地質(zhì)工程師是指掌握并運(yùn)用基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)工程等方面的基本理論知識(shí)，從事資源勘查、工程勘察、設(shè)計(jì)、施工、管理等領(lǐng)域的資源勘查與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)以及對(duì)工程建設(shè)地質(zhì)進(jìn)行管理的高級(jí)工程技術(shù)人才。本文是選自核心級(jí)期刊《礦床地質(zhì)》總的職稱論文范文：膨脹性輝綠巖施工技術(shù)。

　　摘 要：本文就膨脹性輝綠巖的施工技術(shù)做簡(jiǎn)單的探討。

　　關(guān)鍵詞：膨脹性輝綠巖,施工技術(shù),地質(zhì)特性

　　一、膨脹性圍巖概述

　　膨脹巖的膨脹取決于兩方面因素，一是內(nèi)因：主要包括巖石成分(礦物成分、化學(xué)成分和粒度)、天然含水量和濕度狀況、膠結(jié)程度等三種，這些決定了膨脹巖膨脹能力和膨脹潛勢(shì)的大小;二是外因：工程活動(dòng)造成膨脹巖的水分得失和內(nèi)應(yīng)力、強(qiáng)度變化等，它決定了膨脹巖的實(shí)際膨脹程度。

　　膨脹性輝綠巖膨脹的實(shí)質(zhì)是由所含粘土礦物的親水性造成的。蒙脫石具有巨大的膨脹能力;其次是伊利石;而高嶺石的膨脹能力最弱，幾乎不具膨脹性。另外，軟巖的膨脹還與這些粘土礦物的含量有直接而密切的關(guān)系。以往研究成果表明：當(dāng)蒙脫石含量達(dá)7%以上或伊利石含量達(dá)20%以上時(shí)，軟巖即具有明顯的脹縮特性，且其含量愈高，脹縮率愈大。

　　膨脹性圍巖有以下兩大特點(diǎn)：

　�、� 超固結(jié)性

　�、� 干縮濕脹性

　　二、輝綠巖工程地質(zhì)特性

　　1、在膨脹性地層中開(kāi)挖隧道，增加了臨空面，應(yīng)力二次分配，引起應(yīng)力釋放，產(chǎn)生卸載膨脹，開(kāi)掘后將產(chǎn)生較大的塑性變形，易造成掌子面軟弱圍巖失穩(wěn)，引起掉塊和坍塌;

　　2、隧道開(kāi)挖后，為地下水疏散形成通道，使得儲(chǔ)存在地層圍巖中地下水聚集在開(kāi)挖面上，膨脹性圍巖吸入地下水和施工用水而發(fā)生膨脹，巖體結(jié)構(gòu)被破壞，由塊間聯(lián)結(jié)變?yōu)榱严督Y(jié)合，甚至成為散結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度完全喪失，破壞圍巖的穩(wěn)定性。若隧道圍巖在膨脹應(yīng)力未完全釋放的的情況完成初期支護(hù)或二次襯砌封閉，會(huì)破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)類型，造成隧道支護(hù)或者襯砌結(jié)構(gòu)破壞開(kāi)裂變形，甚至發(fā)生坍塌。圍巖失水后收縮,膨脹應(yīng)力隨即消失,但因膨脹對(duì)結(jié)構(gòu)造成的破壞已成型,損失不可避.

　　三、膨脹性輝綠巖的施工

　　考慮到輝綠巖遇水膨脹，失水收縮的特性，總的施工原則： “加固圍巖，改善洞形，先柔后剛，先放后抗，變形留夠，底部加強(qiáng)”24字方針。

　　膨脹性圍巖隧道施工，首先查明膨脹產(chǎn)生的原因，測(cè)定圍巖貯存的應(yīng)力大來(lái)確定相應(yīng)的施工方法及支護(hù)參數(shù)。

　　開(kāi)挖前堵水，切斷造成膨脹巖中親水分子吸水膨脹;開(kāi)挖后有效釋放膨脹應(yīng)力，并對(duì)圍巖進(jìn)行加固，減少或消減對(duì)隧道安全的威脅。具體措施為：根據(jù)檢測(cè)的輝綠巖的膨脹程度，優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)支護(hù)抗變形性，留足變形量;加強(qiáng)超前堵水和初期支護(hù)背后二次堵水效果;施做長(zhǎng)錨桿加固圍巖，抑制塑性區(qū)圍巖的承載力，并把塑性區(qū)圍巖同彈性區(qū)穩(wěn)定圍巖連接起來(lái);施做應(yīng)力釋放孔，釋放部分膨脹應(yīng)力;調(diào)整施工工法，及時(shí)封閉仰拱，初期支護(hù)及早成環(huán)受力，在變形基本穩(wěn)定的情況下及時(shí)施做二次襯砌。

　　四、工程技術(shù)措施在膨脹性圍巖的應(yīng)用

　　某條客貨共線鐵路，某隧道某段落設(shè)計(jì)為花崗巖地層，弱風(fēng)化花崗巖，為Ⅱ級(jí)圍巖，在施工遇到輝綠巖，為全風(fēng)化的粉末狀的軟巖，呈緊密結(jié)構(gòu)。開(kāi)挖爆破后，未見(jiàn)地下水，巖面干燥，穩(wěn)定性較好，在完成初期支護(hù)后3-4天，初期支護(hù)表面出現(xiàn)滲水到滴水成線，監(jiān)控量測(cè)顯示圍巖變形發(fā)生突變，變形量有12cm/天，后變形繼續(xù)增大。遂對(duì)圍巖的膨脹性指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)圍自由膨脹率為74-81%，蒙脫石含量為27.17—31.05%，陽(yáng)離子交換量為325.78-359.68%，判斷為中等膨脹圍巖。 對(duì)該段圍巖按照膨脹性圍巖理念重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　1、襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化

　　根據(jù)對(duì)輝綠巖的膨脹性指標(biāo)的檢測(cè)(見(jiàn)下表)，設(shè)計(jì)院對(duì)膨脹性輝綠巖襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，在確�，F(xiàn)有襯砌凈空斷面一致的前期下，優(yōu)化初期支護(hù)措施，改善襯砌結(jié)構(gòu)，并加深了仰拱深度，并做技術(shù)處理措施，抑制仰拱變形。

　　初期支護(hù)采用H175型鋼支撐，間距60cm;全環(huán)設(shè)φ25中空注漿錨桿，長(zhǎng)5m，間距為80cm×60cm;C25鋼釬維噴射砼，厚30cm，鋼釬維每立方加50kg;預(yù)留沉落量30cm,C35鋼筋混凝土，拱墻厚70cm,仰拱厚80cm，仰拱有別于正常段斷面設(shè)計(jì)，加深至3m，并在仰拱初期支護(hù)與圍巖之間設(shè)置30cm厚級(jí)配碎石層，為緩沖層，弱化圍巖膨脹壓力。對(duì)二次襯砌鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，采用雙層鋼筋，主筋為φ25，間距20cm。

　　2、施工工法的調(diào)整

　　針對(duì)輝綠巖的特性，根據(jù)前期的監(jiān)控量測(cè)資料顯示，圍巖開(kāi)挖暴露后1周內(nèi)變形較大，盡早施工仰拱拱架，將拱架封閉成環(huán)。施工工法采用三臺(tái)階法施工，上、中臺(tái)階長(zhǎng)度為5m，仰拱距離掌子面不超過(guò)25m，仰拱每完成6m,成型一段，在初期支護(hù)基本穩(wěn)定的情況下，及時(shí)施做二次襯砌混凝土。

　　3、超前預(yù)注漿

　　拱部設(shè)φ42超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)5m，縱向間距3.5m。超前導(dǎo)管管采用劈裂注漿，注漿壓力抗壓1.5MPa的φ50鋼絲管，注漿采用1：1的水泥單液漿，水灰比到1:0.5～0.7。對(duì)超前小導(dǎo)管管口進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到劈裂注漿的目的。

　　4、長(zhǎng)錨桿加固

　　設(shè)計(jì)采用為了長(zhǎng)錨桿，施工后由于沒(méi)有足夠的時(shí)間讓圍巖變形收斂穩(wěn)定，施作外襯，充分發(fā)揮長(zhǎng)錨桿的作用，讓其充分受力。全換設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)5m，間距為80cm×60cm，的φ25中空錨桿，錨桿尾部設(shè)拱形墊板，在錨桿末端預(yù)留0.3m長(zhǎng)的自由端，在自由端施加預(yù)應(yīng)力張拉。

　　5、應(yīng)力釋放孔

　　在對(duì)初期支護(hù)背后采用1：1的水泥漿注漿完成后，在隧道初期支護(hù)表面，沿隧道徑向方向鉆φ150的膨脹應(yīng)力釋放孔，應(yīng)力釋放孔間距為2m(環(huán)向)*1m(縱向)，孔深7m，梅花形布置。既可釋放部分圍巖膨脹應(yīng)力，同時(shí)還可作為地下水排水通道，減弱圍巖的膨脹應(yīng)力對(duì)初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞。

　　6、圍巖監(jiān)控量測(cè)

　　1)圍巖拱頂沉降和凈空收斂量測(cè)

　　2)再初期支護(hù)背后合圍巖之間監(jiān)測(cè)圍巖膨脹應(yīng)力的大小

　　3)拱架的應(yīng)力監(jiān)測(cè)

　　7、防底鼓的處理措施

　　1)仰拱加深，比常規(guī)V級(jí)圍巖的仰拱深度加深1m,仰拱厚度調(diào)整為3m。

　　2) 采用長(zhǎng)錨桿加固底部圍巖。在仰拱部位設(shè)置5m長(zhǎng)的φ25中空錨桿，錨桿環(huán)向間距80cm,縱向間距60cm。并注漿加固，以增加巖體的強(qiáng)度和整體性。

　　3)施工期間及時(shí)施作仰拱。膨脹性圍巖隧道在施工期間及時(shí)施作仰拱，使支護(hù)盡早形成閉合結(jié)構(gòu)，同時(shí)防止水流浸泡基底。

　　五、體會(huì)

　　經(jīng)過(guò)對(duì)變更前后的圍巖監(jiān)控量測(cè)，發(fā)現(xiàn)按照常規(guī)隧道設(shè)計(jì)施工后收斂達(dá)42cm，按照變更設(shè)計(jì)參數(shù)施工后，最大收斂控制在10.45cm，底板無(wú)隆起現(xiàn)象，基本達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。

　　膨脹性圍巖的施工各種措施,應(yīng)建立在消除或減弱圍巖因膨脹對(duì)結(jié)構(gòu)造成的破壞的理念上,調(diào)整適合膨脹性圍巖的結(jié)構(gòu)參數(shù)形式,將初期支護(hù)的柔性結(jié)構(gòu)和二次襯砌的超強(qiáng)剛性結(jié)構(gòu)相結(jié)合,調(diào)整適當(dāng)?shù)氖┕すし?確保膨脹性圍巖的結(jié)構(gòu)安全和施工安全。

　　《礦床地質(zhì)》為專業(yè)學(xué)術(shù)性刊物，刊載礦床地質(zhì)基礎(chǔ)理論、礦床地質(zhì)特征及有關(guān)的巖石學(xué)、礦物學(xué)、區(qū)域地質(zhì)學(xué)、成礦學(xué)、地球化學(xué)和同位素地質(zhì)學(xué)等方面的研究成果、新技術(shù)新方法、問(wèn)題討論、消息報(bào)道等。讀者對(duì)象為從事礦床地質(zhì)勘察、礦山開(kāi)發(fā)等工作的生產(chǎn)、科研人員和高校相關(guān)專業(yè)的師生。

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