薄板状水平岩层隧道施工中应采取的相应措施

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1、薄板状水平岩层隧道施工中应采取的相应措施　　通过对瓦店子公路隧道薄板状水平岩层稳定性分析，及针对薄板状水平岩层隧道施工过程中经常出现拱顶大面积平顶、落石、塌顶等现象，探究了薄板状水平岩层对隧道开挖和支护的影响，提出了薄板状水平岩层隧道施工中应采取的相应措施。　　1、引言　　在公路隧道施工作业中，薄板状水平岩层是经常遇到的一种地质构造，在隧道开挖过程中，经常出现拱顶大面积平顶、落石、塌顶等现象，不但直接影响隧道的爆破效果，还会影响裸洞的围岩稳定性，增加初期支护喷射混凝土的使用量，导致施工成本不可控。虽然光面爆破、预裂爆破等

2、控制爆破技术日益成熟，且已成为山岭隧道开挖爆破的常规方法，但受钻爆人员技术水平参差不齐，以及施工管理水平高低等其他因素影响，在薄板状水平岩层公路隧道开挖施工时易造成拱顶落石、片帮、崩塌等现象，给施工安全带来极大的隐患和困难。另外在薄板状水平岩层中，岩体通常都较为破碎，节理发育，粘着性差，完整程度不高，围岩稳定性较差。由此，对薄板状水平岩层隧道围岩进行稳定性分析，预先考虑及采取防止围岩失稳垮塌的措施，对薄板状水平岩层隧道的安全施工以及成本控制等有着较大的积极意义。　　　　2、工程概况　　瓦店子隧道在重庆万州区境内，隧道左线

3、起讫桩号：ZK10+990～ZK14+246，长3256m；右线起讫桩号：K11+000～K14+280，长3280m，单线合计长度6536m。瓦店子隧道进口前线路跨越长江，隧址区属丘陵地貌，隧道地表高程在260～575m之间。洞身段属丘陵地貌区，高程575～347m，相对高差228m。出口段位于槽谷山脊斜坡，高程265～320m，相对高差55m，斜坡坡度8～56°。沿线地形起伏较大，属中低山地貌。　　隧道位于万州区向斜近轴部，为单斜构造。岩层产状340°∠4～8°，产状稳定构造简单。穿越地层主要为侏罗系上统上遂宁组砂岩

4、、泥岩，围岩岩性主要为泥岩、砂岩为主。地层为水平岩层或近水平岩层，呈层状结构，层间结合力较差，地下水以基岩裂隙水为主，空间分布不均，整体水量较小。　　　　3、薄板状水平岩层稳定性分析　　瓦店子隧道主要是以薄层～中厚层水平岩层或近水平岩层为主，岩层倾角较缓。　　1.具有软硬相间，软硬层性质差异大的特点，泥岩岩质相对较软，砂岩以钙质为主，岩质相对较硬，岩性软硬相间，岩体风化不均，层间结合相对较差，开挖后围岩应力调整时间较长，节理、裂隙较发育，特别砂岩层厚较薄及泥岩遇水时，岩层更容易软化失稳。　　2.泥岩和泥质砂岩均属于弹塑性

5、软质岩，岩体中含有大量的粘土矿物，隧道洞室开挖后，改变了岩体的应力条件，在应力释放过程中产生卸荷膨胀，使围岩变形破坏，主要表现为软质围岩的膨胀，此外，洞壁应力降低区的形成促使少量水分从高应力区向洞壁转移，洞壁岩体中的粘土等亲水矿物吸水也是围岩膨胀的主要原因，造成洞室顶部软质围岩的软化以及夹层的泥化，在重力作用下易发生失稳。　　3.岩层厚度较薄，层理间有软弱夹层，在开挖爆破时易造成拱部围岩的牵动，层理间扩展发育，继而引起岩层松动和脱落，不合理的爆破作业更加剧了这一情况发生的可能性，周围的这些岩块或岩块系统会有向开挖临空面发

6、生运动的趋势，若没有得到及时有效地支护，势必导致岩体失稳。　　对于层状分布围岩隧道而言，薄板状水平岩层最不利于隧道开挖围岩的稳定，而且隧道断面净空高、跨度大，薄板状水平岩层对隧道的稳定性影响更加突出，往往对隧道的开挖质量和支护安全造成很大的危害。　　爆破开挖对薄层状水平岩层稳定性影响分析　　隧道开挖前，围岩一般处于三轴受力平衡的应力状态，由于隧道埋深的影响，地层存在较高的应力，结构面一般紧密闭合，隧道在实施爆破开挖过程中，其实就是隧道围岩应力重新分布的过程，拱部围岩由原来的三轴应力状态转变为二维状态。在爆破振动下，拱顶层

7、状岩层很容易沿着每层岩石的分界面发生分离，首先是被爆破破坏的层状围岩开始承载顶部岩体的重力作用，当爆破开挖跨度达到上层覆盖岩层的极限宽度后，层状岩层在上部荷载和两侧水平应力及爆破振动荷载的作用下，由于层状岩体结构已被破坏，整体受力效果较差，则会发生断裂、离层、脱落，并且重复断裂、脱落，直至拱顶形成受力稳定的三角受力结构或层厚较大、受力较好的岩层，形成压力拱。爆破开挖后，应力在空间范围内重新分布，隧道周围的岩体有向隧道临空面运动的趋势，基于水平岩层这种特殊的水平层理构造，拱顶岩层在受到自身重力及其上方传下来的应力共同作用的

8、条件下，岩体将会被挤出，从而向隧道临空面产生位移，出现鼓胀、破裂、折断而脱落，隧道底部层状围岩在外部应力的作用下，也可能向上方运动，出现隧底鼓胀的情况，进而导致两边墙底脚围岩失去水平约束，造成隧道整体围岩的失稳破坏。在薄板状水平岩层隧道施工过程中，隧道爆破开挖后，开挖轮廓圆效果较好，但在1～2h后，拱顶岩石逐渐剥落、