八畝坪隧道斷層破碎帶安全快速掘進(jìn)施工

八畝坪隧道斷層破碎帶安全、快速掘進(jìn)施工1工程概況西康鐵路八畝坪隧道為一級鐵路單線隧道，坡度由西安端向安康端呈5.4‰的降坡。隧道全長2439m，從DK143+148～DK144+200達(dá)1052m均系斷層破碎帶，屬Ⅱ類圍巖。該斷層破碎帶為一壓扭性斷層，斷層產(chǎn)狀N70°～80°E/70°S，由東向西呈放射狀。斷層物質(zhì)主要為：擠壓千枚巖，碎裂灰?guī)r及斷層角礫。擠壓千枚巖扭曲嚴(yán)重，壓碎灰?guī)r呈碎石狀，斷層角礫呈透鏡狀定向排列，斷層內(nèi)構(gòu)造裂隙水發(fā)育，水量一般，斷層物質(zhì)風(fēng)化嚴(yán)重，為Ⅲ級硬土，δ0=300KPa，Ф=35°～40°，由于構(gòu)造影響，斷層兩側(cè)節(jié)理發(fā)育，斷層北側(cè)主要節(jié)理有EW/60°S，SN/75°W，N40°E/32°N，間距0.1～0.3m。大多呈微張～密閉。斷層南側(cè)主要節(jié)理有N8°E/30°S，N80°W/60°S，EW/41°S，間距0.2～0.3m，呈微張狀。桑樹坪斷層破碎帶斷面圖2斷層破碎帶掘進(jìn)實(shí)施性施工組織設(shè)計八畝坪隧道出口采用有軌運(yùn)輸，于98年10月進(jìn)入該斷層帶施工。2.1超前支護(hù)對隧道斷層破碎帶，采用小導(dǎo)管作超前支護(hù)。小導(dǎo)管用Ф42鋼管，每次施作長度4m。小導(dǎo)管沿開挖輪廓向外傾斜布置，間距為0.3m，外插角10°～15°，縱向搭接長1.0m。鉆孔采用YT28型手持風(fēng)鉆施工，鉆頭直徑Ф50，成孔后將小導(dǎo)管打入孔內(nèi)。2.2開挖掘進(jìn)、臨時支護(hù)2.2.1弧形導(dǎo)坑開挖及支護(hù)①弧形導(dǎo)抗開挖該段斷層破碎帶采用短臺階法施工，臺階長3～5m。弧形導(dǎo)坑開挖實(shí)施光面爆破，施工前進(jìn)行了鉆爆設(shè)計，并在爆破實(shí)踐中進(jìn)行了一些修正(弧形導(dǎo)坑炮孔布置詳見圖2)。圖2弧形導(dǎo)坑炮孔布置圖眼名炮眼個數(shù)孔深（m）單孔炮眼裝藥量量炮眼總裝藥量集中度(kg//m)重量(kg/m)藥卷數(shù)(卷)重量(kg)中心槽眼12.20.450.960.9掏槽眼82.00.5251.0578.4輔助眼112.00.30.646.6內(nèi)圈眼92.00.30.645.4周邊眼232.00.150.326.9底板眼72.10.360.7555.25掏槽空眼22.2①斷面積：S=115.655m2②藥卷直徑徑：Φ32③炸藥重量量：33..45kgg④循環(huán)進(jìn)尺尺：2.00m⑤炸藥單耗：1..07kgg/m⑥炮眼密度:3.9個/m2⑦周邊眼裝裝藥集中度度：0.115kg//m②弧形導(dǎo)坑支護(hù)根據(jù)設(shè)計，環(huán)向每間隔0.8m安裝1榀型鋼拱架，掛鋼筋網(wǎng)噴護(hù)。為了下部開挖的安全和加大下部開挖的循環(huán)進(jìn)尺，要求采取兩種措施：一是在型鋼拱架拱腳下沿線路縱向增設(shè)工字鋼托梁。托梁采用Ⅰ16工字鋼，長度按實(shí)際需要而定。將托梁與型鋼拱架拱腳進(jìn)行焊接，以加強(qiáng)其整體性；二是在每一榀型鋼拱架的每一側(cè)均施作不少于3根徑向鎖腳錨桿，錨桿直徑Ф22,長度3m，并將徑向鎖腳錨桿焊接在型鋼拱架上,再掛網(wǎng)用濕噴機(jī)噴射砼封閉。砼噴護(hù)時,須將型鋼拱架、托梁覆蓋封閉,以加大其剛度,使其能承受更大的荷載。③上部施工工序流程及作業(yè)時間如下：安裝超前小導(dǎo)管安裝后部徑向錨桿（1h）測量開挖準(zhǔn)備（0.5h）安裝超前小導(dǎo)管安裝后部徑向錨桿（1h）測量開挖準(zhǔn)備（0.5h）安裝后部型鋼拱架掛鋼筋網(wǎng)（2h）超前小導(dǎo)管鉆孔弧形導(dǎo)坑炮位鉆孔后部徑向錨桿鉆孔（3h）復(fù)噴后部支護(hù)砼至設(shè)計厚度（3h）弧導(dǎo)裝藥放炮復(fù)噴后部支護(hù)砼至設(shè)計厚度（3h）弧導(dǎo)裝藥放炮（1.5h）排煙（0.5h）找頂弧導(dǎo)圍巖初噴（2h）翻碴（6h）累計循環(huán)時間為19.5h，每循環(huán)進(jìn)尺按2.0m計。2.2.2下部臺階開挖及支護(hù)①下部臺階開挖下部臺階開挖仍采用光面爆破，炮孔布置詳見圖3。圖3下部臺階炮孔布置圖注：①下部臺階斷面積S=42m2②炸藥總量50.4kg③下部臺階循環(huán)進(jìn)尺2.0m④炸藥單耗0.6kg/m3②下部圍巖支護(hù)按設(shè)計縱向每間隔0.8m安裝1榀型鋼鋼架，掛鋼筋網(wǎng)；再用濕噴機(jī)噴射砼至設(shè)計厚度。由于兩幫巖層破碎，易坍塌滑移，因此兩幫仍須施作徑向錨桿，必要時加繃子梁。③下部施工工序流程及作業(yè)時間如下：累計循環(huán)時間為19.5h，每循環(huán)進(jìn)尺按2.0m計。2.3掘進(jìn)、出碴主要施工機(jī)具①YT28型鑿巖機(jī)：12臺②濕噴機(jī)：2臺③立爪式扒碴機(jī)：2臺④12m3梭礦：5臺（1臺備用）⑤電瓶車：5臺（1臺備用）2.4開挖、支護(hù)、出碴運(yùn)輸工序分工及勞動力組織2.4.1開挖工序共安排40人作業(yè)，分兩班制。負(fù)責(zé)超前小導(dǎo)管，上、下臺階徑向錨桿鉆孔，并安裝超前小導(dǎo)管及徑向錨桿和裝藥放炮等。2.4.2支護(hù)工序共安排25人作業(yè)，分兩班制。一班負(fù)責(zé)型鋼鋼架、鋼筋網(wǎng)的制作、安裝及將錨桿與鋼架焊接，另一班負(fù)責(zé)找頂、找?guī)?、初噴、?fù)噴砼。2.4.3出碴運(yùn)輸工序共安排48人作業(yè)，分兩班制。負(fù)責(zé)清翻上部臺階石碴、使用扒碴機(jī)裝碴，下部齊頭、兩幫清碴，保證接拆短道質(zhì)量，保證洞內(nèi)、外運(yùn)輸作業(yè)的正常運(yùn)行。3掘進(jìn)進(jìn)度由于嚴(yán)格按施組實(shí)施，實(shí)行定人定位，對工序作業(yè)時間及工序交接等制定了配套的管理制度，因而施工生產(chǎn)比較順利，形成了穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的良好局面。此段破碎帶Ⅱ類圍巖月進(jìn)尺達(dá)70m以上。4幾點(diǎn)體會4.1由于采取了不同于以往干噴砼的濕噴新技術(shù)，使原先干噴技術(shù)下50%粉塵回彈量減少到20%～30%，降低了成本并創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境。采用濕噴技術(shù)，能確保噴射砼達(dá)到設(shè)計厚度，保證了支護(hù)質(zhì)量和下一步的施工安全。噴護(hù)同樣厚度的砼，濕噴比干噴大大縮短了工作時間，對加快施工進(jìn)度極為重要。4.2加強(qiáng)監(jiān)控量測，以便及時掌握圍巖和支護(hù)的變形與發(fā)展，確定合理的支護(hù)參數(shù)和施工方法，保證隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全。本隧道就通過監(jiān)控量測，發(fā)現(xiàn)一些地段位移——時間曲線