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　　宜昌至巴東高速公路第十七合同段峽口隧道穿越碳質(zhì)頁巖、灰?guī)r、板巖，砂巖，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，新構(gòu)造運動強烈，且經(jīng)歷了多次構(gòu)造變形，褶皺、斷裂發(fā)育。開挖后在地下水作用下工程性質(zhì)不斷惡化，奧陶系中統(tǒng)板巖全強風(fēng)化，受構(gòu)造應(yīng)力作用強烈，成巖性差，圍巖大變形明顯。經(jīng)科研單位對大梁隧道斜井和進(jìn)口兩個工區(qū)分別做地應(yīng)力測試判斷大梁隧道斜井工區(qū)為極高地應(yīng)力，出口工區(qū)為高地應(yīng)力。在高地應(yīng)力作用下，2010年10月11日在施工YK105+100～YK105+102段上臺階初期支護時，發(fā)現(xiàn)YK105+094～+100段拱頂左側(cè)噴射砼出現(xiàn)開裂，2010年11月5日，掌子面施工至YK105+137時，監(jiān)控量測顯示已經(jīng)臨時加固的YK105+076～YK105+100段初期支護出現(xiàn)快速下沉現(xiàn)象，掌子面被迫停工，且嚴(yán)重危及施工安全及工程質(zhì)量、進(jìn)度，引起上級部門、專家的高度關(guān)注。

 

 

　　宜巴十七標(biāo)峽口復(fù)雜地質(zhì)隧道進(jìn)口段左線（ZK104+214）長3163m、右線（YK104+223）長3177m，最大埋深1480m，圍巖以Ⅲ、Ⅳ級為主，復(fù)合式襯砌，洞口處于高嵐河河谷絕壁上，施工困難，唯有經(jīng)山體側(cè)面“v”型峽谷開辟繞行便道，通過施工橫洞進(jìn)入正洞施工。隧道正洞正常涌水量8900m3/d，最大涌水量120000m3/d。

 

　　2.1高地應(yīng)力特征

 

　　施工期間，出現(xiàn)了初支混凝土開裂、混凝土脫落，鋼架扭曲變形，拱頂、邊墻混凝土開裂，二襯開裂等現(xiàn)象。中科院武漢巖土力學(xué)研究所于2010年10月份對峽口隧道采用水壓致裂法，測試埋深在240米時的地應(yīng)力，同時對斜向上150孔及鉛直孔水壓致裂法測試地應(yīng)力，通過對所有測試結(jié)果的分析研究，得到如下結(jié)論：

 

　　實測深度范圍內(nèi)，隧道邊墻圍巖最大水平主應(yīng)力最大值為8.75MPa、最小主應(yīng)力值最大值為6.07MPa；鉛直孔最大水平主應(yīng)力最大值為13.06MPa、最小水平主應(yīng)力值最大值為7.18MPa；隧道區(qū)鉛直孔的最大水平主應(yīng)力方向基本為NE150；結(jié)果表明：在隧道區(qū)范圍內(nèi)，側(cè)壓系數(shù)均大于1，隧道區(qū)的水平地應(yīng)力以構(gòu)造應(yīng)力為主，同時表明地應(yīng)力場以水平應(yīng)力為主導(dǎo)；最大水平主應(yīng)力與隧道軸線交角較大（斜向上150鉆孔的最大水平主應(yīng)力方向為NW2740左右，鉛直鉆孔最大水平主應(yīng)力方向為NE150左右），對隧道圍巖的穩(wěn)定性不利。隧道掌子面巖層的小褶皺也表明了該隧道區(qū)內(nèi)是以構(gòu)造應(yīng)力場為主導(dǎo)，且與隧道軸線交角較大；本次測試的隧道部位埋深僅240m，地應(yīng)力量值對碳質(zhì)頁巖而言為極高應(yīng)力。

 

　　2.2軟巖特征

 

　　受地質(zhì)構(gòu)造作用嚴(yán)重，板理發(fā)育，多呈薄層狀，且褶曲發(fā)育，易污手，屬炭質(zhì)板巖，巖質(zhì)軟弱且致密，隧道開挖后多呈塑性流動狀。

 

　　節(jié)理切割形成大量松散小塊體，結(jié)構(gòu)松散破碎，全強風(fēng)化。節(jié)理裂隙發(fā)育，延展性差，微張，泥化物及石英、石膏充填；局部軟泥夾層及破碎帶發(fā)育，整體性差。

 

　　節(jié)理切割形成大量松散小塊體，結(jié)構(gòu)松散破碎，全強風(fēng)化，易污手

 

　　通過開展室內(nèi)巖石力學(xué)試驗，圍巖單軸抗壓強度為14-20Mpa之間，屬于軟巖～較軟巖，巖層面泥質(zhì)膠結(jié)，結(jié)合差，板狀結(jié)構(gòu)，中薄層狀發(fā)育。

 

 

　　3.1施工參數(shù)及材料

 

　　選擇隧道斜井輔助正洞進(jìn)口方向YK105+094～+134段（總長40m）進(jìn)行漲殼式讓壓中空錨桿代替普通砂漿錨桿試驗段施工。該段設(shè)計為Ⅴ級圍巖，采用Ⅴb-2襯砌支護類型，初期支護設(shè)置系統(tǒng)錨桿，拱部采用Φ22組合中空錨桿L=4m，間距1.2×1.0m（環(huán)×縱），邊墻采用Φ22普通砂漿錨桿L=4m，間距1.2×1.0m（環(huán)×縱）。

 

　　試驗段前20m，即YK105+094～+114段，漲殼式讓壓中空錨桿單根長L=6m，環(huán)縱間距1.0×1.0m。選用的Φ32mm漲殼式讓壓中空錨桿采用50mm鉆頭鉆孔，經(jīng)過試驗，水泥純漿采用P.O42.5R水泥，減水劑摻量為0.7%，水灰比為0.45。錨固劑選用鄭州蘭瑞MJSK2型錨固劑，規(guī)格為32×225mm。錨桿密實度檢測采用中空桿體注漿，孔口PVC軟管進(jìn)行排氣的方式。

 

　　3.2施工工藝流程

 

　　施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→測量放線→風(fēng)槍鉆孔→孔道清理→砂漿孔口找平→漲殼式讓壓中空錨桿插入、漲開→錨具安裝及施加預(yù)應(yīng)力→從注漿管灌注水泥純漿→密實度無損檢測。

 

　　3.3施工方法

 

　　3.3.1鉆孔。Φ32mm漲殼式讓壓中空錨桿采用Φ50mm鉆頭鉆孔，鉆孔深度6.1m。空位偏差不大于100mm。

 

　　3.3.2孔道清洗與驗收。鉆孔完畢后，用壓力水將孔道清洗干凈，經(jīng)檢驗合格后，臨時封堵孔口。

 

　　3.3.3錨桿安裝與張拉。為確保錨桿墊板與錨桿垂直，使預(yù)應(yīng)力沿錨桿軸線施加，對孔口范圍局部凹凸不平處采用高標(biāo)號砂漿抹平，為使砂漿能夠迅速達(dá)到強度，可在砂漿中加入適當(dāng)?shù)脑鐝妱?，待找平層強度達(dá)到20MPa后，安裝錨桿張拉；錨桿由廠家定尺制作，采用風(fēng)槍配合，人工將錨桿體送入孔內(nèi)，確保漲殼頭已送至孔底，使用廠家配置專用連接套筒轉(zhuǎn)動錨桿桿體漲開鋼質(zhì)錨頭，使錨頭漲開與巖壁緊密接觸以達(dá)到錨固的目的；放入止?jié){塞和錨墊板，安裝排氣管，旋上螺母，并使錨桿位于錨桿孔中部，擰緊螺母；使用扭力扳手施加預(yù)應(yīng)力40KN。

 

　　3.3.4注漿。采用水灰比0.4水泥純漿（或1：1水泥砂漿）作為注漿材料，采用專用注漿泵灌注，灌漿前采用通風(fēng)或水檢查桿體、排氣管是否暢通。灌漿時孔口下傾的錨桿宜從桿體進(jìn)漿，孔口排氣管排氣；孔口水平或上仰的錨桿宜從孔口排氣管進(jìn)漿，桿體排氣。待出漿濃度與進(jìn)漿濃度一致后，封堵排氣管，并繼續(xù)灌注至預(yù)定壓力后停止灌注，以保證注漿飽滿且壓力達(dá)到設(shè)計值，注漿壓力控制在0.4～0.8MPa。

 

　　3.3.5砂漿密實度檢測。漲殼式讓壓中空錨桿注漿完成7d后，采用物探對中空錨桿砂漿密實度進(jìn)行檢測，砂漿密實度均不小于95%，全部合格。

 

 

　　4.1監(jiān)控量測數(shù)據(jù)對比

 

　　試驗段后20m，即YK105+094～+114段，漲殼式讓壓中空錨桿單根長L=6m，環(huán)縱間距1.2×1.2m。自2010年12月13日至2011年1月5日，共施做漲殼式中空錨桿618根，共埋深孔口壓力盒（200KN）三個斷面，其中YK105+094～+114一個斷面，YK105+114～+134兩個斷面，每個斷面選一根錨桿安裝兩個壓力盒，初測日期2010年12月23日，監(jiān)測最大受力2.5t。普通砂漿錨桿段落及讓壓中空漲殼式錨桿試驗段落圍巖監(jiān)控量測數(shù)據(jù)對比情況。

 

　　4.2時間-變形關(guān)系曲線圖及分析結(jié)論

 

　　4.2.1漲殼式錨桿段時間-變形關(guān)系曲線圖

 

　　4.2.2普通砂漿錨桿段時間-變形關(guān)系曲線圖

 

　　5分析結(jié)論

 

　　5.1漲殼式錨桿段初支變形收斂小于普通砂漿錨桿段。初步統(tǒng)計累計最大沉降量減小153mm、最大沉降速率減小10.8mm/天、最大收斂速率減小12.6mm/天、累計收斂量減小98.1mm。

 

　　5.2仰拱成環(huán)段（YK105+136斷面），圍巖變形趨于收斂，初支變形速率小于5mm/d；在中、下臺階開挖時曲線有明顯波動，左側(cè)變形量較大，仰拱未成環(huán)前，沉降大于收斂；成環(huán)后，沉降不明顯，收斂持續(xù)較長。

 

　　5.3圍巖呈全強風(fēng)化狀，層面泥炭質(zhì)膠結(jié)，結(jié)合差，總體走向與洞身的夾角35°左右，由左側(cè)斜向右側(cè)，45°～65°的傾角傾向于左側(cè)及小里程，左硬右軟，偏壓明顯。最大沉降速率、最大累計沉降量均出現(xiàn)在線右（3號點），較線左有沉降量大、沉降速率高、持續(xù)時間長特點，偏壓明顯。

 

　　5.4安裝漲殼式讓壓中空錨桿后較普通砂漿錨桿相比，能迅速形成錨桿支護錨固力，控制巖體變形；能通過可靠的注漿使錨桿具永久支護力和耐久性；能通過預(yù)應(yīng)力使錨桿注漿體處于零應(yīng)力或注漿體不出現(xiàn)開裂，防止錨桿長期使用下銹蝕；施工工藝簡單可靠。