中强膨胀性围岩隧道施工技术

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1、公路隧道2013年第1期(总第81期)中强膨胀性围岩隧道施工技术黄强(中铁十七局集团第四工程有限公司重庆401121)摘要宜巴高速公路界岭隧道地处丘陵地区，穿越中强膨胀性围岩地带，针对膨胀围岩特点，通过分析其基本特性和U型可伸缩拱架的工作原理，结合现场的实际施工，确定合理的支护体系与适当的施工方法，总结中强膨胀性围岩隧道施工技术。关键词膨胀岩隧道支护施工技术再遇水偏要膨胀坍塌，其干燥失水越多，遇水膨胀变1工程概况形也越大，围岩膨胀压力会增加，同时岩体会软化，湖北宜(昌)巴(东)高速公路段界岭隧道进口位承载力降低。因而，膨胀性围岩是一种吸水膨胀、失于宜昌市夷陵区雾渡河镇，

2、出口位于兴山县水月寺水收缩和反复膨胀变形的围岩。镇。该隧道采用分离的独立双洞双向4车道公路隧3支护材料性能分析与比选道，其中左洞长5653m，右洞长5681m。界岭隧道围岩为云母片岩、片麻岩的全～强风化产物，岩石遇水在膨胀岩段的拱架支护，对材料的选择进行了后迅速软化呈半岩半土状，强度极低，手捏即碎，颜相关的比选，最后选择U型钢架支护。在力学性能色以灰白色为主。母岩中的白云母、钾长石风化后上工字钢及H型钢相对呈刚性，格栅拱架虽然为柔形成亲水矿物一伊利石、蒙脱石，遇水膨胀，失水收性支护，但同样与工字钢及H型钢一样，采用法兰缩，体积变化较大，涨缩可反复交替，试验所测其自式对接

3、，拱架不能随围岩一起收敛变形。拱架在较由膨胀率Fs=70％，属中等偏强膨胀，开挖后对围低的围岩压力作用下产生弹性变形和挠曲，当外荷岩的稳定产生极大的破坏。载继续增加，拱架内力随之加大，拱架没有可缩性，则在内力大到一定程度后，拱架就会出现塑形变形，2膨胀性围岩的基本特性严重时拱架将遭到破坏而失去拱撑能力。膨胀性围岩根据产生的原因可分为三种：吸水U型可伸缩性拱架由若干拱架单元组成，节与膨胀、风化膨胀和由地应力释放而引起的膨胀。在节之间用摩擦连接件连接，当拧紧连接件的螺母后，界岭隧道施工施工实践中，膨胀性围岩大都是吸水连接件将拱架单元间搭接的型钢压紧，给他们提供和风化引起的综

4、合膨胀岩，即在水和空气的物理、化预紧力。要推动拱架节间搭接部分滑动必须克服搭学作用下，富含云母软岩、变质岩等岩体发生体积增接部分型钢与型钢之间，型钢与连接件之问的摩擦大。在隧道施工中，由于钻爆法开挖使洞壁较远处阻力。裂隙水渗入及施工用水的浸入，使围岩吸水膨胀，从隧道开挖后，围岩发生变形，压紧拱架，拱架承而对隧道初期支护产生膨胀压力；开挖外露的变质受荷载，产生内力。内力对拱架力学性能最有影响岩遇空气迅速软化，围岩应力得到有效释放，使用隧的是轴力和弯矩。轴力推动拱架节间搭接型钢的滑道围岩产生塑性变形，加大了膨胀压力。动，而弯矩则阻止其滑动。当轴力推动型钢时，连接若隧道支护体

5、系处治不当，甚至采用非膨胀性件将发生歪斜，受力后产生变形，使连接件与型钢问围岩的刚性支护，则容易产生洞室坍塌、初支侵限、的压力加大，由此产生附加压紧力，预紧力和附加压衬砌开裂及仰拱鼓起等不良后果，而地下水往往富紧力就形成了型钢搭接部分之间的摩擦阻力。当轴集于隧道仰拱部位，故膨胀压力对仰拱的破坏作用向推动力小于这个摩擦阻力时，拱架不缩；若推动力更为显著。此外，膨胀性围岩性状变化主要由岩石大于摩擦阻力，型钢之间产生相对滑动，拱架缩短，含水量变化引起，若能保持开挖前的含水量，通常不相应减小了拱架承受的外荷载，轴向推力小于摩擦具备膨胀特性；但开挖后膨胀性围岩迅速干燥失水，阻力，

6、型钢之间出现相对稳定，拱架不再缩短，与外·52·黄强等中强膨胀性围岩隧道施工技术荷载力处于相对平衡状态。U型钢拱架出现“滑动(2)施工采用上下台阶法，开挖采用局部钻爆法一增阻一再滑动一再增阻”的反复可缩性工作过程，与机械配合，断面根据监控量测数据以及围岩膨胀更加符合隧道新奥法设计原理中的围岩收敛一约束情况加大预留变形量20cm~3Ocm。变形的支护理念，充分发挥了围岩的自承能力，保证(3)径向支护采用长L一350cm的042小导管，了围岩的稳定。按照60×80cm梅花型布置，并注人水泥浆；钢筋网铺设双层8钢筋，15X15cm布置；喷射23cm厚的4实施方案C25混凝土，

7、内设可伸缩性的U29钢拱架。(见图4．1方案说明2)，拱架纵向间距△一60cm，喷射混凝土层在可伸针对膨胀性围岩施工，采取如下方案：缩性节点处设置环向伸缩缝。对变形量较大的岩(1)加强超前与径向注浆，增强围岩强度，减小面，喷射混凝土层环向每5m应布设一条宽lOm的有害位移，降低围岩压力；纵向变形缝。(2)开挖后，尽快封闭，减少围岩吸水膨胀，防止(4)待初支变形速率趋于稳定且<0．2～0．坍塌；5mm／d时，及时施作二次衬砌，二次衬砌采用5Ocm(3)加强初期支护，减小围岩变形，防止变形过厚C25防水钢筋混凝土结构。大而坍塌；(5)完善洞内