丽香铁路隧道软岩大变形施工中锚杆的运用

2020-12-26甘建斌中铁十六局集团第三工程有限公司浙江湖州313000

安徽建筑 2020年11期

甘建斌（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州 313000）

0 前言

近年来我国大力发展基础工程建设，其中隧道施工由原来传统的“浅埋，短小”逐步向“深埋，长大”发展，随着隧道的埋深加大，高地应力也应运而生，伴随着高地应力的出现，软岩也是我们在隧道施工中经常遇到的一种地质情况，由于在隧道的施工过程中没有很好的及时总结施工方法，软岩的施工在一定基础上导致了初支的撤换，给施工单位的成本和工期造成了很大影响。下面就丽香铁路长坪二号单线隧道软岩大变形施工中锚杆的运用进行探讨。

1 工程概况及基本施工情况

1.1 工程概况

丽（江）香（格里拉）铁路全长139.686km，其中长坪隧道进口里程DK52+183，出口里程 DK61+706，线路全长9523m，隧道最大埋深在DK59+100左右有1155m，隧道岩层主要为炭质板岩，部分地段岩层呈墨绿色的千枚岩，夹杂白色的石英，为弱风化；单层厚0.005m～0.2m，属软岩，Rc=5～25MPa。局部地方围岩软硬不均，需放炮开挖；节理裂隙发育；围岩层理走向基本都是与线路小角度相交，倾向大里程及线右，倾角约35°；岩体松散破碎，层间结合差，局部层理受挤压紊乱，岩层挤压结构面光滑平直。岩层遇风易风化，遇水易稀释。地下水较发育；多呈滴水状流出，自稳定较差，易溜塌。

1.2 超前地质预报

根据超前钻孔施工观察，钻进速度较快，每3min左右一根钻杆，每根钻杆2m长，钻进时候有黑色的炭质板岩随着钻杆被带出，钻孔内有股状水流出，水质浑浊。由此分析结论：总体上长坪二号大里程该段围岩岩性为炭质板岩，整体性差，节理裂隙发育，围岩有裂隙水。自稳性较差，初步判断为软岩。

1.3 监控量测数据

根据监控量测资料显示，丽香铁路长坪二号大里程段线路左侧收敛变形较大，其中变形最大的地方每天最大水平收敛47mm，7天累计水平收敛482mm，钢架BC单元连接板挤出，扭曲变形严重，部分初支混凝土脱落掉块严重。该段围岩开挖之后岩体松散破碎易垮塌，初支后围岩松弛变形严重，存在软岩大变形危害。

1.4 支护参数

根据超前探孔施作和围岩监控量测观察长坪二号大里程段按照大变形ⅡA型复合式衬砌施工，全环采用20工字钢，拱架间距0.8m/榀，拱部采取Φ42小导管支护，小导管环向间距0.4m，纵向间距1.8m，每根长3.5m，每环25根。隧道拱部用Φ25中空锚杆，边墙加Φ22砂浆锚杆，环纵向间距1×1m,每延米10根，每根长4m，采用台阶法施工。

2 长坪隧道在软岩隧道施工中的方法

长坪二号在近4年的软弱围岩隧道大变形施工中，通过积累经验和收集数据在新奥法的基础上进行了优化改进，依据新奥法“短进尺、紧封闭、勤量测、早支护”的原则，由原来的二台阶，三台阶施工转变为短台阶施工，在仰拱初支紧跟的情况下在薄弱位置打设预应力组合式锚杆并注浆，调整上下台阶高度和长度，这样做的好处就是在上下台阶一起施工的同时还可以施工仰拱初支和支护，仰拱初支喷浆结束后立即进行回填，这样很好的起到了预防变形的效果。施工结束后对变形较大的上下台阶连接板处有针对性的进行锚杆打设并注浆，同时严格确保安全步局（仰拱距离掌子面在30m内，二衬掌衬距70m内）。这种施工方法有效地控制了大变形隧道的初支变形，确保了施工安全，降低了生产成本，促进了施工进度，解决了长坪二号软岩施工的困难，给整条线路的预期贯通做出了重大贡献。

3 锚杆支护的操作

3.1 采取方法

根据变形情况，结合当前围岩以及洞内施工条件，采用组合式锚杆打设注浆加固，加固处理以渗入性注浆为主，主要针对有孔隙、裂隙的围岩，在注浆机注入压力的作用下，使水泥浆液渗入到孔隙、裂隙中，以水泥浆为胶结物使破碎围岩形成一个整体，形成一层由浆液组成的隔离层，也就是保护层，从而将软弱的围岩处理成人为的一个加固层。

3.2 锚杆打设

组合式中空锚杆是在掌子面开挖、初喷混凝土后施作，钻杆长度2m～3m不等，用机械连接的方式将其一节一节连接起来，一般锚杆打的深度为6m～7m不等。钻孔时确保钻孔位置初支岩面平整，使钻孔方向与岩面垂直，钻孔呈梅花形布置。在埋设钻杆前，检查打的锚杆孔，确保大小，垂直度符合要求，同时应用高压风清孔，将孔清干净确保无积水残碴。在不影响掌子面施工的前提下，用自进式锚杆机将锚杆打好。

3.3 加强注浆，稳定围岩，形成保护圈

在隧道围岩变形比较大的拱腰位置用传统的初期支护（由拱架、网片、混凝土组成的第一层支护网）和后打的组合式锚杆联合组成周边围岩注浆加固与支护体系，锚杆注浆采用普通硅酸盐水泥加水玻璃浆液，压力以0.5MPa～1.0MPa为宜。组合式锚杆注浆初始压力宜为0.5MPa，终压为 1MPa，根据注浆效果及时调整；注浆的时候要时刻旁站详细记录好注浆记录，注浆时候的各种情况。对注浆量和注浆压力以及注浆时间的长短进行认真分类管理，并根据监控量测反映的围岩稳定状态、初支沉降与变形情况，注浆结束后孔口有浆液流出为止，仔细观察注浆以后围岩的变化，有没有突变或者鼓包等情况，对重点部位反复匀速注浆；注浆按循环进行。锚杆采用φ32组合式锚杆，L=3.5m，锚杆应保持与岩面垂直，锚杆环纵向间距均为100×100cm，布设于拱腰BC连接板位置变形较大区域内。加固注浆施工过程按照：间隔跳孔的顺序施工。注浆材料及规格为普通硅酸盐水泥：p.o 42.5；水玻璃：浓度 35Be’。

4 加强监控量测观察

长坪二号大里程采取加强锚杆注浆加固措施后，及时在变形区域较大的重要位置埋设监控量测点并加强监控量测的频次，监控量测点由原来的5m一个断面调整为3m一个断面，每个断面增加两个观测点。在锚杆的注浆过程中根据监控量测所反映的围岩变形情况与初期支护稳定状态指导现场施工，观测点的埋设一般在喷射混凝土之前完成，第一次量测时间应在喷射混凝土完成后，第一次量测的初读数是关键性数据，随后加强观测其断面频次采集数据，及时对监控量测点的数据进行分析得知隧道周边收敛及拱顶下沉均逐渐趋于稳定，可以进行下一步的施工，通过监控量测数据分析得知在打了锚杆注浆后初期支护稳定，变形可控。