软岩隧洞一次支护的施工经验
导读：
隧洞是常见的引水、输水和泄水建筑物之一，在水利工程中有着广泛的应用。一般情况下隧洞是在坚硬或比较坚硬的岩体中修建的，由于岩体强度较高，围岩较为完整，开挖后围岩的自稳能力较强，只要施工方法得当，支护及时，施工期和运行过程的安全一般不会出现问题。
由于工程地质条件千差万别，同一条隧洞可能同时穿越坚硬、比较坚硬、软弱、极软弱等不同的岩体。在软岩和极软岩中开凿隧洞，最主要的问题是解决施工过程中的安全问题，保证施工过程中的围岩稳定，避免或减少塌方，避免人员伤亡和设备损失，使人民的生命和财产安全得到有效的保障。
伊犁胡吉尔台引水隧洞为了保障安全施工，防止围岩失稳和杜绝塌方事故，借鉴疆内外软岩隧洞的施工经验，制定了“小药量，短进尺，勤监测，快支护，早衬砌”的15字方针。小药量，短进尺,在胡吉尔台隧洞软岩段开挖每循环进尺不得大于1.5m，变形特大地段不得大于0.5m，循环进尺应根据监测结果及时调整。快支护，必须在开挖后立即施工，开挖一个循环支护一个循环，本开挖循环没支护完成不得进行下一循环的开挖，以确保围岩的稳定。胡吉尔台引水隧洞由于采用了上述措施，在施工过程中未出现人员伤亡及财产损失。
1. 工程概况
新疆伊犁胡吉尔台引水隧洞主要承担引水灌溉任务，拟从水库库区左岸引水，水库正常蓄水位1420.00m，设计洪水位1420.05m，校核洪水位1422.19m，死水位1380.00 m。引水隧洞设计流量4.5 m3/s，加大流量5.5 m3/s，灌溉下游11.11万亩的农田及草场。引水隧洞采用岸塔式进水口，分为有压段和无压段两部分。隧洞进口底板高程为1379.30 m，进水口高1.5 m，宽2.5 m，进口设平板事故检修钢闸门，弧形工作钢闸门。弧形工作钢闸门后设消力池，采用底流消能工的布置型式，消力池长20.0 m，池深2.4 m，现浇钢筋混凝土结构。其后接无压隧洞，隧洞全长1830 m，纵坡1/1000，隧洞采用城门洞型断面，隧洞宽2.4 m，直墙高1.8 m，拱圈半径1.2 m，采用C20F150W6钢筋混凝土衬砌，隧洞直墙、拱圈及底板厚均为0.30 m。
2. 围岩力学性质
引水隧洞位于水库大坝上游2.15Km南岸岸坡上，洞进口方向133°09′51″，洞轴线方向208°55′59″，洞长1830.0m，进口闸井底标高1379.30m，出口底标高1377.47m按工程地质条件可分为四段。
2.1 进口段(0+000～0+130)，长130m，谷坡较陡，坡高50m，覆盖层厚度2～4m，岩性为第四系黄土及坡积残积的碎石土，孔隙大、密实度差，渗漏严重。下部为石炭系凝灰岩，厚层状、产状为352°SW∠78°，走向与洞轴线交角为39°。岩体较完整，岩石抗压强度2.0～3.0MPa；内摩擦角砂岩φ=30～35°；粘聚力C =0.06～0.5MPa。岩体弹性模量E=0.18～0.22×10.3MPa；变形模量E=0.2～0.6×10.3MPa；围岩类别为Ⅲ类，较稳定。
2.2 洞身段(0+130～0+300)，长170m，上覆围岩厚度50～120m，岩性为砂岩局部夹薄层泥岩，结构面不发育，厚层状，成岩作用差，遇水软化。产状为352°SW∠78°走向与洞轴线交角40°。岩体完整性差，岩石抗压强度砂岩1.4～2.0MPa，泥岩2.5～3.5MPa；内摩擦角砂岩φ=24～330，泥岩φ=22～29°；粘聚力砂岩C =0.02～0.06MPa，泥岩C =0.1～0.16MPa。岩体弹性模量砂岩E=0.14～0.18×103MPa，泥岩E=0.2～0.41×10.3MPa；变形模量砂岩E=0.1～0.5×103MPa，泥岩E=0.2×103MPa；围岩类别为Ⅳ类，不稳定。
2.3 洞身段(0+300～1+160)，长860m，上覆围岩厚度35～110m岩性为侏罗系砾岩，产状为278～285°NE∠59°。岩体较完整，岩石抗压强度2.0～3.0MPa；内摩擦角砂岩φ=30～35°；粘聚力C =0.06～0.5MPa。岩体弹性模量E=0.18～0.22×10.3MPa；变形模量E=0.2～0.6×10.3MPa；围岩类别为Ⅲ，较稳定。 [page]
2.4 出口段(1+160～1+830)，长670m，上覆围岩厚度20～35m，岩性为砂岩局部夹薄层泥岩，结构面不发育，厚层状，岩质极软，成岩作用差，强度低。产状为278°NE∠60°。压水试验结果表明透水率q=0.38～0.85lu，属微透水层。岩石抗压强度砂岩1.0～1.2MPa，泥岩2.0～2.5MPa；内摩擦角砂岩φ=20～300，泥岩φ=18～200；粘聚力砂岩C =0.01～0.03MPa，泥岩C =0.1～0.16MPa。岩体弹性模量砂岩E=0.12～0.16×10.3MPa，泥岩E=0.1～0.2×10.3MPa；变形模量砂岩E=0.1～0.12×10.3MPa，泥岩E=0.1×10.3MPa；围岩类别为Ⅴ类，极不稳定。
3. 一次支护方案的选择
在引水隧洞0+130～0+300、1+160～1+830段，两段全长840m，围岩类别为Ⅳ、Ⅴ类，极不稳定。虽采用多种措施，施工过程中仍经常塌方，为保证施工安全，采取一次支护保证衬砌施工前围岩稳定。
3.1 方案一（槽钢拱架支护）。
采用槽钢拱架作为一次支护，间距与开挖循环进尺一致，一般为1.5m、1.2m、1.0m、0.5m四种,拱架采用10.#槽钢制作而成，外形尺寸与隧洞开挖断面一致，以保证拱架与围岩紧密结合，拱架在加工场制作，施工现场安装，安装后采用?16mm的光面钢筋做为联系筋，环向间距为1.0m。
3.2 方案二（格栅拱架支护）。
采用格栅拱架作为一次支护，间距与开挖循环进尺一致，一般为1.5m、1.2m、1.0m、0.5m四种, 格栅拱架采用1根?28mm和2根?22mm的螺纹钢筋焊接而成，在加工场制作，施工现场安装，安装后采用?16mm的光面钢筋作为联系筋，环向间距为1.0m。格栅拱架的外形尺寸与隧洞开挖断面一致，以保证拱架与围岩紧密结合
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