術(shù)

為保證進(jìn)洞安全，隧洞進(jìn)、出口段采取管棚加固的措施進(jìn)洞。進(jìn)、出口管棚長(zhǎng)度各15 m。管棚設(shè)置在管頂120°范圍內(nèi)，采用Φ108 mm無縫鋼管，環(huán)向間距 40 cm，傾角 1°，長(zhǎng)管棚采用長(zhǎng)2 m、厚1 m的C25混凝土套拱作為管棚導(dǎo)向墻，套拱在洞外做好，內(nèi)設(shè)5榀I18工字鋼，工字鋼上預(yù)埋Φ133 mm無縫鋼管作為管棚導(dǎo)向管。

為了在特殊條件下安全開挖，超前管棚進(jìn)行支護(hù)鉆孔采用Φ130 mm鉆頭，鉆孔孔深20 m，采用Φ108 σ的跟進(jìn)式管棚，其余的鉆漿孔為10 mm間距300 mm梅花形布置。導(dǎo)向管采用Φ150 σ的鋼管，導(dǎo)向管利用已支護(hù)好的洞段臨時(shí)鋼拱架固定。超前管棚鉆進(jìn)115 mm偏心鉆頭，管棚連接采用管棚內(nèi)自帶內(nèi)絲連接。在原已支護(hù)好的洞段鋼拱架間距1 000 mm和未支護(hù)好的洞段間距500 mm采用鋼拱架與管棚焊接固定，拱架間用Φ22 mm鋼筋焊接，環(huán)向間距500 mm,使鋼拱架、管棚之間連接成一體，以保證支護(hù)的整體穩(wěn)定，原未噴錨支護(hù)的洞段掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土支護(hù)。超前支護(hù)好后采用短進(jìn)尺（500 mm）、弱爆破、分臺(tái)階開挖，支護(hù)緊跟開挖，以確保施工安全。管棚及其導(dǎo)向管剖面見圖3。

圖3 管棚及其導(dǎo)向管剖面圖

三、結(jié) 語

隧洞施工存在隱蔽性，容易發(fā)生塌方、坍塌等安全事故。本文探討了鋼拱架支護(hù)、超前小導(dǎo)管支護(hù)、超前管棚支護(hù)3項(xiàng)技術(shù)在小直徑短隧洞開挖支護(hù)的應(yīng)用，保證了隧洞施工安全。

[1]李奎河.高速鐵路軟弱圍巖短隧道施工技術(shù)要點(diǎn)探討 [J].山西建筑，2012，4（11）.

Discussion on excavation supporttechnology of minordia metershorttunnel of Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province

Hu Hui,Hu Hao,Luo Yinggui

Based on geological condition of minor diameter short tunnel of Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province,excavation support technology under different poor geologic zones and rock stratum worse than GradeⅢ surrounding rock were discussed.According to different geological conditions,different excavation support technology were put forward,such as bolt support,steel arch support,small pipe ahead reinforcement,shed-pipe advanced support,etc. In order to ensure the security of excavation support,specific program of support technology was discussed.This paper could provide experience and reference of safety support technology for similar minor diameter short tunnel,so as to reduce construction risk.

short tunnel;support;minor diameter;safety measure

TV68+TV672.1

B

1000-1123（2017）22-0043-02

2017-10-11

胡輝，廣悟部主任，高級(jí)工程師。

責(zé)任編輯 韋鳳年