花石沟碳质片岩隧道施工技术研究.pdf

[摘要]十白高速花石沟碳质片岩隧道围岩变形大，持续时间长，易造成支护变形、开裂、侵限，给现场施工进度及安全造成较大的影响。通过分析围岩变形数据，总结出碳质片岩的变形特点，在此基础上，提出了适合现场的施工技术，包括半断面正台阶法施工方案、弱爆破与机械联合开挖法和加强的支护参数等。实践证明，该技术有效地控制了围岩变形，保证了隧道施工顺利进行。[关键词]隧道工程；碳质片岩；支护；变形；监测；施工技术。

1工程概况
十白高速（湖北十堰至陕西白河）花石沟隧道位于十堰市那县境内，左洞桩号ZK51+154一ZK53+315、全长2161m,最大埋深约219m。右洞桩号YK51+170一YK53+312、全长2142m,最大埋深约253m。十堰端轴线方向约290°，白河端轴线方向约270°，呈近东西向展布，十堰端洞门均为台阶式，白河端洞门均为端墙式。隧道建筑限界净宽10.25m,净高5m,设计时速80km/h,为双向四车道分离式大断面隧道。隧址区位于秦岭褶皱系之东段，南秦岭印支冒地槽褶皱带（南秦岭构造带）二级构造单元之金鸡岭复向斜范围内。亚麻坑断裂(F1)及桦栎岗断裂(2)斜穿隧址区，亚麻坑断裂(F1)走向280°~300°，长度8.4km,倾角42°，断面舒缓波状，破碎带较窄，有碳化、片理化、硅化现象。

2碳质片岩变形特征
花石沟隧道碳质片岩为原碳质页岩、泥岩等受区域变质作用影响变质生成，归为上震旦统陡山沱组，其物理力学性质大致为密度2300kg/m3,单轴抗压强度5.0MPa,黏聚力0.5MPa,摩擦角26°，泊松比0.33。根据岩石的岩性、主要矿物成分以及结构形态特征等，现场的碳质片岩分3类：深黑色碳质泥质片岩、中厚层黑色碳质片岩和薄层状黑色碳质片岩，它们常组合发育，进口段以第1种为主，第3种也较常见，第2种在进口右洞偶见揭露，出口段以第2,3种岩性为主，围岩质量相比进口段略好。其中深黑色碳质泥质片岩一般为中风化，碳质含量较高，并含部分泥质，变质后形成细小石墨鳞片，变晶结构，片状构造，岩体揉皱现象较明显，表面光滑、多为曲面，呈半金属光泽，触手有滑腻感，污手，锤击声哑，易碎，岩体通常呈层状或长透镜体状结构，局部石英脉发育)。通过对碳质片岩隧道进行监控量测，发现其变形特征主要如下。

3碳质片岩隧道施工工艺
3.1施工方案
一般碳质片岩隧道施工采用超短三台阶加临时仰拱法施工。上台阶高3m,中台阶高2.6m,下台阶高3.7m,上、中台阶长度为3~5m,下台阶长度4~5m,二衬距掌子面16~23m,仰拱开挖及灌注采用小型栈桥过渡，并且在施工中在上台阶底部设型钢混凝土仰拱，临时仰拱与初期支护同时成环，中、下台阶在临时仰拱保护下开挖，左右侧分台阶错开开挖。上台阶采用人工翻碴，下台阶挖掘机配合装载机装碴，自卸车运输。这种方法变形地段施工约束效果好，但将开挖断面分成上、中、下和仰拱四断面进行开挖，组织繁琐，对围岩扰动较大，加临时仰拱增大成本，延长施工进度，不利于早封闭早成环26。

4结语
通过花石沟隧道施工实践证明，采用以上开挖方法和支护方式有效地控制了围岩变形，减少了初期支护开裂，保证了隧道施工顺利进行，提高了碳质片岩条件下隧道施工进度。在碳质片岩隧道进行施工过程中，应做到以下几点。
1)优化施工工艺应严格遵循“短进尺、弱爆破、少扰动、早喷锚、快循环、强支护、早封闭、快成环、勤量测”的施工原则，开挖中尽可能采用弱爆破或机械法减少对围岩的扰动，合理安排施工工序，缩短施工台阶，控制工序步长，加强早期支护，加快施工循环，减少碳质片岩暴露时间，使隧道尽快形成封闭环。

（略）

投稿会员：巧克力布丁