烏鞘嶺隧道千枚巖地段快速施工技術(shù)

xx隧道千枚巖地段快速施工技術(shù)1.工程概況1）地理位置及設計概況．xx隧道位于既有蘭新線蘭武段打柴溝車站和龍溝車站之間,設計為兩座單線隧道，隧道長20050m，隧道出口段線路位于半徑為1200m的曲線上，右、左緩和曲線伸入隧道分別為68.84m及127.29m，隧道其余地段均位于直線上，線間距40m，兩隧道線路縱坡相同，主要為11‰的單面下坡,右線隧道較左線隧道高0.56～0.73m，洞身最大埋深1100m左右。隧道左、右線均采用鉆爆法施工，右線隧道先期開通。隧道輔助坑道共計15座，其中斜井13座，豎井1座，橫洞1座。xx隧道地層巖性復雜,沉積巖、火成巖、變質(zhì)巖三大巖類均有,且以沉積巖為主，其分布主要受區(qū)域斷裂構(gòu)造控制。區(qū)內(nèi)出露地層主要有第四系、第三系、白堊系及三疊系沉積巖、志留系、奧陶系變質(zhì)巖，并伴有加里東晚期閃長巖侵入體。隧道橫穿祁連褶皺系的北祁連伏地褶皺帶和走廊過渡帶兩個次級構(gòu)造單元,褶皺及斷裂構(gòu)造發(fā)育。主要不良地質(zhì)為有害氣體，濕陷性黃土和膨脹巖。隧道預計最大涌水量為9621.81ｍ3/ｄ，施工中可能發(fā)生圍巖失穩(wěn)，突然涌水涌泥、巖爆、熱害、含煤層有害氣體等地質(zhì)災害情況。xx隧道九號斜井工程井口位于天?？h垛什鄉(xiāng)龍溝村石頭溝組，距312國道約12公里，洞口海拔高度2802米，常年氣候寒冷、干燥，冬季及夏季多雨雪，最高峰終年積雪，雨雪天氣約占40%，春季多風沙，最大陣風達到12級，歷史記錄最低氣溫為零下30度。9號斜井井口標高2804.20米，井底標高2525.23米，高差278.97米，綜合坡度11.9%，扣除會車道的影響，坡度達到13.5%，為盡量減少F7斷層的影響，并便于在正洞開設兩個工作面，經(jīng)設計院勘查，斜井在1000米處轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向后斜井長達2429米，是xx隧道無軌運輸輔助導坑中坡度最大的斜井。九號斜井所承擔的區(qū)段是控制工期的重點。2.千枚巖圍巖的施工特點1）地質(zhì)情況志留系板巖、千枚巖，以千枚巖為主，局部夾有石英脈，板巖薄層狀，層理不明顯，節(jié)理、裂隙發(fā)育，呈薄層狀角礫結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀不穩(wěn)定，圍巖破碎，局部結(jié)構(gòu)面充填泥質(zhì)物，面光滑、穩(wěn)定性較差；千枚巖擠壓揉皺，松軟破碎，其中石英脈多呈酥碎砂狀，以散體結(jié)構(gòu)為主。開挖后呈碎石、角礫狀，掌子面無明顯滲水，但開挖后有少量滲漏水、滴狀及面狀洇濕，量小，拱部有掉塊、坍塌現(xiàn)象。圍巖整體穩(wěn)定性較差。為V級圍巖。本隧道內(nèi)出露的千枚巖為黑色至深灰色，千枚狀構(gòu)造，顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，含水量大時呈團塊狀，含水量少時為鱗片狀，片理極其發(fā)育，層厚0.01~2mm，巖體破碎，片理面手感光滑，有絲絹光澤。千枚巖屬副變質(zhì)巖，主要由沉積巖中的頁巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成，主要礦物成分是絹云母、石英、綠泥石等，基本已全部重結(jié)晶，軟弱礦物成分較多，因而千枚巖硬度小，單軸抗壓強度小于1MPa，膨脹率13%，易風化。擠壓緊密的炭質(zhì)千枚巖層具有弱透水性，是相對隔水層。2）地下水的影響地下水在隧道施工中，對圍巖的穩(wěn)定性起著很大的作用，特別是在軟弱的千枚巖區(qū)，更是起著控制作用。當洞身開挖以千枚巖為主時，開始時無地下水，但不久即出現(xiàn)滴水，甚至股水。究其原因，可能是因為洞身的千枚巖層上部實為板巖層（由于受開挖斷面制約，開挖時未揭露出板巖層）。當含有層狀板巖時，在構(gòu)造應力作用下，巖性較硬的板巖中會產(chǎn)生不同方位的貫通裂隙，這樣就為地下水的流動提供了通道。一般來說，圍巖洞身為千枚巖時，當千枚巖厚度達到一定程度，洞身就不會出現(xiàn)地下水。在開挖時圍巖產(chǎn)生應力重分布，發(fā)生變形，形成一定的松動區(qū)與塑性區(qū)。當塑性區(qū)的范圍還未接近板巖區(qū)時，而這個范圍不至于使板巖中的地下水由于滲透壓力而進入塑性區(qū)時，這時洞身也不會出現(xiàn)地下水；當初期支護不及時或初期支護強度不足以抵抗千枚巖的變形時，塑性區(qū)的范圍可能更大，當超過這一范圍時，地下水進入塑性區(qū)，而千枚巖遇水即軟化、泥化，使塑性區(qū)條件惡化，從而使塑性區(qū)加大，這又使地下水進一步發(fā)育。塑性區(qū)的加大與地下水的發(fā)育互相促進，互相作用，使圍巖穩(wěn)定性不斷變差，變形不斷發(fā)展，產(chǎn)生各種病害。這一點體現(xiàn)在千枚巖層中地下水的延遲性（即塑性區(qū)在地下水作用下逐漸加大的過程）。xx隧道千枚巖區(qū)施工難度較大，主要受變質(zhì)巖的特征、地質(zhì)構(gòu)造、千枚巖的特性和地下水所決定。3）隧道開挖千枚巖與板巖互層區(qū)，軟硬巖相間，爆破藥量難以控制，一般來說，造成軟巖部分超挖、硬巖部分欠挖，導致開挖成型差。這使圍巖不同部位的應力釋放產(chǎn)生差異，不利于應力重分布，因而產(chǎn)生不同程度的掉塊或局部坍塌。而在全千枚巖區(qū)，巖體相當破碎，呈團塊狀、片狀、鱗片狀。開挖時易于鉆進，但易塌孔。千枚遇水后軟化似彈簧土，泥化呈淤泥狀。初期支護施作以后，圍巖變形大，且長期不收斂，局部地段4~5個月不趨于穩(wěn)定；開挖時無地下水，后期地下水增大。這些病害都危及到隧道施工安全與結(jié)構(gòu)質(zhì)量。3、進行行之有效的各種技術(shù)參數(shù)的試驗一）、錨桿施工1、打眼通過施工現(xiàn)場記錄用50mm的鉆頭打1根3m長的眼孔需要12分鐘，同樣的鉆頭4m的眼孔用時16分鐘，而6m的眼孔則需用時30~40分鐘，φ42的鋼管3m和4m深的眼孔進管時間需用1~2分鐘，而6m的鋼管進管時間則需用2~3分鐘，同時6m深的眼孔會有部分鋼管不能完全進到圍巖里，外露部分長約40~60cm，比例為10%。2、注漿濁注漿用的材料掙為甘肅永登水喇泥廠生產(chǎn)的祁狡連山牌普通硅狗酸鹽水藝泥西P·032.造5出R艦水泥凈漿，水嶄灰亞比鈴W/災C父為圣0.63、張拉刷3m縫長詞的弱φ首4準2另錨管注漿前的悟錨桿拉拔力遍為借10.2K碼N釣，沿為察1.04昌t恩，注好漿后的逗拉拔力蛛為身1.04費t巴，注漿忽后注1咱天的錨管拉拔景力收為攜51K耐N旦為第5.2t鬼4m關(guān)長揚的展φ搶4爬2居錨管注漿前的跨錨桿拉拔力榴為閃12.2K艱N蘭，茶為談1.24炸t夫，注好漿的錨紡桿拉拔力詠為件12.8K甘N折為籌1.31艷t擔，注漿轟后襲1著天的錨管拉拔寶力淋為頁51K乒N碌為究5.2t徑6m訪長桑的罵φ綱4翻2雷錨管注漿前的拋錨桿拉拔力憶為型28.6K字N融，還為揭2.92遞t抄，注好漿的錨飲桿拉拔力籮為配29.1K艙N麻為朝2.97乏t予，注漿旱后調(diào)1忙天的錨管拉拔疏力襪為寫61.2K掀N趁為潮6.24t撫3m虧長的錨事桿沖2烤8釘天的拉拔力貴為忌6~8員t采。幫4灰、偽200護4侵年水7呢月瀉2抽日軍，在武威方參向更YDK175支+375~+辮38工0躲段邊墻部位蜻對丈φ說3跳2渴的錨管進行試蜘驗，其中煉4m涌深的眼帶孔旅3蟲根，防6m戲深的眼觀孔桿3彩根，注漿漿液財配比不變刑，膝36償h坑后張拉，恢4m攤長的錨管張拉優(yōu)力倚為水81.6K毫N憶、因81.6K繩N辰、姓96.9K顯N栽，平均拉拔力井為甚86.7K汽N佩，非為閘8.85攜t貧，續(xù)6m典長的錨管張拉盡力磨為擠96.9K鳳N噸、壺96.9K耀N伴、宗102.2K畏N枯，平均拉拔力騾為榮98.6K滑N嗚，闖為抵10.1爸t化。紙通過以上試驗轎結(jié)果并對比，忘得出：在施工迎中采知用懲φ搶3駱2老的錨管可以達蘇到設計要求。剩二）、水泥漿前液的試配與配選比選擇飾1種、蒼200此4記年愉7敞月矮5長日識，對浙江金華刃華夏注漿材料瓜有限公司生產(chǎn)衡的符M茄C借型注漿材料（摸以下簡稱超細租水泥）摻水玻清璃雙液漿進行買試驗試拌魔試驗條件：水由玻蕩璃旨S=30B毒e撿’漂，劉W/C=0.徹8匯，膠凝時間死為欄24詳s焰，室錢溫浙1孟7倡℃壽水獨溫扇1滴1鍛℃織，雙液野漿夠W/C=0.帝8蘭C廈：瞧S=密1喚：鋼1試驗結(jié)果：蠶時間炒4h岔6h島8h祝1d首2d鳳3d你強度值終（迎MPa)排1.8亭4.8茫6.3脅8.5誦7.0滅12.5拆超細水泥摻水而玻璃：彩時間筑1d丑2d面3d揮強度值晶（閣MPa)故摻役量茂0%燙

翁1.6詠1.6語摻拉量下2%油

權(quán)4.1針3.1開摻榴量后3%碎3.1雅4.1檔4.7核2使、佩200典4用年賓7狂月贏9等日餃，對普通水泥擊摻早強劑與超拿細水泥摻早強糟劑進行強度對晌比試驗試拌缺試驗條件：室偏溫煙1殘7犬℃醒，水宰溫射1牲4掠℃孝，試驗結(jié)果：舒普通水泥灶超細水泥邀摻量漏3濃d扣強度值嗎（掘MPa)諒摻量聲3底d想強度徐值蠻MPa慢水灰踢比搜0.8睛水灰他比川0.6駕水灰慕比弦0.8記水灰成比漂0.6抵0%匠5.5爸8.7延0%晨10.3撞11.0含2%鍵

常15.1獄2%嘗13.2旅13.1矛4%直

動15.8勒4%萍10.1慶17.0虛6%堆

凡14.1辟6%咳7.0壇17.5衡8%廣

握19.5愿8%伏7.0疊

塘10%升

晝19.5長10%跑13.2單15.6習3仔、核200遺4腦年錢7興月潔1寨3窗日糖晚，對普通水洞泥不摻早強劑宋與超細水泥不撞摻早強劑進行似強度對比試驗鉤試驗條件：室搶溫燥1珠5賠℃疊，水溫億1胃3湯℃終，試驗結(jié)果：盈普通水泥脈超細水泥顧時間繡（執(zhí)h)伸強度值施（彎MPa)解時間社（炭h)盜強度值寇（緒MPa)兩水灰吼比抖0.8衫水灰處比標0.6羊水灰朵比消0.8非水灰旨比蘿0.6斜12喇0.07浪0.16織12瓜0.07業(yè)0.13染24悠0.68有1.53并24斗0.81云1.6付36便2.01貪3.37塊36臉1.58掩3.29扣48門3.2殺2.84屈48培2.4罷4.4關(guān)4強、誕200釘4排年粗7副月碑1輪4相日障晚，喪對頁HS評C華漿液與硫鋁酸板鹽水泥加外加歪劑注漿強度對僵比筒試驗條件：室資溫燥1窗5舉℃旅，水剃溫障1鼠3逗℃辯，試驗結(jié)果：黑HSC拌硫鋁酸鹽水泥膚（驚摻舍3譜%令外加劑）里時間律（駐h)罷強度值腳（敞MPa)筋時間觀（鳳h)哭強度值止（卻MPa)壞水灰陽比毛0.8日水灰恩比制0.6追水灰指比始0.8妄水灰延比載0.6層2尼無烏無胸2蠢無達0.13舌4潮1.025情0.28藍4射2.1姿4.5粥8瞇1.5悄4.6候8通3.51思6.04忍1d雁4.2而8.5番1d烤8.57油11.55原3d猜5.20述9.45壟3d拆8.21察12.5挪5章、先200漸4機年廉7宏月是1韻5乖日啊，徑HS也C爪摻右1蝴%暈封口外加劑強鎖度械試驗條件：室豪溫認1哨7膠℃勺，水舍溫鎮(zhèn)1鉤4敢℃量，試驗結(jié)果：魯時間書強度值奇（概MPa)院水灰筍比香0.8繼水灰紅比刷0.6可2h巧1.00搬3.75產(chǎn)4h撿2.93菊7.05帝8h濾4.55迫8.17毯1d插4.61元9.82胞6快、貴200傅4照年讀7梳月艙1靜6滲日酒，各種水泥強他度對襲比蟲(故試件放在養(yǎng)護躬箱養(yǎng)護）試驗結(jié)果：住

供普通水泥乏硫鋁酸鹽水泥蝦硫鋁酸鹽水泥腸摻牛3閱%砍外加劑跑硫鋁酸鹽水泥智HSC粉時間婚強度值日（銳MPa)技水灰椒比色0.6別水灰撲比仇0.8做水灰脂比飲0.8輕水灰遵比扔0.7麥水灰滔比渣0.8挎8h劈無饒3.42創(chuàng)4.67喝5.87暈4.18嘴24h尸2.16尸4.83肉6.34.璃7.82肺7.54瘦48h錯3.28位4.68詳6.56分9.17團6.82集72h哀8.1著5.51掘6.62枝9.60清9.12警三）、錨索施診工肥200伍4撇年從6弓月扮2藥9短日棉在躺B女通道開始進行淋錨索試驗，由陣于風鉆的原因每直到蕉200邊4延年由7占月皂4僑日珠才開始錨索注泥漿工作，菜7啦月堅6球日趙下午錨索注漿婆后榨33轟h任進行錨索張拉葡試驗，錨索長犧度為動10m被，錨固段長度坦為攻2極米雙，張拉結(jié)果疊為農(nóng)16.5員t備，千斤頂伸長來值為黎34mm拔急。露200榮4旨年者7工月烈8飽日勝上午進行猴第芳2低根錨索張拉試串驗此時為注漿冷后岸3露天，錨索長度瓦為具10m每，錨固段長度堂為餃2插米鞋，張拉結(jié)果匪為直6.4沫t旦，千斤頂伸長勤值為提24mm左試驗失敗。與求此同時，在正需洞潛YDK175缸+380~+墨39賠5婆段進行錨索鉆蔬孔施工，于輛7衫月品8擴日腰打好筆6m舅長的眼既孔疾6此根，進行錨索斑下錨并注漿工稿作，其中錨固者段長度為拿2m優(yōu)，鼻7銹月嘗1賭1如日老錨索注夫漿該3右天后進行張拉亭試驗，試驗結(jié)郊果為錨索張拉項力邊為稀15鼠t肅，千斤頂伸長地值黎為果18~燃24mm定，試驗成功，胸7拍月堅9慣日趨，在正標洞妹YDK175儉+380~+疑400.灶5臨段又進行錨索陷打眼施少工葡,佩眼深為彼9m膜、晚10m陳長度不等，捷7滑月訊1指2臣日圖進行下錨注漿海工作，其中錨下固段分別為末2m資、營3m呆、輩4m層和諷5m懸，妄200瑞4館年障7降月睜1針5妄日箭進行張拉，張首拉結(jié)果鋪為趨15筋t橡，千斤頂伸長予值儲為纖17~吐20mm冷，通過量測資缺料表明，在錨莖索張拉后，正追洞變形明顯下仙降，于是把錨咱索當作一種工陶序進行推廣，錘截止到臣目前宿在武威方面已出經(jīng)試做錨圍索耀4虹5喘根，張逐拉幸3城0淡根，張拉力嘉為某3箱t擋，千斤頂伸長挺值撤為抗9~嫂14mm攔，蘭州方向在簡橫通道拱頂及迅對面邊墻施做飽錨鋪索拜1廚6葛根已張拉。裕4箏、采取動態(tài)的椒施工技術(shù)主要施工方法1、超前支護卻超前支護采咸用繁Φ慢4厭2念小導管，拱部劣設置，間貝距怕25c榆m悠，數(shù)級量戶4回0霜根。超前注漿旁排管長焦度掏4.0懶m退，排距控制釘在占2.0灣m綁以內(nèi)（每循環(huán)距進行一次），私注水泥水玻璃默雙液漿。2、開挖冰開挖采用微震別光面爆破，輔棋以人工風鎬開家挖。豆3薦、扒碴、裝碴套運輸覽上斷面松碴采卸用挖掘機扒碴動，裝碴采刷用狐31油2譽挖裝機，自卸議汽車運輸。4、初期支護驟4.務1激立拱掛網(wǎng)切鋼支撐采炕用陪I2誘0證或垮H17披5景型鋼；縱向連朱接鋼筋設雙層仇，懼為設Φ卻2胞2貓螺紋鋼筋，每超層鋼筋的間距轎為摸1.0偵m捎；鋼筋網(wǎng)設雙堤層，采地用夏Φ聾8朝圓鋼焊制而成和，網(wǎng)片網(wǎng)格間送距撓2啦0臂х感20c杏m等。湯鋼支撐架立后藝，立即打設鎖村腳錨桿，鎖腳卡錨桿另為加φ碧4憤2脾管式注漿錨桿哪，長俱度搭4.0套m吼。每榀設置，堂上斷糧面妥8勿根，設置在拱御腳和兩節(jié)拱架離連接敬板庭0.5津m懇范圍內(nèi)，下斷殼面酒4筐根，設置在拱東腳懇上詠1.0~1.蒼3爭m鞋范圍內(nèi)。府4.御2他噴射混凝土顛噴射混凝土采浩用鋼纖維混凝五土，混凝土標兔號胞C2休0佩。美9拒號斜井位于富閣水區(qū)，臨時支土護噴砼中可添蒜加微纖維，封釀閉毛洞壁、增萄加抗?jié)B性，改鍬善施工作業(yè)環(huán)選境，加快進度曲。羊4.撓3肉系統(tǒng)錨桿火系統(tǒng)錨桿采獲用風φ梯3賊2慣管式注漿錨桿威，間即距免8樂0綢х盜80c莖m凡，梅花形布置薄，拱部長葬度謹4.0屈m循，數(shù)接量茂1貿(mào)6掛根，邊墻長同度素6.0爽m會，數(shù)灣量恒1混0盈根。投管式注漿錨桿美采用硫鋁酸鹽仗水泥漿液注漿題，注漿結(jié)卷束富36座h涉以后安裝墊板貝和螺母。4.4錨鎖鈔錨鎖采用單股鍵鋼絞線，截面腔積侵15.2cm橋2關(guān)，一般地段采少用初6柱m藍長的錨索，特句殊地段采督用瓜10房m偵長的錨索，錨殲固長顯度要3肅m野，剩余為自由奧段長度。注硫箱鋁酸鹽水泥注排漿，注員漿鈔3