施工技术评职范文软弱流变围岩中坑道施工

　　摘 要：为了确保在具有流变特性的软弱围岩中坑道施工的顺利进行，减轻爆破对围岩的破坏并充分利用围岩的自承载能力，采用光面爆破和新奥法施工技术开挖。同时要求重视围岩的测量信息，其对锚杆的长度与间距的修改、台阶开挖的长度和仰拱构筑的时机具有指导作用。

　　关键词：软弱围岩,光面爆破,新奥法施工,喷锚支护,施工测量

　　1 工程概况

　　某坑道工程所处的岩层主要由泥岩和红柱石角岩风化红黏土组成，岩石强度低，且含水量大于天然含水量时，强度急剧降低，约为天然含水量强度的40%，并且具有明显的流变性，开挖后自稳能力差，施工中围岩最大变形达700mm，岩石遇水软化，对施工极为不利，属于典型的软弱岩层。采用普通的爆破法开挖、直墙拱形衬砌，坑道竣工后不久，衬砌会出现裂缝，地坪起鼓。后采用新奥法施工原则，即采用短台阶开挖法，紧跟作业面安装锚杆、挂网和喷射混凝土作为初期支护，同时对围岩进行测量，待围岩稳定后再做模浇筑混凝土作为二次衬砌。由于围岩有明显的流变性，直墙改为马蹄形曲墙，底部做成仰拱，衬砌未出现任何裂缝，施工进展顺利，圆满完成施工任务。

　　2 施工方法

　　2.1 坑道开挖

　　新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称(New Austria Tunnelling Method，NATM)。在上世纪60年代，由于喷射混凝土和锚杆技术的出现，奥地利土木工程师L.V. Rabcewice等在长期从事隧道施工实践中，创造性地提出了这一方法。新奥法的基本思想是：以维护和利用围岩的自稳能力为基础，充分发挥围岩的自承载能力，尽可能改善支护的受力状态，在安全的前提下，取得更好的经济效果。新奥法将锚杆和喷射混凝土集合在一起作为主要支护手段，及时进行支护，以便控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，形成以锚杆、喷混凝土和围岩三位一体的承载结构，共同支撑围岩压力;通过对围岩的现场测量，及时反馈围岩(支护复合体)的力学动态及变化状况，为二次支护提供合理的架设时机;通过监控量测反馈的信息来指导隧道和地下工程的设计和施工。新奥法是集设计、施工和监控量测为一体的地下工程建造方法。已被国内外作为地下工程设计和施工的重要方法。

　　在开挖中，为了充分利用围岩的自承载能力和减轻爆破对围岩的破坏，采用光面爆破开挖，要求穿浅孔、密布眼、少药量、放小炮，力求减少超挖，减小围岩压力，并尽量采用全断面开挖方法进行掘进。在松软围岩中进行全断面开挖不利于作业面的稳定，由于本工程断面不大，可采用二台阶开挖，即坑道毛洞的拱部作为上台阶，曲墙部作为下台阶，一般情况下台阶长3m，台阶长度要根据监测信息适当调整，作业面与水平面夹角75°柱左右。光面爆破时，炮孔深1.5m，周边孔间距0.3m，最小抵抗线0.7m，炮孔密度4个/m2，装药量0.45kg/m3，周边孔采用间隔装药。

　　由于围岩遇水软化，为保证围岩开挖后稳定，防止塌方，施工中要防止围岩浸水软化，要尽量减少反坡施工，当遇到反坡施工时，每隔80m左右设置一个积水坑，积水坑用混凝土作围护结构，并用水泵将积水抽出坑道，正坡施工时要做好排水沟，排水沟有一定的坡度并用水泥砂浆抹面，保证排水畅通并不渗漏水。

　　2.2 锚杆、挂网和喷射混凝土施工

　　为保持作业面的稳定，坑道上下台阶开挖后，立即对作业面喷射50mm厚混凝土封闭围岩，喷射混凝土后即出碴，待初次喷射混凝土4小时后，开始安装锚杆和挂网，锚杆为直径18mm的螺纹钢筋，长3m，间距1m，梅花形布置，钢筋网为直径8mm的钢筋，网眼200mm×200mm，锚杆和挂网施工完毕后，再喷射100～150mm厚混凝土，混凝土等级C20，其中掺3%的速凝剂。软弱围岩中修建坑道时，喷锚网施工质量是保证工程安全的基础，锚杆施工时锚杆孔砂浆要饱满，确保锚杆的承载力满足工程要求，钢筋网要紧贴初次施工的喷射混凝土，喷射混凝土施工时厚要得到保证，当发现喷射混凝土有空鼓、脱落及严重裂缝的处，要凿掉原混凝土再重新喷射混凝土。

　　2.3 仰拱施工

　　及时进行仰拱施工是使坑道形成封闭结构，有利于围岩的稳定，仰拱矢高为跨度的1/8，仰拱厚度为250mm，内配双层Φ12@200钢筋。监测结果表明，未时设置仰拱时，变形速率为3.35mm/d，设置仰拱后，变形速率为0.12mm/d。仰拱施工时，需要开挖底拱，施工时围岩出现快速变形，此时，施工监测就显得特别重要，一般每掘进10m就要浇筑一段仰拱，如果围岩变形小，可适当加速施工进度，掘进30～40m后浇筑一段仰拱。

　　2.4 围岩变形量测

　　现场监控是新奥法的主要原则之一，它把喷锚支护的设计同现场测量紧密结合起来。现场监控设计一般分为预先设计与最终设计。预先设计是施工前根据或辅以理论计算，对初期支护的参数类型、施作程序、工程量测方法进行设计，对最终支护类型进行预先估计可。最终设计是根据掌握的量测资料，调整初期支护可，设计最终支护，包括确定最终支护的类型和参数、施作时机及仰拱闭合时机。现场监控法特别适用于软弱围岩及复杂地质围岩中的喷锚支护设计。现场监控量测能及时掌握围岩的变化动向及支护的受力状态，这对合理进行喷锚支护的监控设计和指导施工是非常重要的。

　　本工程中平均每隔15m左右设置一个测量断面，进行洞室的收敛量测和洞室围岩位移量测。(1)洞室收敛量测是指，测量洞室水下、垂直方向或相对应的两测点间距离的变化。为了及时掌握洞室开挖后收敛变化趋势，应紧跟工作面迅速安设收敛测点。收敛量测装置通常使用机械式周边收敛计、伸缩测杆和带钢尺。收敛量测只能反映洞室内的总收敛量，不能反映侧壁或顶底板的位移量，也不能确定围岩的松动范围和深度。(2)洞室围岩位移量测。为了测定洞室围岩的松动带，将多点位移计安放在与洞室轴线相垂直的钻孔里。多点位移计读数是锚固头相对于位移计头部的位移测量值。如果多点位移计埋置到足够深度。一般离洞室边缘2～3倍洞径处，则底部锚固点就能假定为固定的，则相对于该点的位移是可确定的。也可采用声波法确定松动范围。量测数据不仅能证实和补充收敛量测的结果，也能帮助确定锚杆的最佳长度。

　　通过测量结果可及时修改锚杆的长度与间距，测量结果也可确定台阶开挖的长度和仰拱构筑的时机。

　　3 结束语

　　(1)对于遇水软化德围岩，为保证开挖后围岩稳定，防止塌方，施工中要防止围岩浸水软化，施工中要有可靠的排水措施。

　　(2)采用新奥法施工时，为了充分利用围岩的自承载能力和减轻爆破对围岩的破坏，采用光面爆破开挖，要求穿浅孔、密布眼、少药量、放小炮，力求减少超挖，减小围岩压力。围岩开挖后，应立即对作业面喷射混凝土封闭围岩，然后安装锚杆、挂网和喷射混凝土作为初期支护，喷锚网施工质量是保证工程安全的基础，锚杆施工时锚杆孔砂浆要饱满，确保锚杆的承载力满足工程要求，钢筋网要紧贴初次施工的喷射混凝土，喷射混凝土施工时厚要得到保证，当发现喷射混凝土有空鼓、脱落及严重裂缝的处，要凿掉重新喷射混凝土。

　　(3)软弱围岩坑道施工时，仰拱能够使坑道形成封闭结构，有利于围岩的稳定。要重视围岩的测量信息，其对锚杆的长度与间距的修改、台阶开挖的长度和仰拱构筑的时机具有指导作用。