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隧洞开挖施工的实践与体会 发表日期：2006-01-09　作者：杨有龙　来源：　评论 1条 隧洞开挖施工方法由岩体质量、洞室断面的大小等因素决定，不同围岩类别的、断面大小的洞室开挖方法不一样。对于小断面围岩较好的情况，一般选用全断面开挖；对于中小断面的围岩差的洞室采用短台阶法开挖；大断面较好围岩长台阶、分层分部开挖；大断面较差围岩超前导洞法或者留核心土法施工。对于不同围岩条件开挖时，采用喷混凝土、挂网锚喷、超前锚固、管棚、钢支撑等措施进行加固围岩。本文作者长期在生产一线从事洞室开挖施工，根据多年的实践对不同围岩条件下的开挖施工出现的塌方、安全支护等特殊情况下的施工措施进行总结，提供其他洞室开挖施工中可以借鉴的经验。 二、围岩产状、自身承载时效与塌方部位的关系 岩石走向、倾向、倾角“三要素”组成岩石产状。洞轴线与岩层走向的关系，是决定塌方部位的首要因素。围岩类别不同，自身承载时效不同，超过自身承载时效就塌方，这是塌方发生的客观条件和规律。选用适宜的开挖方式与安全支护措施是确保安全、经济的关键。 以水平层状的Ⅲ类岩石为例，论岩石自身承载时效与塌方部位的关系。Ⅲ类水平岩层，自身承载时效在七天至一个月之间，容易塌方部位是两拱肩。掌握岩石自身承载时效与塌方部位，就明确了锚护的重点部位。洞挖过程根据重点部位适时锚护，保证开挖过程安全、经济。不了解这类岩石的特性，忽视对两拱肩的重点锚护，超过岩石自身承载时效，两拱肩开始塌方，洞子形成平顶形状，进而引发洞顶的塌方和冒顶。特别是大直径隧洞，处理回头塌方，不仅施工难度大，而且增加投入和延误工期。 Ⅲ类直立岩体，围岩夹制作用最小，而自身承载能力最强，有利于洞挖爆破及安全作业。当岩层走向与洞轴线一致时，岩石自身承载能力变弱，对洞挖爆破及安全作业不利。这类岩层走向的塌方规律，先从两边洞邦向洞轴线方向鼓出，进而岩层折断垮邦。越垮洞室的跨度越大，洞顶的压力越大，岩石自身承载能力无法支撑越来越大的压力，加速塌方和冒顶。这就是大冒顶的原因。了解了这类岩石的特性，知道塌方部位和时间，在洞挖过程中，及时锚护两边洞邦，就有效预防了洞顶的塌方和冒顶。 Ⅲ类岩层向右倾倒60-80度左右，左洞邦向洞轴线方向鼓出，进而岩层折断塌方。右拱肩顺岩层滑塌。这类岩层走向的隧洞，锚护的重点部位是左洞邦和右拱肩。同样是原理，岩石向左倾倒，锚护的重点倒位置。 以上代表性的不同岩层走向的塌方部位，在Ⅲ类岩石上是如此，在各类相同岩石走向的岩石上，塌方的部位是相似的，只是岩石自身承载时效不同。至于各类岩石不同的自身承载时效，相对应的安全支护措施在下一节专题论述。 三、各类围岩自身承载时效与安全支护 在隧洞工程开挖中，岩石类别决定岩石自身承载能力的强弱与岩石承载时间的长短。水电系统围岩类别分五类，简短地说，Ⅰ类岩石完整、坚硬，自身承载时间最长，隧洞成形后岩石自身能承载一年以上不塌方。Ⅴ类岩石最软，一般比较破碎，自身承载时间最短，在一小时以内。 在Ⅰ类围岩洞挖施工，经过光爆处理洞壁，岩石自身承载一年以上不塌方。一般情况下，在Ⅰ类围岩不需要安全支护，岩石自身能够承载。 Ⅱ类围岩稍差，自身承载能力在半年以内。根据Ⅱ类岩石自身承载时限，一般洞挖工程都设计打插筋，φ22钢筋，长度3.0m左右，孔距1.5m左右，排距2.0m之间，梅花型布孔。沿洞圈打不同角度的注浆锚杆，是围岩形成与插筋长度相同厚度的岩石自身承载环，就能满足洞挖工程的安全。 Ⅲ类围岩自身承载能力在七天至一个月之间。因此，除按Ⅱ类岩石标准打注浆锚筋外，岩石比较完整的要素喷混凝土，拱肩以上10cm，拱肩以下5cm；岩石破碎，有水洞段要加筋挂网，密度15cm×15cm，与插筋焊接，再喷混凝土。使洞圈与插筋相同厚度的岩石自身承载环整体受力，才能满足洞挖工程的安全。 Ⅳ类围岩是比较软弱的，岩石自身承载能力在几个小时至一天时间以内。打插筋，挂钢筋网的标准与Ⅲ类破碎岩石相同。部分岩石破碎，有地下水的洞段要加钢格栅支撑。挂钢筋网的密度10cm×10cm。喷锚的混凝土一般要求填加钢针或纤维，增加混凝土强度。喷锚厚度为：拱肩以上15cm，拱肩以下10cm。有水洞段要及时打排水孔减压，才能满足Ⅳ类围岩上洞挖工程安全。 Ⅴ类围岩是最软弱的，易风化的岩石组成。即使完整的Ⅴ类岩石，自身承载能力也在1小时以内。倾倒、破碎、有地下水的Ⅴ类围岩，不经灌浆等辅助措施，岩石自身很难承载。这是在水牛家电站导流洞进口段倾倒、破碎、有地下水的Ⅴ类围岩施工实践总结的结论。在上述条件下进行洞挖，进洞前先用迈式锚杆沿开挖线偏外5cm超前锚固、钢筋挂网、喷混凝土、灌浆封掌子面。进洞以后，偏开挖线外5cm打设32mm迈式锚杆，孔距40cm，每次超前钻进6.0m，灌浆后掘进。这类岩石极软，开挖方式为：拱肩以上部位多用风镐