板岩特征隧道Ⅲ级围岩段初期支护措施研究

板岩特征隧道Ⅲ级围岩段初期支护措施研究

程晓红   

四川工程职业技术学院   四川  德阳   618000

摘  要：板岩具有成层性差、层间结合力差，塑性变形不明显，显明的脆性变形的特征。易造成隧道沉降超限，引起隧道初支变形后侵限甚至坍塌。本文结合大庆至广州高速公路施工实际，提出了板岩快速施工的有效措施，可为类似工程提供借鉴。

关键词：隧道  板岩  初期支护 

一、工程概况：

1、概况

何市隧道是大庆至广州高速公路江西境内武宁（鄂赣界）至吉安段中的一座分离式特长隧道，起迄桩号右线YK79+222～YK83+540（隧长4318m），左线ZK79+244～ZK83+522（隧长4278m）。左、右线隧道平面设计线之间距离约为37米。隧道净空轮廓按隧道规范设计速度V=100Km/h标准断面取值，单洞净宽10.75m，净高7.213m。

2、隧道岩性特征

中元古界双桥山群上亚群、下亚群：A强风化板岩，变余砂状结构，板岩构造，微层理清晰，裂隙发育，揭穿厚度4.1～31.0m，围岩呈镶嵌碎裂～碎裂状松散结构，易坍塌；B弱风化板岩，变余砂状结构，板岩构造，裂隙较发育～发育，揭穿厚度14.6～62.0m，围岩呈镶嵌碎裂结构～中厚层或块状体结构，侧壁较稳定，拱顶常有掉块；C微风化板岩，变余砂状结构，板岩构造，局部裂隙较发育，围岩呈中厚层或块状体或块状整体结构，侧壁较稳定，拱顶常有掉块。

二、现场勘察

从施工过程揭露的围岩来看，Ⅲ级围岩地段其围岩特征主要为砂质板岩、千枚状板岩弱风化，局部硅化严重，岩石较坚硬。但在多期地质构造运动作用下，岩层产状紊乱，变化剧烈，且节理裂隙极发育，多呈“X”状，其与岩层面组合呈镶嵌碎裂状。导致施工困难无法实施光面爆破，开挖断面扩径较大，不能形成规则的隧道轮廓，且洞顶形成“冠石”“危石”掉块，对施工安全与施工进度影响较大。     

原设计初砌类型为S3型复合式衬砌，其中初期支护参数为：φ22水泥砂浆锚杆L=250cm，1.2m×1.2m梅花型布置，1层φ6钢筋网间距25cm×25cm，10cm厚C20湿喷混凝土。如图1所示：从实际情况来看原设计初期支护参数不能满足施工安全和质量要求。

三、方案制定

针对此类情况我们制定出如下二种初期支护加强方案：

方案1，S3-0型复合式衬砌：增设超前支护，在掌子面拱顶60～70度范围内施作4.0m长单层φ22砂浆锚杆，环距0.4m，如图2所示。加强初期支护，其支护参数为：φ22水泥砂浆锚杆L=250cm，1.2m×1.0m梅花型布置，1层φ8钢筋网间距20cm×20cm，增设工14型钢拱架支掌，纵距1.2m，20cm厚C20湿喷混凝土，这样既可以防止拱顶发生小块岩石掉块现象，又可以使开挖后形成的不规则断面轮廓施作成规则的断面轮廓。

                                图2

方案2，S3-1型复合式衬砌：增设超前支护，在掌子面拱顶110～120度范围内施作3.5m长单层φ22砂浆锚杆，环距0.4m，如图5、6所示。其初期支护参数为：φ22水泥砂浆锚杆L=300cm，1.0m×1.0m梅花型布置，1层φ8钢筋网间距20cm×20cm，增设工14型钢拱架支掌，纵距1.0m，20cm厚C20湿喷混凝土，防止拱顶发生较大块岩石掉块现象，并使开挖后形成的不规则断面轮廓施作成规则的断面轮廓。如图3所示：

                              图3

方案1针对板岩构造的Ⅲ级围岩地段：拱顶呈镶嵌碎裂结构，裂隙发育，拱顶小块岩石易掉落的情况。开挖分上下台阶，每循环开挖进尺控制在2.5m以内。

方案2针对板岩构造的Ⅲ级围岩地段：拱顶或拱腰常呈“X”状，且节理裂隙较发育，拱顶或拱腰较大块岩石易掉落的情况。开挖分上下台阶，每循环开挖进尺控制在2.0m以内。

四、结束语

通过实施上述两种方案，在板岩构造的Ⅲ级围岩地段取得了良好的效果，保障了工程施工的安全和质量。