某隧道是朔黃鐵路線(xiàn)上第四長(cháng)大隧道，系雙線(xiàn)隧道，全長(cháng)3290m，我單位施工出口端DIK47+610-DIK48+974段，長(cháng)1364m.其中DIK47+880-Dm48+040段通過(guò)Ⅱ類(lèi)圍巖斷層破碎帶，巖性主要為片巖、頁(yè)巖、砂巖且?jiàn)A薄層泥灰巖，節理、層理及裂隙發(fā)育，層面交錯，風(fēng)化極為嚴重，呈壓碎狀態(tài)，致使圍巖自穩能力極差，成型困難。

　　針對上述情況，結合施工生產(chǎn)要素及施工生產(chǎn)能力，按照“管超前、嚴注漿、短開(kāi)挖、不（弱）爆破、強支護、快封閉、勤測量、速反饋”的施工原則，在拱部超前小管棚注漿預固結圍巖的保護下，采用三部臺階法進(jìn)行施工。拱部預留核心土，周邊采用風(fēng)鎬開(kāi)挖，核心土及中槽運用PC200挖掘機開(kāi)挖。

　　一、超前小管棚施工

　　1.1 工藝原理

　　在破碎松散巖體中超前鉆孔，打入小導管并壓注具有膠凝性質(zhì)的漿液，漿液在注漿壓力的作用下呈脈狀快速滲入破碎松散巖體中，并將其中的空氣、水分排出，使松散破碎體膠結、膠化，形成具有一定強度和抗滲阻水能力的以漿膠為骨架的固結體，從而提高圍巖的整體性、抗滲性和穩定性；使超前小管棚與固結體形成一個(gè)具有一定強度的殼體，在殼體的保護下進(jìn)行開(kāi)挖支護施工。

　　1.2 小管棚及注漿設計

　　采用4m/根的∮42mm小導管布設在拱部，外插角5°～7°，環(huán)向間距33cm，縱向環(huán)距2.5m，即每施作一排小導管，開(kāi)挖支護2.5m；壓注1：1水泥漿液，采用525#普通硅酸鹽水泥，漿液中摻水泥用量3～5％的40Be‘水玻璃，以縮短漿液的膠化固結時(shí)間，控制漿液的擴散范圍。

　　1.3 施工要點(diǎn)

　　1.3.1 小導管加工4m／根的∮42mm小鋼管一端加工成尖錐形，距另一端100cm的位置開(kāi)始至尖錐端之間按梅花型間距為20cm布設∮6mm的孔眼4排，以利于小導管推進(jìn)和漿液滲入破碎巖體。

　　1.3.2 小導管安設

　　如巖體松軟，采用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機直接推送，如遇夾有堅硬巖石處，先用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機鉆眼成孔后再推進(jìn)就位。

　　在施作小導管前應注意：第一，噴3～5cm厚混凝土封閉掌子面作為止漿墻，為注漿作好準備工作；第二，準確測量隧道中心線(xiàn)和高程，并按設計標出小導管的位置，誤差±15mm；第三，用線(xiàn)繩定出隧道中心面，隨時(shí)用鋼尺檢查鉆孔或推進(jìn)小導管的方向，以控制外插角達到設計的標準；第四，施工順序為從兩側拱腰向拱頂進(jìn)行，為提前注漿留好作業(yè)空間。

　　1.3.3 注漿

　　選用UB6型注漿泵注漿，采用漿液攪拌桶制漿。為防止漿液從其他孔眼溢出，注漿前對所有孔眼安裝止漿塞，注漿順序從兩側拱腳向拱頂。由于巖體孔隙不均勻，考慮風(fēng)鎬環(huán)形開(kāi)挖的方便，同時(shí)要達到固結破碎松散巖體的目的，保證開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外環(huán)狀巖體的穩定，形成有一定強度及密實(shí)度的殼體，特別是確保兩側拱腳的注漿密實(shí)度和承載力，采取注漿終壓（0.8～1.2MPa）和注漿量雙控注漿質(zhì)量，拱腳的注漿終壓高于拱腰至拱頂。通過(guò)現場(chǎng)試驗確定拱腳終壓為1.2MPa，拱腰范圍為1.0MPa，拱頂為0.8MPa.注漿時(shí)相鄰孔眼需間隔開(kāi)，不能連續注漿，以確保固結效果，又達到控制注漿量的目的。

　　二、開(kāi)挖

　　為控制超欠挖及減少對圍巖的擾動(dòng)，拱部弧形及邊墻周邊均采用風(fēng)鎬分臺階開(kāi)挖，核心土及中槽均采用挖掘機開(kāi)挖，開(kāi)挖進(jìn)尺根據圍巖穩定性確定為l—2棍鋼格柵的間距，即0.5～1.0m，邊墻按鋼格柵的兩個(gè)單元分兩個(gè)臺階施工，上下臺階相距2m，左右邊墻錯開(kāi)2m.

　　三、錨噴初期支護

　　3.1 初期支護參數

　　系統錨桿采用3m／根的WTD25型中空注漿錨桿，縱向、環(huán)向間距均為100cm，梅花型布置；拱墻設鋼格柵，間距50cm，鋼格柵每側拱腳設4m／根的WTD25中空注漿鎖口錨桿，按梅花型布置在鋼格柵的兩側，環(huán)向間距50cm；掛∮6雙層鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸為15cm×15cm，噴射混凝土厚25cm.

　　3.2 噴射混凝土材料及機具選定

　　3.2.1 機具

　　噴混凝土采用Bz—5型混凝土噴射機，壓力為0.2～0.4MPa.

　　3.2.2 水泥及細骨科

　　采用425并普通硅酸鹽水泥；細骨料選用山西原平市忻口砂，砂率控制在50％，含泥量≤3％。

　　3.2.3 粗骨科

　　采用規格為7～15mm的碎石，經(jīng)試驗選用石灰巖生產(chǎn)的各項指標均達到設計要求的碎石。

　　3.2.4 粘稠劑

　　選用STC型粘稠劑，經(jīng)現場(chǎng)試驗，最佳摻量為水泥用量的10％，3min初凝，6min終凝，而且可大量減少回彈量。

　　3.2.5 水灰比

　　水灰比過(guò)大、過(guò)小都會(huì )使混凝土回彈量增加，浪費大量的材料；經(jīng)現場(chǎng)多次試驗確定，水灰比為o.47的混凝土噴射效果最佳。

　　3.3 噴射混凝土

　　開(kāi)挖后為縮短圍巖的暴露時(shí)間，防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化，必須先初噴混凝土3～5cm厚再封閉圍巖；待鋼格柵及鋼筋網(wǎng)安設好后，再?lài)娀炷��?0～12cm°；最后在下一循環(huán)噴射混凝土時(shí)分兩次噴射至設計厚度。

　�。�1）采用摻STC型粘稠劑半濕式噴射混凝土工藝，減小洞內粉塵污染及回彈量。

　�。�2）噴射前用高壓風(fēng)將巖壁面的粉塵和雜物吹干凈，水泥、粗、細骨料加少量水，用攪拌機干拌，水量按水灰比配制混凝土應加入水總量的20％；拌好后將干料運至噴射作業(yè)點(diǎn)再進(jìn)行人工拌和，并按水泥用量的10％摻入粘稠劑。

　�。�3）噴射作業(yè)分段、分片由下向上依次分層進(jìn)行，每段長(cháng)度為3m.為加快混凝土強度的增長(cháng)速度及提高混凝土的噴射效果，用多盞碘鎢燈提高作業(yè)環(huán)境溫度。

　�。�4）噴頭噴射方向與巖面偏角小于10°，夾角為45°；噴頭至受?chē)娒婢嚯x在0.6～1.0m之間，噴頭呈螺旋形均勻緩慢移動(dòng)，一般繞圈直徑在0.4m為宜。

　　3.4 注漿

　　在初噴混凝土封閉圍巖后按設計布設錨桿和注漿。錨桿孔位誤差控制在《鐵路隧道施工規范》規定的誤差范圍之內。

　　3.4.1 鉆進(jìn)

　　用YT—28型手持式風(fēng)動(dòng)鑿巖機鑿孔并清孔，應沿徑向進(jìn)行鉆孔，確保錨入穩定巖層的深度。

　　3.4.2 插入錨桿

　　將安裝好錨頭的WTD25中空注漿錨桿插入錨孔，錨頭上的倒刺立即將錨桿掛住。

　　3.4.3 安裝止漿塞、墊板、螺母

　　在錨桿尾端安裝止漿塞、墊板和螺母。

　　3.4.4 注漿

　　通過(guò)快速注漿接頭將錨桿尾端和UB6型注漿機連接。開(kāi)動(dòng)機器壓注1：1水泥漿，摻水泥用量3％的40Be‘的水玻璃，為了保證錨固質(zhì)量及改良圍巖結構，注漿終壓必須達到0.8MPa.

　　3.5 掛鋼筋

　　鋼筋網(wǎng)片采用∮6圓鋼，除銹處理后按設計加工成100cm×200cm的網(wǎng)片；掛設時(shí)網(wǎng)片必須隨受?chē)娒娴钠鸱�鋪設，與受?chē)娒骈g留3cm作為保護層，網(wǎng)片與系統錨桿焊接牢固，確保噴射混凝土時(shí)不移動(dòng)。

　　3.6 安設鋼格柵

　　鋼筋除銹后按設計要求分節加工成型，鋼格柵分節間通過(guò)鋼板用螺栓聯(lián)接。

　�。�1）鋼格柵嚴格按設計間距架立。

　�。�2）為充分發(fā)揮鋼格柵的承載能力，首先要求鋼格柵必須垂直且與線(xiàn)路方向垂直；其次，架立拱部鋼格柵時(shí)，嚴格控制左、右拱腳標高，以防拱架偏斜，影響與邊墻鋼格柵架的圓順連接或侵入襯砌厚度。

　�。�3）為方便拱部鋼格柵與邊墻鋼格柵的連接，在拱腳連接處鋪不小于20cm厚的粗砂或石屑。邊墻鋼格柵底部必須置于基巖上，以防下沉變形。

　　四、監控量測

　　初期支護完成后，在拱頂、拱腳及邊墻的內軌頂面標高處埋設測點(diǎn)進(jìn)行拱頂下沉和水平收斂量測。測試元件用∮12圓鋼加工而成，每根元件長(cháng)25cm，錨入初期支護體20cm，外露5cm，以防震動(dòng)影響量測結果。水平收斂量測采用鐵科院武漢巖體力學(xué)研究所研制的收斂?jì)x進(jìn)行觀(guān)測。量測頻率開(kāi)始6h觀(guān)測1次，然后根據變形量的減小而減小量測頻率，即12h、24h、48h、72h、168h，根據量測結果及時(shí)調整工序及預留變形量、開(kāi)挖進(jìn)尺等，便于指導施工，確保施工安全。量測點(diǎn)每隔5m布設1組。經(jīng)量測，拱頂最大累計下沉量為11mm，水平最大累計收斂量為13mm.

　　通過(guò)對斷層破碎帶采用超前小導管棚預支護、人工環(huán)形及周邊開(kāi)挖技術(shù)和錨噴初期支護措施，且通過(guò)現場(chǎng)監控量測得出以下結論：

　�。�1）周邊人工開(kāi)挖可減小對圍巖的擾動(dòng)，有效控制超欠挖。

　�。�2）超前小管棚注漿預支護，可以大量減少拱部圍巖的掉塊，保證了施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度。

　�。�3）通過(guò)現場(chǎng)監控量測，將預留變形量由設計的10cm調至5cm.