浅谈隧道开挖支护.doc

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1、浅谈隧道的开挖支护方法[内容摘要]：对的常用方法进行了详述，本文对隧道Ⅳ类、Ⅴ类围岩开挖施工中的进、出洞方案、地质预报、开挖爆破、锚喷支护、防渗漏处理、二衬施工、量测等重要控制工序的阐述，着重介绍了隧道几种稳定开挖面的施工方法，[关键词]隧道围岩类别开挖支护1.工程概况分水岭隧道是地处平顶山段与南阳段分界点，隧道围岩主要为Ⅳ、Ⅴ类两种。其中南阳段左线长445.093米，右线长430.353米，出口段左线LK1+160～LK1+295段，长度135m；右线RK1+040～RK1+285段，长度245m；围岩定级

2、为Ⅴ级，围岩为第四系残坡积亚砂土混碎石和元古代全～强风化混合花岗岩，岩体主要结构面为风化裂隙，节理和层面裂隙，发育间距0.1～0.3m，多张开，内有泥质、岩屑充填，结合差，呈碎石状散体结构岩体，极破碎岩体。洞身段左线LK0+849.907～LK1+160段，长度310.093m；右线RK0+854.647～RK1+040段，长度185.353m；围岩定级为Ⅳ级，围岩为元古代强～弱风化混合花岗岩。主要结构面为剪切裂隙，发育间距0.2～0.4m，多闭和，部分微张，结合程度一般，呈碎裂结构岩体，属较破碎岩体，自稳能

3、力差，短期内易发生松动变形。分水岭隧道隧址区地貌形态为中度剥蚀切割的低山区，总体地势北高南低。纵向地形中间高，两端低，中部为一冲沟。地面标高介于483.40~510.00m之间，相对高差37m。隧道左行线最大埋深55m，隧道右行线最大埋深22.5m，属浅埋式短隧道。隧址区仅于进出口两侧发育有冲沟，无常年性地表水系分布，水文地质条件较为简单。根据区内气象站资料，区内年最大降雨量达1542.9㎜，最小降雨量391.3㎜，秋季多连阴雨。这样的降雨强度和时间分布特点，加之隧址区岩体节理裂隙发育，岩体破碎，对地下水的补

4、给有利，Ⅴ级围岩段，尤在雨季施工开挖，洞室可能会有点滴壮出水或涌流状出水，对洞口边坡和围岩的稳定性不利。根据围岩类别不同，采用不同的初期支护方式和二次衬砌，不设明洞；暗洞衬砌结构按新奥法原理，采用复合式结构形式，初期支护以锚杆、钢拱架和钢筋网喷砼组成联合支护体系，二次衬砌采用钢筋混凝土结构。分水岭隧道衬砌支护参数表围岩类型初期支护二次衬砌衬砌长度锚杆喷砼钢拱架拱圈仰拱Ⅳ485.446Ф22长3.0m（1.0×1.0m）18cm15×15格栅钢架间距1.0m40cm40cmⅤ390Ф25长3.5m(0.75×1

5、.0m)26cm20a号工字钢拱架间距0.75m45cm50cm2.隧道开挖对围岩自承体系影响的基本理论目前，部分学者提出，隧道开挖是个4维问题：三维空间十时间，而隧道围岩中的自承体系也是在这个四维的条件下形成的，在隧道开控后，围岩稳定状态将随支护状态而变化，随时间而发展。隧道的开挖是在三维空间中实现的，开挖面前方一定距离外，岩体即已开始变形，在较好的岩体中（Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类），这距离可能在l—2倍洞径之外；在软弱围岩（Ⅳ类、Ⅴ类、Ⅵ类），则可能在3—5倍洞径之外。这变形是自承体系形成的基础，由于有这变形基础

6、，洞室开挖后围岩中才可能形成自承体系。专家认为，开挖面前方岩体沿隧道切向的应力增高，使岩体在隧道切向和径向发生压性变形，而周围岩体的约束使沿隧道径向也发生压性变形，这种应力和变形使岩体向自由空间方向位移，自由空间有两个，一个是开挖面，另一个是地面。自承体系的范围由许多因素决定，岩体的强度是一个重要因素。岩石隧道围岩的自承体系常仅几米宽，在土质隧道中则可能宽达20~30m。开挖方法，隧道洞形，支护形式和及时与否等，都会影响自承体系的范围。自承体系稳定，隧道的变形才能停止。而松弛带的岩体稳定，变形不再发展，是整个

7、自承体系稳定的前题。可以将包括支护在内的整个自承体系看作一个承载结构，它朝向岩体的外缘的原岩应力对它的作用可看作是它的外荷。最外层的松弛带岩体无论是沿切向还是径向都发生了张性变形，实际上可以分为两层，即最外面靠近临空面的部分，岩体受爆破、施工、自重影响，变形最严重；靠里的一部分，则主要是受应力解除影响的变形。松弛带岩体在隧道刚开始时并未松动，除局部或特殊情况外还是自稳的。而压密区的岩体，是在三维空间中受压缩的。在有围压情况下，岩体强度远大于单轴抗压强度。因此，压密区岩体有很高的强度，形成一个厚壁圆桶，或很厚的

8、岩拱，与原岩应力相平衡或承载原岩压力。压密区通过过渡带受松弛带的支护，如果松弛带不破坏，不发展，压密区就会渐趋完善，保护岩体整体稳定。松弛带、过渡带、压密区，广义的加上支护，形成一个围岩自承体系。图1某隧道围岩自承体系示意图3.稳定开挖面的几种方法的原理及运用3.1、预支护方法3.1.1方法原理：通过采用安装锚杆、小钢管、管棚等形成对前方围岩的预支护（预锚固）或通过对隧道开挖面及围岩预注浆加固，及时