包家山隧道(N11标)设计施工图建议
一.各级围岩类别初期支护参数的调整:
1.Ⅴ级围岩地段(YK157+400~YK157+595段195m、ZK157+420~ZK157+620段200m)围岩裂隙发育、破碎,稳定性差,易发生坍塌;多为岩溶发育地段和区域断层发育地段,且开挖断面较大,须加强初期支护的强度:
①系统锚杆应采用RD51N中空注浆锚杆;长度L=450CM;间距不变;
②底部仰拱也应设置系统支护,以确保围岩稳定,不发生底鼓变形现象;系统支护参数同拱墙支护参数。
2.Ⅳ级围岩地段(YK156+765~YK157+400段635m、YK157+595~YK157+930段335m ;ZK156+790~ZK157+420段630m、ZK157+620~ZK157+960段340m)围岩岩石破碎、节理发育,稳定性差,易坍塌,有岩溶水和较大涌水,且开挖断面较大,须加强初期支护的强度:
①系统锚杆应采用RD51N中空注浆锚杆;长度L=350CM;间距不变;
②边墙也应设置系统锚杆,参数应同拱部;
③钢架须采用I18工字钢代替I16工字钢,增加刚度抵抗变形。
3.Ⅲ级围岩地段(YK156+500~YK156+765段265m、YK157+930~YK158+550段620m ;ZK156+500~ZK156+790段290m、ZK157+960~ZK158+550段590m)围岩岩石破碎、节理发育,且开挖断面较大,须加强初期支护的强度:
①系统锚杆应为L=300CM,设置参数不变,拱部和边墙均设置;
②喷射砼厚度应为12CM;
③底部须设置仰拱和填充,才能确保结构稳定、运营安全。
二.千枚岩等特殊地质地段:
右线YK157+870~YK158+550段680m、左线ZK157+965~ZK158+550段585m地段岩性为片岩、千枚岩或以千
枚岩为主夹板岩地层,这种地质的特点是岩石质软、强度较低、抗风化能力较差,节理裂隙发育、岩石破碎,极易发生大变形
和坍塌。
因此,须将相应设计围岩级别降低一级进行设计和施
工,加强支护强度、设置底部仰拱,以确保围岩结构稳定。
即: YK157+870~YK157+965段95m由Ⅳ级围岩→Ⅴ级围岩;
YK157+965~YK158+550段585m由Ⅲ级围岩→Ⅳ级围岩; ZK157+870~ZK157+965段95m由Ⅳ级围岩→Ⅴ级围岩;
ZK157+965~ZK158+550段585m由Ⅲ级围岩→Ⅳ级围岩. 三.F43和F49断层不良地质地段
F43和F49大断层为本标段范围内的主要断层,断层规模大影响破碎带宽,其中F40断层断层带宽9~12m、影响带宽40m,带内为碳化断层泥、断层碎裂岩及挤压褶皱;F49断层断层带宽8~10m,带内为碎裂状含钙绢云千枚岩、断层泥及石英脉。
因此隧道掘进穿越这两个断层及其影响带时极易发生坍塌、变形。
处理建议:两个断层从其影响带位置各向外延长10~15m(即F43断层60m左右、F49断层55m左右)范围内进行特殊设计和施工:
超前帷幕注浆、拱部超前大管棚施工、CD或CRD工法进行分部开挖施工,加强系统支护和超前支护的强度,确保施工安全和顺利通过断层带。
四.岩溶地段施工和帷幕注浆
1.超前帷幕注浆:在YK157+390~YK157+590段200m、ZK157+420~ZK157+620段200m范围内,受断层F49和F50断层和岩溶的影响,围岩裂隙发育、破碎、稳定性差,易发生坍塌;F49断层有55m的岩溶异常区,产生突水的可能性大,推测有岩溶水和较大涌水。
建议:在该里程段采取全断面超前帷幕注浆的方式进行施工,以加固围岩、堵水防坍。
注浆方案可参照附图《包家山隧道N11标帷幕注浆方案设计图》。
2.开挖后径向注浆:在YK156+900~ YK157+870段和ZK156+900~ZK157+870段各970m范围内,断层密集,岩石破碎,围岩裂隙发育、稳定性差;主要岩性为灰岩、细晶灰岩、白云岩、碳质板岩等,灰岩、白云岩呈中厚层或薄层,部分地段溶蚀强烈;在岩溶段可能出现空穴、地下水、洞穴充填物及坍塌、洞顶地表塌陷等情况,为确保围岩结构稳定、保护地表生态环境产生突水的可能性大,推测有岩溶水和较大涌水。
建议:为确保施工安全、围岩结构稳定、保护地表生态环境,建议在该里程段采取开挖后径向注浆的方式进行施工,以加固围岩、堵水防坍。
注浆方案可参照附图《包家山隧道11标开挖后径向注浆方案设计图》。
五.斜井提升和井底车场布置
详见附图《包家山隧道N11标斜井提升设计图(一)、(二)、(三)、(四)》
六.投料孔设计和施工:
斜井提升系统最大的困难就是材料的运输(主要因为转载运输和摘挂钩等工序繁琐、时间长以及对出碴提升的相互影响)特别是喷射砼和衬砌砼的运输,很大程度上制约整体施工进度。
为解决根本问题,往往采用在合适的位置设置竖直投料孔的办法进行解决。
本工程经过现场考察和平面设计图的研究,我们认为在正洞左线里程ZK157+520处对应的地表位置具备设置竖直投料孔的条件:该位置地势较为平坦、高程起伏不大,易于施工设备就位和临时设施的布置;临近村庄河坝街,交通方便,易于材料的运输;同时距离斜井和正洞的交叉口很近,能在最短的时间内发挥投料孔的作用。
该位置处的地表高程约900m,对应正洞里程处的洞顶标高为678m,因此投料孔的深度约222m.投料孔的结构和附属设施的布置见附图《包家山隧道11标投料孔设计图》
七.斜井段注浆施工:
根据现场地面调查,地表存在河流,但在距离斜井口500m左右的地方渗入地下消失,在斜井方向的另一侧约200m的位置又重新露出地表;并且地表岩性调查分析,地表第四系表土层较厚,多为粗砂土岩性,因此开挖斜井时会出现地下水渗流,影响斜井开挖掘进以及斜井建成后的提升功能发挥。
建议:对斜井全部或距离井口一定范围内进行开挖前预注浆和开挖后径向注浆,以封堵地下水。