吕梁山区粉质黏土隧道施工方法探析

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1、吕梁山区粉质黏土隧道施工方法探析　　摘要：根据山西中南部铁路通道石楼隧道粉质黏土富水段施工经验,详细介绍了根据粉质黏土特性及含水率的不同，调整隧道施工工艺和方法,做到安全、快速的施工，可为类似隧道施工提供参考。关键词：吕梁山区粉质黏土富水含水率中图分类号：U455文献标识码：A1工程概况1.1工程地质概况山西中南部铁路通道石楼隧道（全长12807m）位于吕梁山区，表层覆盖为新、老黄土，往下2～10m就开始进入粉质黏土地层，粉质黏土层厚一般在30～70m。本隧除两端洞口1000m穿越地层为新、老黄土外，有4300m均穿越粉质黏土地层，为第三系粉质黏土，红褐色～棕红色，

2、坚硬～硬塑，呈大块状压密结构，含第三系孔隙水，K=0.05m/d，水量较小。1.2设计参数6石楼隧道按照新奥法原理设计，采用复合式衬砌形式，其中粉质黏土地层设计为Ⅳ级围岩，采用Ⅳ级围岩（黏土）复合式衬砌，支护参数为：拱部设置φ25中空锚杆，边墙设置φ22砂浆锚杆，间距1.2×1.2m呈梅花型布置；拱墙设置14的格栅钢架，间距1.2m/榀，拱部140°范围内设置φ42超前小导管，L=3.5m，环向间距3根/m，每两榀施做一环，采用台阶法施工。2施工方案2.1施工原则安全快速的进洞,采取可靠技术措施,确保洞口段施工安全。2.2施工方案的确定隧道刚进入粉质黏土地层时，情况

3、基本与设计相符，我们采用与设计相符合的施工参数进行施工，隧道安全通过。在进入粉质黏土地层850m后，土体含水率逐渐增大，由最开始的含水量13.7%逐步增加至18.7%，同时在局部粉质黏土裂隙位置能见明流水。经过对该段施工的监控量测数据对比前面施工的850m监控量测数据，发现随着含水率的增大，初期支护收敛速度明显加大，收敛变化值由正常情况下的5cm增大至9～11cm，临近甚至超过初期支护变形条件的最大值（10cm）；同时在该地段发现部分已完成初期支护出现开裂现象，经过对监控量测数据进行分析（见下表）我们可以很清晰的看到，初期支护变形与土体含水率是成正增长的。6通过以下

4、数据，我们可以大概得出一个结论：粉质黏土如果含水率小于16.9%，则我们认定该种粉质黏土满足Ⅳ级围岩的变形量不大于8cm的设计要求，当含水率大于16.9%我们则认定这种条件下的粉质黏土发生了变化，对隧道的初期支护结构存在一定的影响并容易造成隧道初期支护不稳定而发生安全隐患，这个时候我们就需要调整我们的初期支护参数保证隧道的安全。所以我们在石楼隧道施工的时候，就确定了以下两种条件：1、当粉质黏土含水率小于16.9%，采用原设计参数（Ⅳ级）进行施工；2、当粉质黏土含水率大于16.9%，则根据现场条件进行变更设计，调整初期支护参数，保证施工安全。3施工参数及施工方法第一种

5、情况当含水率小于16.9%，我们即采用了原设计的Ⅳ级参数进行施工，采用台阶法进行作业。第二种情况当含水率大于16.9%，经过与设计院沟通后，进行了变更设计，由原设计的Ⅳ级围岩调整为Ⅴ级围岩，初期支护参数调整为：拱部设置φ25中空锚杆，边墙设置φ22砂浆锚杆，间距1.0×1.0m呈梅花型布置；拱墙设置I18的工字钢，间距1.0m/榀，拱部140°范围内设置φ42超前小导管，L=3.5m，环向间距3根/m，每两榀施做一环，6采用三台阶法施工。根据调整后的支护参数进行施工后，对初期支护进行监控量测，与未调整前的数据对比如下（调整里程从DK223+850开始）：经过对比，我

6、们可以发现初期支护参数调整前，初期支护变形量随着水量的增大变化幅度较大；而调整初期支护参数后，虽然变形量还是随着含水率增大而增加，但是增加的幅度变小，且收敛值也达到了我们的预期值，满足设计文件Ⅴ级围岩最大收敛值不大于10cm的要求。同时根据富水段粉质黏土出现明流水且出水量较大时，我们对原设计的三台阶法又调整为三台阶临时仰拱法，并且初期支护完成后的0～2小时内我们对刚完成的初期支护进行了扇形支撑，有效的保证了初期支护混凝土强度未达到设计强度时的危险期的安全性。4保证措施4.1开挖过程中，派有丰富施工经验的技术员进行跟班作业，对开挖面前方3～5m的围岩地质情况进行超前探

7、孔，指导施工，并严格按照技术交底施工；4.2每作业班配置专职安全员对初期支护锚喷面进行检查，对出现变形裂缝的部位做标记并记录裂缝的发展过程，并对裂缝部位进行分析，预防洞身变形过大导致失稳；64.3钢拱架的拱脚要落在实处，必要时要在拱脚位置设置纵向的槽钢，并打设好锁脚锚管；4.4超前小导管、锁脚锚管注浆控制好水灰比及注浆压力，确保注浆饱满；4.5加强监控量测工作，做到每5m设置一个监控量测断面（每个断面按照开挖台阶设置收敛断面），监控量测数据要做到每天一归结，对收敛速度变化大的断面要及时分析原因，并针对收敛速度及时与设计沟通调整参数，保证施工安全；4.6根据现场围