對杜家山千枚巖公路隧道施工經(jīng)驗(yàn)的深思

1、對杜家山千枚巖公路隧道施工經(jīng)驗(yàn)的深思摘要：結(jié)合廣甘高速千枚巖隧道的施工經(jīng)驗(yàn)， 認(rèn)為在設(shè)計與施工過程中要充 分利用地勘資料；認(rèn)為 新奧法”并不是隧道唯一的施工方法，要根據(jù)圍巖的特性 分別采用相適應(yīng)的施工方法。關(guān)鍵詞：千枚巖；斷層；施工方法中圖分類號院U416文獻(xiàn)標(biāo)識碼院A文章編號院1006-4311（2014）29-0124-021杜家山公路隧道工程施工經(jīng)驗(yàn)1.1杜家山公路隧道工程概況杜家山隧道位于廣元市青川縣境內(nèi)，進(jìn)口位于青川縣木魚鎮(zhèn)文武村八組柳樹溝左側(cè)；出口位于青川縣騎馬鄉(xiāng)新明村三組王石溝 右側(cè)。設(shè)計為雙向分離式越嶺隧道，全長1846m，最大埋深約196m。隧道位于F4（活動斷裂）下盤，巖體

2、主要為絹云母千枚巖。工程區(qū)內(nèi)發(fā)育三條FS8、Fd1、Fd2次級斷層，均為逆沖斷層。其中FS8斷層破碎帶寬約400耀450m，產(chǎn)狀192毅蟻72毅;Fd1斷層產(chǎn)狀約340耀350毅蟻60耀70毅，斷裂帶寬度約1.80耀2.0m，主要表現(xiàn)為糜棱巖化帶；Fd2位于隧道洞身段，與隧道交角約79毅， 其產(chǎn)狀約350毅蟻75耀81毅，破碎帶寬約200耀220m。1.2隧道按降水入滲法計算單洞正常涌水量QS=402.7m3/d，最大涌水量Q0=644.3m3/d;按地下水動力學(xué)法單洞正常涌水量QS=312.1m3/d，最大涌水量Q0=1179.9m3/d。1.3杜家山公路隧道施工設(shè)計與經(jīng)驗(yàn)杜家山公路隧道基本

3、按新奧法”設(shè)計與組織施工，以穿越最破碎的Fd2斷層段施工為例。該段巖體為絹云千枚巖，呈 破碎及散體狀結(jié)構(gòu)，且該段穿越山間槽谷地形，地下水補(bǔ)給條件好，設(shè)計開挖過 程為先筑砼止?jié){墻，再分段注漿，以后每個注漿段完工后留5米不開挖作為下一注漿段的止?jié){盤；采用雙層小導(dǎo)管超前加固；采用加強(qiáng)型襯砌類型。圖1為 注漿加固布設(shè)圖。其它施工情況（略）。實(shí)際上，在強(qiáng)度低、變形大、遇水易軟化的千枚巖軟巖地層，施工難度極 大（略），以該巖性為主的杜家山隧道施工月均進(jìn)尺僅20余米。工程驗(yàn)收前隧道共發(fā)現(xiàn)6處明顯滲漏水，6處明顯漏水段大部分處于Fd2斷層破碎帶。該斷 面附近的初期支護(hù)出現(xiàn)2次大變形及坍塌災(zāi)害，坍腔高約8m,災(zāi)

4、害部位位于拱 腰至邊墻。隧道的K15+432斷面二襯首先在邊墻至拱腰部出現(xiàn)多處微小裂紋，裂紋長0.51m不等，寬0.5mm1.5mm不等，后在隧道拱肩至拱頂處突然發(fā)生混凝土 剝落，有縱向連接筋外露。杜家山隧道二次襯砌還曾在環(huán)向突然 （10分鐘內(nèi)）發(fā)生開裂和混凝土剝落， 有縱向連接筋外露，并被擠壓外凸變形。表現(xiàn)為張性開裂，經(jīng)多次組織各方專家 開評審會，認(rèn)為二襯開裂處突然的動荷載可能來自原坍方地段在汶川地震余震多 次作用和地下水軟化作用后的再次坍塌。（圖2）n2sc道幵炭翩忙1.4其它隧道工程的施工經(jīng)驗(yàn)余朝陽總結(jié)四川阿壩色爾古電站千枚巖大斷 面引水隧洞施工方法的經(jīng)驗(yàn)有：原設(shè)計人工鉆爆，分3個上下臺

5、階，左右錯進(jìn)開挖。初支后，噴射混凝土完全破壞，拱架擰成了麻花”狀，并且折成數(shù)節(jié)。對于支護(hù)措施的反復(fù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，大體經(jīng)歷4個階段，即原設(shè)計階段、加大型鋼號 階段、加大型鋼號并加密型鋼間距階段、雙拼型鋼+WTD長錨桿階段，分述如 下：第1階段：臨時支護(hù)主要采取系統(tǒng)錨桿+網(wǎng)噴結(jié)構(gòu)，采用I14型鋼0.8m+系統(tǒng)錨桿+網(wǎng)噴結(jié)構(gòu)，鋼筋網(wǎng)片均為單層20cm伊20cm。在臨時支護(hù)后一周，噴 射混凝土大面積開裂，鋼架直接破壞，監(jiān)控量測圍巖收斂速率達(dá)到30mm/d，設(shè)計支護(hù)形式失敗。第2階段：變更設(shè)計方案。采用型鋼支撐，系統(tǒng)錨桿與原設(shè)計方案不變。 采取I18型鋼0.8m，超前支護(hù)采取準(zhǔn)22錨桿；準(zhǔn)42超前小導(dǎo)管。實(shí)

6、施后， 一周內(nèi)拱架應(yīng)力明顯增加，至兩周后，拱架開始變形，一月后，拱架扭曲，噴射 混凝土破壞，支護(hù)措施失敗。第3階段：確定按第2階段參數(shù)，在之前支護(hù)的基礎(chǔ)上加密間距，將型鋼 榀間距調(diào)整為0.6m和0.5m。施工后，一月內(nèi)累計變形均超過30cm，三個月后， 累計變形達(dá)到100cm，局部超過130cm,仍然失敗。第4階段：邀請國內(nèi)隧道專家會勘。確定最終的臨時支護(hù)方案為：淤實(shí)施 長度大于6m的自進(jìn)式中空錨桿；于通過中空錨桿注水泥凈漿錨固，并對圍巖實(shí) 施固結(jié)；盂采用雙榀雙榀120b拼焊鋼架支護(hù)，依然實(shí)施單層小導(dǎo)管超前支護(hù)， 并實(shí)施擬準(zhǔn)5鋼筋縱向連接成整體。拱架雙拼后按縱向間距0.6m和0.5m布置。 實(shí)

7、施后，圍巖變形得到有效控制。但實(shí)際施工中，由于炭質(zhì)千枚巖容易坍孔，超 過6m鉆進(jìn)時，卡鉆頻繁，只有約有30%邊墻錨桿鉆進(jìn)了6m深度。2對千枚巖公路隧道施工經(jīng)驗(yàn)的深思2.1沒有充分利用地勘資料例如已知隧道與Fd2斷層相交，F(xiàn)d2斷層是逆 沖斷層，屬于擠壓破碎型， 斷層裂隙內(nèi)受擠壓破碎的物質(zhì)對隧道的開挖與支護(hù)影 響極大， 尤其是Fd2斷層，寬度有幾百米，相對于小裂隙斷層內(nèi)的充填物，其 在開挖面因重力向下運(yùn)動的過程中， 兩側(cè)斷層巖壁對其的剪切力約束小， 則更易 堨落。象這些分析，設(shè)計時應(yīng)考慮是否還適用于 “新奧法 ”施工。根據(jù)產(chǎn)狀分析，F(xiàn)d1斷層與隧道斜交， 傾角為60耀70毅。假設(shè)重力為圍巖的大主

8、應(yīng)力方向， 則 根據(jù)文獻(xiàn)1可知，其定位角為30耀20毅。又知定位角為90毅時巖石抗壓強(qiáng)度 最大，定位角為30毅時巖石的抗壓強(qiáng)度最小。則表明杜家山隧道千枚巖因構(gòu)造 作用處于強(qiáng)度最小狀態(tài)， 又因?yàn)閿鄬幼呦蚺c隧道縱向斜交， 則強(qiáng)度不利的狀態(tài)即 對拱頂受力產(chǎn)生影響，也對邊墻受力產(chǎn)生影響。相應(yīng)的，F(xiàn)d2斷層與隧道幾乎正交，計算得知其定位角為15-19毅。也處于 強(qiáng)度最不利的受力狀態(tài)， 但因斷層走向與隧道近乎正交， 則主要影響拱頂?shù)氖芰ΑＨ舫浞掷玫乜辟Y料，就會有針對性的采用不同的設(shè)計、施工或預(yù)防措施。 這應(yīng)該是目前國內(nèi)隧道設(shè)計與施的通病。 總之，根據(jù)廣甘高速數(shù)個千枚巖隧道施 工的經(jīng)驗(yàn)， 認(rèn)識到：淤千枚巖

9、石是一種結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)的巖石， 隧道設(shè)計與施工中要 考慮千枚巖石、巖體構(gòu)造與隧道布設(shè)的關(guān)系。若巖層傾角為60毅左右。則定位 角為30毅左右，這時對隧道結(jié)構(gòu)受力最不利；若巖體的走向與隧道縱向正交， 則對隧道拱頂?shù)氖芰ψ畈焕?若巖體的走向與隧道縱向平行， 則對隧道單側(cè)邊墻 受力最不利；若巖體的走向與隧道斜交， 則對隧道的拱頂和單側(cè)邊墻受力最不利。 一般情況下逆斷層較正斷層對隧道開挖施工更為不利。于對雙洞隧道， 還要考慮采用抗偏壓的措施，先開挖埋深較深一側(cè)時，中隔墻受力和傾斜較小，左、右洞 施工間距應(yīng)達(dá)到2-3倍的洞徑以上， 才能在施工過程中不互相影響， 更有利于隧 道的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。解決隧道進(jìn)口偏壓

10、問題可在隧道山體坡腳一側(cè)進(jìn)行反壓回 填，在隧道進(jìn)口洞門左右兩側(cè)設(shè)置抗滑擋墻， 洞門墻也按抗滑擋墻設(shè)計。 要做好 隧道地表的防排水處理，重點(diǎn)放在山體裂縫和斷裂帶附近。2.2對施工方法的深思隧道的施工方法應(yīng)與圍巖的性質(zhì)有關(guān)， 例如深理在十 分破碎巖體中的隧道，可考慮按蹋落拱圍巖壓力的礦山法支護(hù)施工；淺埋在松散 巖體中的隧道，可考慮強(qiáng)支護(hù)或盾構(gòu)施工法； 對設(shè)置在軟弱泥土中的隧道， 可考 慮盾構(gòu)法或排水、預(yù)加固、法施工；對在高含水的砂層中設(shè)置的隧道，盡量配合 用冷凍法或水玻璃預(yù)加固法施工； 對于膨漲巖體中的隧道， 可能只有采用強(qiáng)支護(hù) 法施工；對于設(shè)置在穩(wěn)定巖體中的隧道，可采用 “新奧法 ”施工?！靶聤W

11、法”施工的先決條件是圍巖必須具有自持、自穩(wěn)能力，若具有，才可遵 循少擾動、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測的施工原則。若不具有，人工 “創(chuàng) 造”條件，例如預(yù)注漿，人工 “倒貼 ”條件，例如采用管棚和鋼拱架甚至是止?jié){墻， 就不一定合適，主要是經(jīng)濟(jì)上劃不來。因此建議：不同的圍巖條件，應(yīng)有不同的 隧道施工方法。設(shè)計上應(yīng)重視，施工上也應(yīng)重視。參考文獻(xiàn)：1鄭達(dá)，巨能攀某水電站壩址千枚巖的巖石強(qiáng)度各向異性特征J.成都理工大學(xué)學(xué)報（自然學(xué)版），2011，38（4）.2余朝陽炭質(zhì)千枚巖大變形地層中大斷面引水隧洞支護(hù)方法J.施工技術(shù)，2011年6月.3廣甘高速勘察設(shè)計報告.四川公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院.2012.12.4廣甘路設(shè)計工作報告.四川公路規(guī)劃勘察設(shè)計院.廣甘高速公司.201