特殊地質條件下隧洞施工支護措施研究

張林濤

【摘要】本文結合工程實例，對復雜環境中、特殊破碎地質條件下，隧洞開挖施工措施進行研究，確定安全可靠的施工工藝，通過注漿小導管鋼拱架聯合支護、大管棚鋼拱架聯合支護等方式，順利完成強風化破碎及塌方回填區域的隧洞開挖施工，作業活動安全受控，可為后續類似環境下隧洞開挖施工提供借鑒、參考。

【關鍵詞】復雜地質環境;隧洞支護;小導管注漿;大管棚注漿

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.18.

1、引言

某電站重要廠用水進水廊道設計為淺埋隧洞，采用鉆爆掘進施工，因地質條件較差，施工環境復雜，經研究根據圍巖情況選擇大管棚鋼拱架聯合支護、小導管鋼拱架聯合支護等方式，順利的完成鉆爆開挖。

2、工程簡介

2.1工程概況

本項目電站重要廠用水進水廊道，為鉆爆施工后混凝土襯砌，成型后斷面均為內徑2.0m的圓形，開挖形狀為馬蹄形開挖，并預留臨時支護的拱架厚道。單臺機組兩條隧洞平行布置，開挖長度分別為214、213m。隧洞圍巖強風化、中風化二長淺粒巖等，結構大部分破壞，礦物成分顯著，遇水易軟化，風化裂隙很發育。

2.2施工主要難點

本工程主要難點在于：（1）場地平面空間狹小;（2）兩條隧洞之家間距過小，開挖之后間距最小處僅1.5m;（3）隧洞埋深較淺，特別是洞口位置僅為6m左右;（4）地質條件較差，局部位置已經發生垮塌或者滑移。

3、鉆爆施工支護控制措施

本項目根據周邊環境及地質圍巖情況，在進洞及塌方段采用大管棚鋼拱架聯合支護，在正常掘進段采用注漿小導管鋼拱架聯合支護。

3.1大管棚鋼拱架聯合支護

3.1.1進洞段支護措施

洞口進洞采用大管棚、鋼拱架聯合之后進行鎖扣支護，由于此段埋深僅6米，且上部設計有施工道路通行，為使洞頂壓力能夠分散，分上下兩層進行管棚施工，上層管棚長度20m/跟，間距40-80cm，布置范圍為12m。

隧洞長管棚采用Φ108*6mm無縫導管進行超前支護，鋼管間距40cm，由于進洞即為半徑20m的拐彎，因此，管棚長度根據現場實際情況進行精確布置，定于12-18m，距隧洞開挖線以上20cm位置進行搭設，鋼管周邊采用鉆機打出注漿孔，注漿孔間距0.5m，鋼管搭設完畢后與洞口拱架焊接連為一體，并進行注漿，管棚尾部都焊上止漿板，止漿板采用2cm鋼板制作，中間鉆有中20mm帶螺紋的小孔，以備注漿時用，止漿板與注漿泵之間用管接器相連。

鋼拱架施工：明洞長度暫定3m，實際長度根據現場進行適當調整，鋼拱架采用14號工字鋼加工，間距0.3m，并在鋼拱架兩側采用中22鋼筋焊接連為一體，連接筋間距0.3m，鋼拱架共分為4部分，底腳打設2-4根22、L-3.0m腳錨桿進行鎖固，鋼拱架根部采用2根縱向拖梁并排支撐、橫向支撐進行固定（均用14號工字鋼），拖梁與橫撐打設固定錯桿，拖梁固定錨桿分兩側錯開布置，每側間距1m，橫撐錨桿每道2根，錨桿規格及長度均為Φ22、L=3.0m。用108無縫鋼管把外露管棚與鋼拱架聯接為一體，施工完畢后，底板采用C30混凝土進行澆筑，混凝土澆筑厚度50cm，使工字鋼連成一體。為保證鋼拱架的架立安全及穩定，明洞口鋼拱架安裝時底角處清理至基巖，明洞段鋼拱架相對較高 ，明洞段鋼拱架安裝完成后對拱架底角噴射混凝土。見圖1

3.1.2注漿小導管聯合拱架支護

采用Φ25、L=4.5m超前注漿小導管，間距40cm，中1015cm×15cm鋼筋網，噴厚15cmC25混凝土。鋼拱架采用14號字鋼加工，間距0.3m，并用22鋼筋焊接連為一體，連接筋間距03m，鋼拱架共分為4部分，每部分均用2-4根中22、L=3.0m鎖腳錨桿進行鎖，鋼拱架根部采用縱向拖梁支撐、橫向支撐進行固定（均用14號工字鋼），拖梁與橫撐打設固定錨桿，拖梁固定錨桿間距1m，橫錨桿每道2根，錨桿規格及長度均為根Φ22、L=3m，施工完畢后，采用C30混凝土進行澆筑，混凝土澆筑厚度50cm，使工字鋼連成一體。 見圖2

結論：

本項目在特別復雜環境、特殊破碎地質條件下，對隧洞開挖施工措施進行研究，確定安全可靠的施工工藝，通過注漿小導管鋼拱架聯合支護、大管棚鋼拱架聯合支護等方式，完成淺埋隧洞的鉆爆開挖施工，總結了類似條件下隧洞鉆爆支護方式，同時也可為后續類似施工提供借鑒、參考。

參考文獻：

[1]（DL/T5099-2011）《水工建筑物地下開挖工程施工技術規范》

[2]《中國隧道及地下工程修建技術》，人民交通出版社

（本文作者單位為江蘇核電有限公司，江蘇連云港，222000）