中承式锚杆在隧道施工中的应用研究

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1、下承式锚杆在大断面富水隧道施工中的应用研究摘要:包家山特长隧道为国家规划的包头至茂名公路大通道的控制性工程，隧道全长11.2公里，分离式双向4车道，是全国第三长公路隧道，也是公路行业目前施工难度最大的隧道之一。隧道工程地质以千枚岩为主，断层破碎带多，地下水丰富。目前国内关于富水千枚岩地层隧道施工的经验还不多，如何快速、安全的完成本工程面临的主要问题。关键词：千枚岩，下承式，大断面，富水一、工程概况隧道按分离式单向行车双线隧道设计，设计行车速度80km/h，洞门采用1：1削竹式洞门。包家山特长隧道设计断面98m2。隧道通过地段

2、属于南秦岭留坝--白河褶皱带，地处南羊山断裂和石泉－安康断裂之间，受区域构造的影响，隧道通过地段断层、褶皱发育，中生代来，本区新构造运动受秦岭构造带总体活动格局的制约，主要表现为断裂构造的继承性活动和山－盆耦合的震荡性不均匀升降以及地震的多发性。影响全隧道的较大规模断层有37条断层,断层影响带宽度多为3～10m，个别断层宽度达到40m。断层带周边常见强构造混杂带，强糜棱岩化，片理化等，断层两侧裂隙发育岩石破碎，围岩稳定性差。褶皱共有3处，影响宽度300～800m，褶皱轴部节理发育，岩体破碎，围岩稳定性差。富水段工程地质以粉砂

3、质绢云母千枚岩夹炭质板岩为主，千枚岩含量占45％左右，其饱和单轴抗压强度Rc为2.9～8MPa。富水段区域断层、褶皱发育，断裂带内不仅岩石破碎，而且节理裂隙发育，是地下水贮存的场所和运动的通道，因此是影响围岩稳定性的主要因素。施工实际现场涌水情况，富水段单掌子面涌水量最小为31m3/h，最大为210m3/h。千枚岩是一种具千枚状构造的岩石，属于区域变质浅变质带岩之一。由粘土岩或火山凝灰岩等变质而成，其原岩类型与板岩相似，重结晶程度比板岩高，基本已重结晶。矿物成分以绢云母为主，多呈微粒状或片状；有时含有绿泥石、黑云母、石榴石或

4、十字石等。主要特征是能被剥成叶片状的薄片，表面呈显著的丝绢光泽，质地软，遇水易软化。。围岩节理、裂隙发育--很发育，呈薄层状角砾结构，产状不稳定，围岩破碎，局部结构充填泥质物，面光滑，稳定性差；千枚岩岩质软，开挖后呈泥状，稳定性差，拱部易出现掉块、坍塌现象。地下水在隧道施工中，对围岩的稳定性起着很大的影响，特别是在软弱的千枚岩区，更是起着控制作用。富水千枚岩地层隧道施工，最重要的一点就是减少水对围岩的作用，控制围岩的大变形，通过监控量测掌握围岩变形规律，动态施工。我合同段富水千枚岩段长度占我标段隧道总长的25％左右，如何安全

5、、快速的通过富水段对本项目的工期要求具有决定性意义。为了确保施工安全，使施工能按计划顺利进行，中铁十二局集团小康高速N10合同段项目部联合长安大学、陕西省公路勘察设计院等单位参考乌鞘岭隧道千枚岩地段的施工经验，决定在包家山特长隧道右线选取按“三台级七步流水法”施工方案和设计支护参数施工的30m试验段进行监控量测，以评估施工方案和支护参数的安全性、合理性。二、工程特点1、工期紧张，水文地质条件复杂，断层破碎带多，地下水丰富，施工难度大；2、富水千枚岩地段施工隧道，围岩的变形较大。通过本课题的研究，确定富水千枚岩地段隧道施工方法

6、，支护参数。找出解决富水千枚岩隧道围岩变形和快速施工的方法。241.监控量测项目、方法及范围1.1监控量测的目的及要求1.1.1监控量测的目的隧道施工过程中，通过监控量测要达到以下3个目的：1.及时掌握围岩和支护结构工作状态，为隧道施工日常管理提供安全信息；2.通过对量测数据的分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以便对原设计和施工方案的合理性进行评估，以确保施工安全和隧道的支护衬砌结构的可靠度；3.为信息反馈技术和其他类似工程积累监控量测数据和经验。1.1.2监控量测的要求1.能快速埋设测点，且开挖后不超过24h，

7、下次开挖前应测取初读数；2.能快速量测数据；3.测试元件应具有良好的防震、防冲击波能力；4.测试元件数据应准确可靠；5.直接测读物理量，无需通过复杂计算即可直接应用；6.测试元件在埋设后能长期有效地工作；7.测试元件应有足够的精度与可靠性，且在现场各种变化条件的干扰下“零飘小”。1.2监控量测的内容与方法依据《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）的要求，根据隧道的结构特点、施工工艺以及地质情况，拟定包家山隧道试验段的监测的内容和方法，其中包括围岩压力、净空收敛、喷射混凝土应力、型钢钢架应力、纵向连接筋应力、锚杆轴力、

8、初期支护和二次衬砌之间的接触压力，二次衬砌混凝土内、外侧混凝土应力及二次衬砌的净空收敛等方面的量测。旨在采取国内较成熟的快速、准确、可靠测试手段，对隧道施工中的关键部位进行跟踪监测。各项监测内容所采用的仪器设备和元件如表1.1所列。24为减小各种因素的影响，每天尽量在同一时间段内采集数据。