巴准铁路王家梁隧道膨胀岩与低瓦斯隧道施工技术

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1、巴准铁路王家梁隧道膨胀岩与低瓦斯隧道施工技术　　摘要：王家梁隧道是巴准铁路的一条重点隧道，隧道洞身以砂岩夹泥岩为主要地层，砂岩为薄层-中厚层状构造，泥岩为砂泥质结构，薄层构造状；间夹煤层，全隧道都位于膨胀岩地层，并存在瓦斯有害气体。本文总结了王家梁隧道膨胀岩及低瓦斯隧道施工工艺及注意事项，可为今后类似工程施工提供借鉴。　　关键词：膨胀岩；低瓦斯隧道；施工工艺；注意事项　　中图分类号：U455文献标识码：A1.工程概况　　巴准铁路是重载煤运铁路通道，铁路正线长128.102km，王家梁隧道是巴准铁路的一条重点隧道，隧道全长3216m，工点位于内蒙

2、古鄂尔多斯市准格尔旗境内，隧道进口里程DK45+600，路肩高程1320.1m，出口里程DK48+812，路肩高程1329.8m，隧道全长3212m，隧道最大埋深83.1m。工程地处鄂尔多斯盆地，该盆地蕴含丰富的煤炭资源。根据地质调绘和钻探揭示，隧址区表覆第四系全新统冲洪积砂质黄土、上更新统风积砂质黄土和第三系上新统泥岩，下伏侏罗系下统砂岩夹泥岩，该套地层中含多层煤及煤线。侏罗系下统泥岩，为弱膨胀岩，自由膨胀率为35%～50%，岩芯风干失水后多龟裂，具有明显的吸水膨胀、软化、强度降低、失水收缩的特征。　　2.施工方案　　2.1膨胀岩段施工方案7

3、　　隧道洞身穿越膨胀性泥岩地层，开挖后受自由水的影响，引起膨胀压力，对支护结构产生附加的膨胀性地压，使隧道净空断面缩小，支护结构破坏。通过反复比选及现场实践，采用3台阶法施工，开挖后立即初喷砼封闭岩面，减少围岩暴露时间，控制施工用水，减少水的漫流和积水浸泡，减少岩体湿胀干缩对隧道产生不利影响。根据具体情况加大预留变形量，确保设计净空尺寸，避免衬砌厚度不足。开挖完成后及时施作初支，采用格栅钢拱架支撑，喷、锚、网联合支护施工，必要时在中断面设临时仰拱，形成封闭环。及时施作仰拱使支护封闭成环整体受力，根据量测信息确定二次衬砌施作时机，采用钢筋混凝土二

4、次衬砌，提高二次衬砌的承载力。　　2.2含瓦斯段施工方案　　通过以下措施进行瓦斯隧道防爆：　　（1）超前探孔。　　（2）爆破设计。　　（3）加强通风。　　（4）机电设备防爆。　　（5）瓦斯监测。　　（6）加强安全教育及检查培训。　　3.施工方法　　3.1超前地质预报　　将超前地质预报作为重要工序纳入施工工序管理，采用地质素描、TSP203、地质雷达等进行超前地质预报，及时进行信息收集处理反馈，以调整施工方案和施工方法。7　　3.2超前支护　　在洞口软弱破碎围岩地段，先施工φ108超前大管棚并注浆加固围岩，以保证暗洞施工安全。洞身施工过程中，在不

5、良地质地段，按设计采取超前预注浆、超前小导管注浆等注浆加固方式，注浆效果达到设计要求标准后方可进行开挖作业。　　3.3开挖支护　　洞身开挖采用三台阶临时仰拱法施工，采用挖掘机扒碴，装载机装碴，自卸汽车运碴。　　（1）上断面开挖及支护　　采用人工配合机械开挖或松动爆破，每循环开挖进尺控制在0.8m～1m。挖掘机扒碴至中断面，为减少上断面扒碴量，上断面开挖高度控制在3.8m，台阶长度控制在4m～5m，上断面开挖支护采用自制简易开挖台架。　　（2）中断面开挖及支护　　采用人工配合机械或松动爆破，每循环开挖进尺控制与上断面同步，左右错进，错开距离1～2

6、榀拱架，必要时设临时仰拱，并将临时仰拱作为一道重要工序纳入管理中。临时仰拱采用I16钢架，钢架与初支拱架同步施作。施作时要注意保证临时仰拱弧度（防止拱顶下沉），施作完毕后必须回填80cm左右碎石碴，避免大型出碴车通过时形成集中荷载破坏临时仰拱。　　（3）下断面开挖及支护　　下断面开挖与中上断面同步进行，采用人工配合机械或弱爆破，左右错进，错开距离1～2榀拱架，挖掘机装碴，自卸汽车出碴。7　　（a）初喷砼　　采用湿喷工艺，喷射前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理，完成后立即喷射砼封闭岩面，减少围岩

7、暴露时间。　　（b）立拱、锚网喷支护　　初支拱架采用16×16cmΦ22格栅钢架支护，间距为80cm，环向采用间距1m的Φ22钢筋焊接，并在钢架背后铺设一层φ8钢筋网，网格间距20cm，锁脚锚管采用φ42无缝钢管长3.5m，每个拱脚打设2根，用Φ22“七字筋”焊接在钢架上，系统锚杆采用φ22中空锚杆长3m，间距1.2×1.2m，采用风钻钻孔，用锤击或钻机将锚杆顶入，注浆泵注浆。拱架系统施作完成后，立即进行喷射砼施工，采用c20湿喷砼施工。　　3.4仰拱施工　　膨胀岩隧道施工时，仰拱及时封闭是关键。严格按照铁建设2010（120）号文件要求控制仰

8、拱施工步距，为不影响掌子面正常施工，仰拱采用移动式栈桥，机械开挖，人工修整，严禁欠挖，对超挖部分使用同标号砼进行回填。　　3.5二次衬砌　　二衬采用复