对隧道全强风化花岗岩围岩的认识

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1、对隧道全强风化花岗岩围岩的认识一、全强风化花岗岩的特性花岗岩是地球上分布最广的结晶粒状深成岩，由石英、长石和云母组成。石英通常呈圆形粒状、无色透明。长石有肉红色的钾长石和灰白色的斜长石，可见到发育良好的解理。云母为片状的黑云母，有时也有白云母，以及少量黑色长柱状普通角闪石。花岗岩具有多种颜色，如灰白色、灰色、肉红色等，主要由长石的种类和颜色而定。根据组成花岗岩矿物粒径的大小分成粗粒、中粒、细粒花岗岩，长石与石英晶体特别粗大的称为伟晶岩。花岗岩常呈规模巨大的岩基或岩株产出。花岗岩形成时，岩浆往往以强注入形式侵入围岩地层中，这一过程使围岩块体进入岩体形成捕虏体。由于侵入的岩浆高温炽热，可能引起围岩

2、热变质。花岗岩密度2.7ｇ/cm3，致密坚硬、孔隙度小、强度大。而全强风化花岗岩的密度为2.06ｇ/cm3，渗透系数为6×10-7cm/s，岩土渗透性等级划分当K<1.16×10-6cm/s时为不透水。二、全强风化花岗岩对隧道施工的影响全强风化花岗岩在开挖出来后表现为砂（即石英）土（长石），类似于第四纪沉积物，但是在未开挖时却与砂土有本质区别，这种区别按照天然含水量不同，表现形式不同。当含水量＜8%时，即干燥状态，开挖时极易滑塌；当含水量＞13%时，表现为蠕变；介于二者之间，可表现为较好的稳定性。其中最难的是含水量较大时的围岩，而围岩中水的形式为裂隙水（非孔隙水，与第四纪沉积物区别），当埋深较

3、大时，又表现为承压水，这样，水除了软化作用之外，尚有因流动而造成的突泥、突水危害。全强风化花岗岩表现为“松散的砂土”，所以，处理方法很容易想到注浆固结。而事实证明，全强风化花岗岩围岩的施工难度远比第四纪沉积物甚至人工堆积物围岩难，其原因就在于全强风化花岗岩其实并不松散，渗透系数为6×10-7cm/s，注浆、尤其注固体浆是无效的。很多资料总结全强风化花岗岩围岩注浆成功，据我个人经验，与事实有相当大的差距，主要表现为两个方方面。一是完全按照设计（通常为大管棚或小管棚、环向间距300mm～400mm）施工，然后坍塌（规模不等），再作管棚、注浆，如此反复，取得成功。试想，花岗岩无论风化与否，均非常致密

4、，如果没有强有力的止浆措施，浆液如何能注入围岩？现场有没有施作止浆措施？而实质上，全强风化花岗岩坍塌后，其物理力学指标就与第四纪沉积物接近了，孔隙率增大了，一般注浆就可以实现了；此外，注浆坍塌后留下的空腔亦可以容易回填了。二是不完全按照设计施工，主要措施是“密排管棚”，仅进行回填注浆。这在低水压情况下是一个有效的方法。对全强风化花岗岩中注浆的难度，大多数人有了认识，为了改进注浆效果，采取了很多办法，如有资料讲，先用超细水泥进行劈裂注浆，然后改为普通水泥进行渗透注浆。在厦门海底隧道曾做过用超细水泥的注浆试验，试验结果只是形成一个10cm～15cm的柱体，没有任何渗透扩散，也没有人们的最低期望——

5、树根状浆脉。见下图。这种注浆的作用应为挤压和加筋。三、全强风化花岗岩围岩隧道施工的几个实例1、广西平钟高速公路水冲口隧道该隧由武警水电总队施工，围岩为全强风化花岗岩，且干燥，采用二台阶（长台阶）开挖，掌子面稳定，但后方支护变形较大，未有效开展围岩监控量测，不知围岩变形情况，就作出了缩短台阶、尽快施作仰拱以闭合支护的决定，结果加速了支护变形，导致坍塌，至地表。看似岩石，实际上用手即可抓碎。无效的支撑。坍塌。至地表。2、温福铁路刘洋寨隧道温福铁路刘洋寨隧道由中铁十二局施工，进口为全强风化花岗岩，裂隙水发育，最大埋深约30m，隧道拱部无水，中、下台阶有水，主要采取密排小管棚的方法，仰拱开挖也采取密排

6、管棚，中台阶施作临时仰拱，月进度约15m～20m。掌子面干燥，稳定。洞口尽管套拱已落底，但任然下沉较大。仰拱开挖前密排小导管。中台阶施作临时仰拱，有积水。仰拱施作前，作密排小导管。3、厦门翔安海底隧道厦门翔安海底隧道进口右线由中铁二十二局施工，围岩为全强风化花岗岩，洞口设计为40m长管棚，仰坡约10m，设计为10m长预应力锚杆，采用CRD法施工，洞口最大变形约60cm。开挖1/4，掘进约18m，即开始变形。施作中隔壁。 加快明洞进度，早回填以稳定仰坡。洞顶开裂。洞顶水沟。仰拱渗水。锚固掌子面，以期施作二次衬砌。地表注浆。二次衬砌直抵掌子面。进洞约15m处坍塌。洞顶大管注浆后回填。四、对厦深梁山

7、隧道1#斜井右侧迂回导坑的认识1、基本认识新增迂回导坑远离正洞，选择未扰动围岩通过，似乎这样就可以确保万无一失了，理由就是——未扰动，如果认真考量“未扰动”，其实它带来的不仅仅是有利条件，以上经验证明，“未扰动”全强风化花岗岩的荷载较扰动过的小，裂隙水量较扰动过的小，而水压一样，这是“未扰动”带来的好处，其最大的问题是渗透系数低，可注浆性能差。如果按照一般施工方法，坍塌与注浆反复交替，有可能成功，