坝陵河大桥隧道锚隧洞稳定及支护优化设计

２．０ ｍ×１．０ ｍ梅花布置 中８＠２０ ｃｍ×２０ ｃｍ
Ｔ字钢２０ａ＠０．７０ ｍ
中２２格栅钢架１６ａ＠１．０ ｍ
２５ ＣＡ（厚度）
２５ ＣＡ（厚度）
２５ ｃｍ（厚度）
２５ ｃｍ（厚度）
（与明洞一起施ｒ） ４５ ｃｍ厚钢筋混凝土
２５ ｃｍ厚钢筋混凝土
过程爆破松动影响等不良地质情况，设计提出了隧 洞开挖阶段采取光面爆破、两洞错开距离施工、合理 进尺等保护中间岩柱的设计原则。同时开挖过程中 建议采取超前导管注浆、隧洞围岩压浆等辅助措施。 ３．２有限元模型
为分析施工开挖过程隧道锚支护效果、围岩的 应力变形和塑性区分布状况，优化隧道锚施工开挖、
支护方案及评价隧道锚的承载力，在已有的丁程地 质勘探、模型试验、岩石力学试验等成果的基础上， 建立隧洞及其基坑边坡开挖和锚塞体及前支墩加载 地质概化模型，采用数值方法对西锚碇的结构和围 岩在开挖、支护和加载等工作状态进行仿真模拟。 计算采用弹塑性模型，屈服准则为Ｍｏｈｒ Ｃｏｕｌｏｍｂ 准则（见图３）。
圈５边坡夏隧洞开挖过程塑性区变化曲线
圈６ 隧洞开挖完成后位移及变形矢■圈
比较大，施工中应尽可能将左右洞的开挖掌子面错 开２０ ｍ以上距离。
（４）采用预应力对拉锚杆可以有效减小塑性区 的影响；采用１５０＂－－２００ ｋＮ的预应力对拉锚杆加固 对隧道锚两洞之间的岩墙是比较合适的。
４优化后的开挖及支护方案 根据具体施工进度．进入锚塞体段后两隧洞间
左洞
单位：ｃｍ
．簿一址；
圈８从开挖面对中间岩墙注浆加固示意
施工时可分两步进行，先按排距４ ｒｎ布置打孔
注浆，然后再加密孔距完成剩余注浆。
（２）右洞开挖要求，见图９。
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Ｉ呈垫至盟塑熊堡
（⑤施工已完成）
（ｂ）中平台开挖完成
（⑧施工已元戍） （ｃ）下平台开挖完成
圈９右洞开挖指导示意
①右洞上台阶必须在左洞开挖并进行注浆固结
《公路隧道设计规范》中规定，为确保连拱隧道 的施工安全，应对相邻洞室的最大临界震动速度进 行控制，根据《爆破安全规程》规定不小于１５ ｃｍ／ｓ。 结合水工行业爆破开挖质点震速的要求（见表３和表 ４）及本工程的特点，规定爆破震速控制在１０ ｃｍ／ｓ以 下，尽可能减少对围岩和已完成结构的扰动。
裹３‘水工建筑物地下开挖工程技术规范》爆破震速要求
２工程地质条件 西锚碇位于坝陵河西岸斜坡中上部，海拔在
１ ０３６～１ ０６６ ｉｎ之间，高出坝陵河峡谷底部约 ３７０ ＩＴＩ，地形西高东低，高差约３０ ＩＴＩ。地势相对较 陡，地形坡度在３０。～５０。之间，该区西侧为一相对较 缓的岩溶平台，平台上发育岩溶漏斗。
西锚碇区内基岩裸露，岩层呈单斜状产出，倾向 与坡向接近，岩层倾角为７０。～９０。，为顺向坡。出露
图５显示了边坡及隧洞开挖过程中塑性区的变 化，随着隧洞开挖工作面的推进，塑性区体积逐渐 增大。
开挖区域的最大位移，隧洞各段开挖后底板的 回弹相对顶拱下沉较大，各部分最大位移为：隧洞拱 顶２．８ ｍｍ，侧壁１．８ ｍｍ，底板回弹２．９ ｍｍ；采用 低参数计算后，各部分最大位移为：隧洞拱顶 ９．１ ｍｍ，侧壁６．９ ｍｍ，底板回弹５．４ ｍｍ（见图６）。
田７左洞开挖指导示意 已施工预应力锚杆
（ａ）上平台开挖完成
③对中间岩墙进行注浆加固，围岩压浆孔按排 距２ ｍ布置，掌子面向前掘进２ １１１后从开挖面对中 间岩墙水平斜向前方小导管注浆，见图８。注浆初 始压力为０．５ ＭＰａ，终止压力为１．５ ＭＰａ。
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收稿Ｅｔ期：２００９一０１—１０
万方数据
２００９年第７期
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地层为三叠系中统竹杆坡组第一段（Ｔ２２１）的泥晶 灰岩和杨柳井组（Ｔ２ｙ）的白云岩及白云质灰岩，为 桥址区岩溶最发育的地段。该区东段为竹杆坡组第 一段的泥晶灰岩，为易溶岩组。该段岩体完整性随 深度增加而逐渐变好，但具有明显的不均匀性。该 区西段为杨柳井组的白云岩及白云质灰岩，属易溶 岩组，浅表溶沟溶槽均较为发育，沟槽内多充填有第 四系红黏土。该区钻探反映在地表下４０ ｍ以内岩 体均较为破碎，５０ ｍ以下岩溶发育明显减弱，岩体 完整性较好。
岭１号隧道在施工，开挖爆破震动对隧洞成洞产生 较大的影响，所以控制好起爆方法、爆破网络设计及
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相应爆破参数至关重要。实施中应根据围岩性质、 工程类比经验及施工规范，合理选择周边眼间距及 最小抵抗线、相对距离和装药集中度等参数。
关键词：坝陵河大桥；隧道锚；小净距隧洞；开挖顺序；中间岩墙支护
１问题的提出 沪瑞国道主干线（ＧＺ６５）中镇宁至胜境关高速公
路是贵州省境内的重要路段。在建的坝陵河大桥是 其关键性控制丁程，大桥跨越关岭县境内坝陵河峡
谷，距离黄果树风景区约７ ｋｍ。峡谷两岸地势陡峭， 地形变化急剧，峡谷宽约２ ０００ ｍ，深切达６００ ｉｎ。桥 址区位于我国西南地区康滇地带的东部边缘，是典 型的喀斯特地质分布区。桥梁总体布置见图１。
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项
目
起前支护
初期支护
二次衬砌
裹２隧洞衬砌支护参数
材料与规格 导管讲２Ｘ ３．５
锚杆
钢筋阔 钢支架 纤维网喷射混凝土 纤维网钢筋混凝七
前锚室
锚塞体段
后锚室
洞【Ｊ段
一般段
＠５０ ｃｍ（拱部）Ｌ＝５ ｍ
Ｄ２５中空注浆锚杆
１‘ｚ２砂浆锚杆
Ｌ＝３ ｍ．６ ｍ
Ｌ＝３ ｍ、６ Ａ
１．４ ｍ×１．０ Ａ梅花布置
隧洞开挖后，隧洞出口处、洞室底部两洞中间部 位形成一些塑性区（见图４）；第六步开挖后，隧洞周边 出现塑性区，隧洞底端两洞的塑性区为３～５ ｍ，由于 该隧洞段两洞最小距离为７ ｍ，对隧洞本身的局部稳 定性有一定影响。其原因主要是由于两洞距离较近， 而且开挖高度大（最大约２５ ｍ），开挖卸荷形成拉破坏。
项
目
混凝土
龄期１～３ ｄ 龄期３～７ ｄ
喷混凝土
水工隧洞
交通隧洞
矿山巷道：围岩不稳定有良好支护
重点保护地下建筑物 土窑洞、土坯房、毛石房屋
钢混框架房屋 被保护古代建筑
质点震动速度／（ｃｍ／ｓ） ＜１．２
除洞口段较为破碎外，隧洞处于Ⅳ～Ⅲ级围岩 段，该区段岩体比较稳定，能够在一定程度上形成稳 定的承载拱，结构按围岩与支护共同承受荷载设计。 前锚室段初期支护采用Ｄ２５中空注浆锚杆、喷射混 凝土、钢筋网以及工字钢支架等与围岩共同组成支 护体系；锚塞体与后锚室段初期支护采用普通钢筋 锚杆、喷射混凝土、钢筋网以及格栅支架等与围岩共 同组成支护体系。前锚室和后锚室二次衬砌采用 Ｃ３０钢筋混凝土结构（见图２和表２）。
主要的分析结论如下。 （１）开挖顺序对隧道锚隧洞的塑性破坏区影响 显著．施工中应采用“先左洞后右洞”的施工顺序。 （２）随着开挖迸尺的减小，塑性区的体积也随之 逐渐变小，施工中应采用“短进尺，分台阶”进行开挖。 （３）左洞掌子面超前的距离对塑性区的影响也
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根据详勘阶段的斜硐探查的结果分析，由于岩 溶、节理发育，张节理和溶蚀裂隙对岩体完整性均有 影响，围岩质量比预计的要差。围岩岩体分级对比 综合见表１所示。
３隧洞支护设计及开挖数值分析 ３．１支护设计参数及要求
隧洞口基坑开挖后，隧洞总轴线长为７４．３４ ｍ， 其中前锚室轴线长为３１．３４ ｍ，锚塞体轴线长为 ４０．０ ｍ，后锚室轴线长为３．０ ｍ（含衬砌层）。从垂
裹１岩体分级对比
岩性及其 风化程度
国际 水工 ＲＭＲ Ｑ。
最低 级别
最高 级别
推荐 级别
弱风化泥晶灰岩 Ｖ ｏ
Ｖｏ
Ⅳ一 Ⅳ～
Ｖｏ
Ⅳ一
Ｖｏ
微风化泥晶灰岩 Ⅲ一 Ⅳ＋ Ⅳ＋ Ⅳ＋ Ⅳ＋ Ⅳ＋ Ⅳ＋
弱风化白云岩
Ⅳｏ
பைடு நூலகம்
Ｖｏ
Ⅳｏ Ⅳ一
Ｖｏ
Ⅳｏ
Ⅳ一
微风化白云岩
Ⅲｏ Ⅳ＋ Ⅳ＋ Ⅳ＋ Ⅳ＋ Ⅲｏ Ⅳ＋
直地面算起最大深度约９５ ｍ，后端部总宽４９．０ ＴＴｌ。 隧洞口单洞断面尺寸为ｌＯ ｍ Ｘ １０．８ ｍ，顶拱半径 ５ ｍ；洞底单洞断面尺寸为２１ ｍＸ ２５ ｍ，顶拱半径 １０．５ ｍ。左右隧洞最小净距７．０ ｍ。
万方数据
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公
路
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加中间岩墙的整体性；最后，当两洞开挖完成时，采 用对拉预应力锚杆补偿卸荷围岩对中间岩墙产生的 压力． ４．１开挖工序要求
（１）左洞开挖要求。 ①左洞开挖掌子面超前右洞掌子面应控制２５～ ３０ ｍ左右； ②左洞开挖采取三台阶流水法施工，开挖后及 时施作初期支护，中间岩墙位置系统锚杆调整为长 度４．５ ｍ，间距２ ＩＴＩ×２ ｍ的布置型式。开挖示意见 图７。三台阶开挖间距保持在５ ｍ左右。
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圈４奠洞开挖过程塑性区分布
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