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隧洞施工中不稳定围岩的分析及处理措施在水工隧洞施工中,经常会遇到断层、滑动镜面等不良的地质构造,伴随着洞内大量涌水,会给施工安全、施工质量、施工进度、施工投资带来很大的影响
一、隧洞地质情况XX隧洞是引沁入汾马房沟提水工程穿越沁河与汾河流域分水岭的咽喉工程,全长XX
19.是目前国内较长的引水隧洞隧洞为岩石隧洞,最大埋深4km,314m本区处于山西断隆沁水台陷南部,按地质力学观点,属新华夏构造体系第三隆起带北部,北平一古县隆起带的东翼,以次一级褶皱和断裂为主要特征、地层岩性1隧洞所穿越地层为二迭系上统上石盒子组第
一、二段和石千峰组第一段岩性主要xx为中厚层砂质泥岩夹砂岩、砂岩与砂质泥岩互层,局部夹有多层厚的灰白色铝土质1~40cm泥岩、地质构造2隧洞横穿复式背斜,主要地质构造迹象为褶皱构造和断裂构造,另外滑动镜而、XX XX节理等小型构造也很发育)褶皱1褶皱主构造线方向以向为主,少数向轴线走向一般,少数,NNE NW15〜3536°~46°两翼倾角局部可达左右规模大小不一,背向斜相间出现,轴面一般较陡2°~10°20°)断层2本区由于受多期构造运动影响断层构造非常发育,对施工安全和工程质量影响很大)滑动镜面3一般多发育于砂质泥岩中,个别切穿砂岩体一个开挖断面上及附近围岩,可见5〜6个滑动镜面,其面上形成一系列平滑的直线状滑槽,有的面上,具有深褐色、褐红色铁镒氧化物,光滑如镜,其产状无规律,但倾角一般较缓,多数在之间,只有少数10°〜4043由于其较为发育,对围岩破坏性大,常造成隧洞拱部掉块坍塌~68o)节理4本区节理较为发育,局部为发育一一极发育,特别在断层带两侧形成节理密集带,与断层带一起构成不稳定岩石、隧洞内涌水3隧洞处于地下水位以下穿越的岩体为砂岩与砂质泥岩,二者的含水性有所xx30〜200m,不同,砂岩孔隙大,节理、裂隙张开度、延伸性和贯通性,均较砂质泥岩好得多因而砂岩成为弱含(透)水层,而砂质泥岩则为相对隔水层,因此形成多层裂隙含水层结构在开挖到砂岩底部,断层破碎带、节理密集带和滑动镜面出露时,常会形成大量管状流水或线状流水同时,洞室开挖后,即成为地下水的排水通道,岩层中的压力水汇集于洞室周围,进一步促进了岩体内裂隙的扩张在富水向斜褶皱地层和断层破碎带与洞室连接时,都会形成涌水通道涌水带走泥质或粒状物质,使洞室围岩应力重新分布,对洞室的稳定性有很大影响,甚至塌方,对施工带来很多不利因素
二、不稳定围岩的预防措施在施工期间,要进行地质观测和预报,对可能出现的不良地质问题,(如对围岩发生岩爆、片帮、岩石开裂、掉块、坍塌、支护变形、地下涌水等地质现象)随时观测,判断其是否有变形破坏的趋向对隧洞揭露出来的各种主要地质现象,及时地进行编录与测绘主要包括地层岩性、构造特征(断层、节理、挤压破碎带及结构面组合形态)、围岩稳定性、塌方掉块位置、塌落高度及方量、围岩处理措施、岩石风化程度,地下水活动特征一般重点观测部位如下、洞顶薄层状岩体,又由几组结构面破坏,形成了平铺板状体,易塌方地段
1、顶拱或两壁夹有较厚的软弱夹层地段
2、边墙有与洞轴线将近平行的陡倾角节理、裂隙,易滑塌、片帮的洞段
3、对隧洞顶部的屋脊形(即人字形)结构面组合地段
4、隧洞顶拱出露较多滑动镜面的地段
5、对散体结构、且有地下水活动的较大断裂破碎带洞段,观察其塌落发展情况
6、地下水集中溢出点位置,观察其出溢状态,对围岩稳定影响情况
7、观察施工爆破,对围岩卸荷松动,裂隙张开等影响程度
8、对隧洞深埋洞段,观察地应力、山岩压力对隧洞围岩是否有变形破坏如岩9层有无产生蠕变、片帮、片状剥落、岩层开裂、裂隙加宽、小的掉块、声响和岩爆现象、对初次支护后,随时间变化,观察混凝土有无裂缝,拱架是否变形
10、对围岩失稳部位,观察其塌落类型、规模、时间、原因及处理情况
11、对开挖的围岩类别经常巡视观察,特别是设计与实际情况不符时,更是及时观察12
三、不稳定围岩的施工措施由于本区地层软弱岩性(砂质泥岩)较多,地质构造破坏严重,地下水发育,所以极不稳定围岩类型所占比例较大,常发生塌方事故,施工难度较大,如果不及时采取科学可行的施工措施,将会极大地影响施工安全、工程质量和进度隧洞共穿越余条断层,断层的地质情况为断层破碎带在出露,xx10Fi6+9076+953结束,宽度达其性质为正断层,东盘上升,西盘下降,断距不详,西盘断层面产状46m,265°东盘断层面产状下盘岩性为砂质泥岩,产状,上盘岩性在上部为Z82°,255°Z80°,260°N6°细砂岩,下部为紫红色砂质泥岩,并夹软弱夹层,其产状断层破碎带5〜10cm145°Z68°o内有砂、泥岩角砾均呈混合松散体杂乱充填,角砾大小不一,小者直径大者直径3〜5cm,断层带内有渗水部位,致使泥岩泥化,为极不稳定地段60〜110cm针对本条断层的地质情况,采用的施工措施介绍如下为、排水1对隧洞内的涌水,开挖临时集水井,用水泵及时把隧洞里的涌水抽出洞外,使洞内掌子面附近的水位不高于10cm、超前固结灌浆2在开挖前先对隧洞断面周边进行灌浆固结,使开挖断面外范围内的围岩固结密实2m)为防止灌浆时浆液从掌子面外流,在灌浆前向掌子面喷射厚的碎,形成止15cm C25水层)沿隧洞断面周边以的间距钻注浆孔,孔径
①孔深以与洞轴线方向250cm40,3m,30°和的夹角交错布置40°)将长的灌浆导管装入注浆孔内,外露孔口用锚固剂堵塞密实,以防漏浆
33.2m20cm,)将纯水泥浆或水泥一水玻璃双浆液并掺加适量速凝剂压入注浆管内浆液配合比一4般为水泥浆水灰比为
0.8〜
1.2;水泥浆水玻璃浆为1:
0.5(体积比)施工时根据实际情况另行调整当注浆压力达到设计注浆压力停止吸浆时,即可结束
0.2MPa、开挖3采用超前锚杆预支护后,人工用风镐采用正台阶法开挖循环进尺为左右,围岩
0.5m沉落量按预留10cm超前锚杆沿拱部周边以间距布置,每延米设一排,锚杆长度直径为
①外插20cm3m,32,角左右,锚杆采用锚固剂进行锚固10-15°、初期支护4采用开挖后紧跟支护,锚杆+挂网+钢支撑+喷射险联合支护的形式隧洞底部安设钢拱架与边墙拱架焊为一体,使得支护形成较为稳定的支护闭合环钢拱架支护间距根拱
0.5m/架间连接采用中的纵向连接筋焊接,间距为221m、围岩量测5在施工过程中必须加强围岩及支护变形量测,为施工方案的及时调整及施工安全提供科学有力的数据,指导施工量测方法为紧跟掌子面每布设一个观测断面,观测内容包2m括拱顶沉降、围岩水平收敛、二次衬砌6二次衬砌施工在开挖支护通过整个破碎带、围岩量测结果达到设计及规范要求后进行
四、施工中应注意的问题本方案主要是坚持“少挠动、短步距、紧支护、勤量测”的原则进行施工,因此必须注意以下几个问题、灌浆后应视浆液种类确定开挖时间,一般情况纯水泥浆为小时左右,水泥一水玻18璃浆为小时左右
4、人工开挖必须严格按照施工顺序进行,严禁使用重型机械开挖,以免对围岩挠动过2大,破坏围岩和初期支护系统的整体稳定性、初期支护必须在开挖后尽快施作,以防形成“多米诺骨牌效应”,发生塌方事3故、施工作业时,应随时进行洞内观测,包括工作面围岩状态,喷碎、锚杆、钢拱架等4的稳定状态,一旦发现异常,及时采取应急支护措施
五、结束语由于本方案针对隧洞工程地质情况,考虑周全,措施得力,较为合理的解决了隧洞xx地质构造复杂,围岩破碎,地下涌水量大等问题,从而保证了施工过程安全,进度未受影响,工程质量良好然而,不同地域的工程地质特征各不相同,只有针对不同的工程地质问题,仔细全面地分析,制定具体周密的方案措施,才能保证建设工程目标的顺利实现。