大风垭口特长隧道施工技术

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1、大风垭口特长隧道施工技术    1.工程概况   大风垭口隧道为分离式特长隧道，隧道单洞长分别为3343m及3337m。上下行线隧道两测中线间距离为：元江口约为52m，磨黑口约为44m。上行线隧道纵坡采用+0.5%、-1.29%的人字坡，最大埋深约为309m,。下行线隧道纵坡采用+0.5%、-1.47%的人字坡，最大埋深约为331m。隧道设计净跨为10.9m，净高为7.2m，上、下行线均设置5处紧急停车带及相应5条行车横洞。   隧道衬砌采用复合式衬砌断面，II类围岩采用Φ42小导管作为超前支护，初期支护采用I16工字钢，喷射18cm

2、,厚钢纤维混凝土，施作4m长WTD25锚杆，二次衬砌采用50cm,厚C25防水混凝土，初期支护与二次衬砌间设置防水层，预留变形量12cm，其典型断面结构见图1所示。   2.地质条件   大风垭口隧道跨越了哀牢山大断裂的次生带区，洞内岩性变化频繁，地下水极为丰富。隧道经历了自稳性极差的炭质板岩、泥岩；溶洞、溶缝极为发育的灰岩及较为富水的砂岩。隧道两次穿越南溪河的冲积层，线路在较长地段顺冲沟而行，地质条件较为恶劣，施工难度极大。   隧道围岩属上三叠统一碗水组T3Y地层，少量属路马组T3L地层，岩性相对比较复杂。硬质岩有炭质板岩、弱变质

3、灰岩、超基性侵入岩；软质岩有砂岩、泥岩。由于受哀牢山大断裂及次一级构造的影响，隧道基本上出露灰、深灰色板岩和炭质板岩。表层强风化破碎，围岩范围内板岩基本上呈现出弱风化碎块状或块状，节理裂隙发育，不均匀风化。弱变质深灰色灰岩及超基性侵入岩为弱风化大块状，隧道围岩出现的浅黄色砂岩和紫红色泥岩属软质岩类。                      图1典型断面衬砌结构形式   隧道范围内有断裂穿过。断裂延伸30~90km不等，沿断裂带常见片理岩、糜棱岩、碎裂岩、挤压角砾岩及岩石破碎带等，并有超基性岩浆侵入，断面多倾向北东，局部倾角45º，为

4、压扭性构造。   路线区域内分布松散层孔隙水，碳酸盐岩岩溶水和基岩裂隙水三大类。基岩裂隙水分布最为广泛，其中以碎屑岩裂隙水为主。基岩裂隙水接受大气降水、地表水和其它水源补给，水力梯度大，排泄运移速度大。   3.超前地质预报   3.1地质预报的途径   多种超前地质预报的组合是隧道正常掘进的前提。施工中采取TSP203超前地质预报仪作为长期地质预报，一次预报150m；采取地质雷达作为中期的地质预报，一次预报20m；采取钻孔取芯作为短期的地质预报，一次预报5~10m。各种超前探测方法互相验证，达到准确预测前方地质情况的目的。同时，由于

5、隧道较长，隧道路线跨越了数座山脊，并两次跨越了南溪河，进一步了解地质构造下地表地貌形成及河流发育历史，对推测隧道内地质及水文条件有一定的帮助。隧道路线跨越沟壑的地段，往往埋深较浅，相应隧道内就表现为岩层节理发育，岩石破碎，地下水较为丰富。通过对地表的分析比较，可以制订出超前预报的补充形式。另外，两条隧道的四个口均采取错洞60m左右施工，由于两条隧道相距较近，一条隧道已开挖完地段的地质描述，经过岩层倾角、走向的分析计算，又成为另一条隧道的超前地质预报的辅助形式。   通过对各种超前地质预报的分析比较，而得出前方围岩的开挖方法及支护形式，

6、从而真正实现所谓“信息化施工”。   3.2TSP203超前地质预报在隧道中的应用   （1）TSP203孔位的布设TSP203共计布设24个爆破孔及1个探测孔，第一个爆破孔距掌子面2m左右，以后的23个爆破孔相互之间的孔距为1.5m，探测孔距最后一个爆破孔的距离为15m。各种孔位须布置在一条直线上。爆破孔用Φ38的钻头进行钻孔，孔深为1.5m，孔位向下倾斜10~20º.；探测孔用Φ42的钻头进行钻孔，孔深为2.0m，孔位向上倾斜5~10º，以便于接收爆破地震波。   (2)TSP203操作程序   首先，用环氧树脂将探测器固定在探测

7、孔里，并分别对距探测孔最近的5个爆破孔中的每个孔装100克炸药和一个电雷管，炸药装好后，再将爆破孔用水灌满，最后对这5个爆破孔从与探测孔最近的一个孔开始依次用起爆器起爆，从爆破震动波接收的效果来决定下面5个孔的装药量是增大（每个孔增加25g左右），还是减小（每个孔减小25g左右），依此类推，将所有的爆破孔都依次起爆完成，这就完成了TSP203的一次探测工作。   （3）TSP203接收数据的分析   TSP203采集到的数据，通过TSPwin软件进行处理，获得P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面和反射层提取以及岩石物性参数等成

8、果。在提取的波形图中，以P波为主对岩层进行划分，结合横波资料对地质现象遵循以下准则进行解释：①正反射振幅表明硬岩层，负反射振幅表明软岩层；②若S反射较P强，则表明岩层饱含水；③Vp/Vs然增大，常常由于流体的存在而引起的