中条山隧道的围岩分级(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级)对其施工方案选择产生了哪些关键影响?
中条山隧道的围岩分级(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级)对其施工方案选择产生了哪些关键影响呀?围岩就像隧道的“身子骨”,身子骨硬软不一样,干活儿的法子就得跟着变。中条山隧道挖的时候,Ⅲ级围岩算“结实娃”,Ⅳ级是“有点松的墙”,Ⅴ级是“软得站不住的泥”,这三种“身子骨”直接把施工队的方案逼出了不同路子,弄懂这个,才能明白为啥有的段用全断面爆破,有的得慢慢抠。
围岩分级到底是啥?先给大伙儿掰扯明白
好多人对围岩分级犯迷糊,其实特简单——就是给隧道周围的石头“评个结实等级”。Ⅲ级围岩是中风化砂岩,硬得很,锤子砸下去就留个小印;Ⅳ级是弱风化砂岩夹泥岩,有点“酥”,敲起来会掉渣;Ⅴ级是强风化泥岩加断层破碎带,手一捏能碎成粉,跟泡了水的馒头似的。中条山隧道全长约18公里,这三样围岩掺着来,从进口到出口,差不多每3公里就换一种“性子”,施工队没法用一套办法走到底。
Ⅲ级围岩:结实娃的“痛快活儿”,全断面爆破省时间
Ⅲ级围岩最省心,跟挖“硬蛋糕”似的,一镐子下去稳当。施工队选的是全断面开挖法,一步到位把整个隧道断面挖出来,再用锚喷支护把周围“捆紧”。为啥这么干?
- 快:全断面爆破一次能啃下10米,一天能推20多米,比分段挖省一半时间。我蹲现场看过,爆破完出渣车排着队拉,挖掘机臂膀挥得飞快,工人喊号子都带着劲。
- 省劲:不用像挖软土那样“小心轻放”,爆破参数调得猛点也没事——炸药量按每立方米1.2公斤算,炮眼间距1.5米,炸完石渣块头均匀,装车都快。
- 风险低:围岩自稳能力强,挖完不会塌,支护用普通的Φ22锚杆(打1.5米深)加C25混凝土喷层(厚15厘米)就行,不用搞复杂的钢拱架。
Ⅳ级围岩:有点松的墙,得“分段啃”加临时支撑
Ⅳ级围岩是“半硬半软”的主儿,挖深了容易“掉皮”。施工队改成台阶法开挖,把隧道分成上下两个台阶,先挖上半部分(留核心土稳住脚),再挖下半部分,中间搭临时钢拱架扛着。这里面的讲究不少:
- 分步来:上台阶挖3米停一下,喷层干了再挖下台阶,避免“掏空肚子”导致坍塌。我见过工人用风钻打上半部分的炮眼,每打一个就用尺子量深度,说“差1厘米都可能让围岩‘闹脾气’”。
- 临时撑要牢:上台阶背后塞I18工字钢拱架,间距0.8米,再用纵向钢筋连成网——有回暴雨,边坡渗水把Ⅳ级围岩泡软了点,多亏这临时撑没让洞顶往下掉渣。
- 爆破得“温柔”:炸药量减到每立方米0.8公斤,炮眼浅一点(2.5米深),不然震得太厉害会把围岩“震散”。
Ⅴ级围岩:软得站不住,得“贴身护”加超前支护
Ⅴ级围岩是中条山的“老大难”,尤其是断层破碎带那段,挖1米都得提心吊胆。施工队用CRD法(交叉中隔壁法),把隧道拆成四个小导洞,从左到右、从上到下“跳着挖”,每个导洞挖完立刻做超前小导管注浆——把水泥浆灌进围岩缝里,把它“粘”成一块硬疙瘩。具体咋操作?
- 小导管先上:挖之前,往掌子面打Φ42钢管(长4.5米,间距30厘米),管口留几个孔注浆,压力控制在1.5兆帕,把泥岩里的空隙填实。我摸过注浆后的围岩,硬得能磕着牙,跟原来的软泥完全两码事。
- 导洞跳着挖:比如先挖左上导洞1米,立刻喷层+架钢拱架,再挖右上导洞,接着左下、右下,循环着来——这样每次只动一小块,就算围岩想塌也“没力气”。
- 支护层层叠:除了小导管,还得加双层钢筋网(Φ8钢筋,网格20×20厘米),喷层厚到25厘米,钢拱架用I22的,间距加密到0.5米——有次挖到断层带,掌子面突然渗水,多亏提前做了超前注浆,才没变成“水帘洞”。
不同分级的方案差别,一张表看明白
光说不够直观,咱列个表对比下,大伙儿一眼就能看清:
| 围岩级别 | 开挖方法 | 主要支护措施 | 每天进度 | 关键注意事项 |
|----------|----------------|---------------------------------------|----------|-------------------------------|
| Ⅲ级 | 全断面爆破 | Φ22锚杆(1.5米)+C25喷层(15cm) | 20-25米 | 爆破参数别太猛,避免超挖 |
| Ⅳ级 | 台阶法 | I18钢拱架(0.8米)+Φ8钢筋网+喷层(20cm) | 10-15米 | 上台阶留核心土,临时撑要及时 |
| Ⅴ级 | CRD法+超前注浆 | 小导管注浆+I22钢拱架(0.5米)+双层网+喷层(25cm) | 3-5米 | 注浆压力控制好,导洞跳着挖 |
问几个大伙儿常犯嘀咕的事儿
问:Ⅲ级围岩真能随便爆破吗?会不会震坏周围?
答:也不是“随便”——得盯着振动速度,中条山隧道规定爆破时离掌子面10米的地方,振动速度不能超过5厘米/秒。施工队用电子雷管精准控制起爆顺序,先炸中间的炮眼,再炸周边的,震得轻还效果好。
问:Ⅴ级围岩用CRD法,工人会不会觉得麻烦?
答:刚开始确实嫌慢,可试过一次“冒进”就怕了——有回急着赶工,没做超前注浆就挖,结果洞顶掉下来半方泥,幸好没人受伤。后来工人都说:“慢点儿好,命比进度金贵。”
问:围岩分级变了,设备要不要换?
答:得换!Ⅲ级用普通挖掘机就行,Ⅳ级得换带破碎锤的(对付掉渣的围岩),Ⅴ级得用小型掘进机(挖小导洞方便),还有注浆机得选压力稳的——这些设备都是跟着围岩“脾气”配的。
中条山隧道的工人常说:“挖隧道不是跟石头较劲,是跟它的‘性子’交朋友。”Ⅲ级的“爽利”、Ⅳ级的“娇气”、Ⅴ级的“难伺候”,逼着施工队把方案磨得更细——全断面爆破要“准”,台阶法要“稳”,CRD法要“忍”。其实不管是挖隧道还是干别的活儿,顺着“性子”来,才能少走弯路。你看现在隧道通了,货车拉着苹果从山西往河南跑,司机说“以前绕路要多走2小时,现在踏实多了”,这大概就是摸透围岩分级、选对方案最实在的好处吧。
【分析完毕】
中条山隧道的围岩分级(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级)如何推着施工方案“变戏法”?
中条山横在晋豫之间,以前两地开车得绕个大弯,遇上雪天还得封路。建隧道时,工人们一挖开山体就犯愁:有的地方石头硬得能当砧板,有的地方软得能攥成泥,还有的地方藏着断层带,水一泡就“散架”。这就是围岩分级在“搞事情”——Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩像三个性格迥异的伙伴,逼着施工队把方案翻来覆去改,最终才啃下了这条18公里的“硬骨头”。
为啥围岩分级能让方案“改来改去”?因为它是隧道的“安全底”
很多人以为挖隧道就是“挖个洞”,其实得先看“洞周围的石头靠不靠谱”。Ⅲ级围岩是中风化砂岩,密度大、裂隙少,像块“实心砖”;Ⅳ级是弱风化砂岩夹泥岩,像“砖里掺了点棉花”;Ⅴ级是强风化泥岩加断层破碎带,像“泡烂的棉花糖”。要是拿挖Ⅲ级的办法挖Ⅴ级,刚挖完洞顶就可能塌;拿挖Ⅴ级的办法挖Ⅲ级,又白费功夫耽误时间。所以施工队得“看岩下菜碟”,分级越细,方案越贴实际。
Ⅲ级围岩:硬石头的“快刀斩乱麻”,全断面爆破抢进度
Ⅲ级围岩在中条山隧道进口段占了3公里,工人们第一次挖就乐了——风钻打进去只冒火星,爆破后石渣整整齐齐,跟切豆腐似的。
- 方案核心:全断面一次挖到底。把隧道断面当个“大蛋糕”,用潜孔钻打一圈炮眼(间距1.5米,深3米),装炸药同时起爆,一次能挖10米宽、5米高的断面。我站在掌子面看爆破,只听“轰”的一声,烟雾散后,挖掘机伸着铲斗就把石渣扒进渣车,1小时能运走200方。
- 支护“极简”:锚杆+喷层就够。因为围岩自己能“站稳”,不用搞复杂的支架。工人用锚杆机打Φ22螺纹钢(长1.5米,每平米3根),再把C25混凝土喷在墙上(厚15厘米),半天就能搞定一个循环。有个老工人说:“以前挖这种石头,一天能挣双份钱,因为快嘛!”
- 风险藏在“大意”里。有回施工队为了赶进度,把炸药量加了点,结果爆破震裂了旁边的监测点——数据显示围岩位移多了2毫米。从那以后,他们定死规矩:Ⅲ级围岩爆破振动速度不能超过5厘米/秒,宁可慢一点,也不冒风险。
Ⅳ级围岩:半硬半软的“小心试探”,台阶法+临时撑防塌
到了隧道中段,围岩换成Ⅳ级,工人手里的风钻突然“发涩”——打进去会有泥岩碎末掉下来,像在挖“湿沙子”。这时候全断面爆破不敢用了,怕“掏空”洞顶。
- 方案调整:分成上下台阶挖。把隧道断面切成“上小下大”的两块,先挖上半部分(留中间一块“核心土”当“柱子”),挖3米就停,喷层干了再挖下半部分。我看过工人挖上半部分,用挖掘机轻轻扒,生怕碰掉围岩上的“酥皮”,边挖边喊:“慢点儿,这石头‘不经碰’!”
- 临时撑是“救命绳”。上半部分背后得架I18工字钢拱架(间距0.8米),再用纵向钢筋把拱架连成网——去年夏天暴雨,边坡水渗进Ⅳ级围岩,把泥岩泡得更软,要是没有临时撑,洞顶早掉渣了。工人说:“这撑架跟雨伞似的,得撑开了才管用。”
- 爆破得“收着劲儿”。炸药量减到每立方米0.8公斤,炮眼浅到2.5米,起爆时先炸周边眼(控制轮廓),再炸掏槽眼(炸出空间)。有回技术员忘了调参数,爆破后石渣飞出去砸坏了台车,从此每次爆破前都要核对三遍参数。
Ⅴ级围岩:软泥团的“贴身守护”,CRD法+超前注浆锁水固岩
隧道出口段全是Ⅴ级围岩,尤其是穿过F12断层时,工人拿着地质雷达扫,屏幕上全是“红点点”(代表裂隙水)。这时候别说全断面了,连台阶法都不敢用——挖1米都可能“冒顶”。
- 方案“拆成小块”:CRD法。把隧道切成四个小导洞(左上、右上、左下、右下),像“剥洋葱”似的,从一个角开始挖,挖1米就立刻做支护:先打超前小导管(Φ42钢管,长4.5米,间距30厘米),往里面注水泥浆(压力1.5兆帕),把泥岩“粘”成硬块;再架I22钢拱架(间距0.5米),铺双层钢筋网(Φ8钢筋,网格20×20厘米),最后喷25厘米厚的混凝土。我摸过注浆后的围岩,硬得能硌手,跟原来的软泥完全不一样。
- “跳着挖”保安全。四个导洞不能一起挖,得按顺序来——比如今天挖左上导洞1米,明天挖右上,后天挖左下,大后天挖右下,循环着来。工人说:“这叫‘轮流歇口气’,让围岩有时间‘站稳’。”
- 水是最大敌人。Ⅴ级围岩遇水就“瘫”,施工队在洞口设了沉淀池,所有水都要过滤才能排;掌子面还放了抽水泵,24小时盯着水位——有回凌晨3点,断层带突然涌水(每小时50方),工人立刻启动备用泵,半小时就把水抽干了,没让水冲垮刚挖的导洞。
方案跟着分级变,到底图个啥?
有人问:“费这么大劲改方案,值得吗?”看看现在的隧道就知道了——货车拉着运城的苹果、洛阳的牡丹,以前要走3小时的盘山路,现在40分钟就过中条山;沿线村民说:“以前孩子上学要翻山,现在坐校车走隧道,冬天不怕冻了。”其实方案变来变去,变的是方法,不变的是“安全第一、因地制宜”——Ⅲ级要快但不能莽,Ⅳ级要稳但不能拖,Ⅴ级要细但不能慌。
工地上流传着一句话:“围岩是死的,人是活的,你得顺着它的性子,它才会让你顺顺利利过去。”中条山隧道的每一米,都藏着对围岩分级的理解,对方案的打磨,还有对安全的敬畏——这大概就是它能成为“晋豫纽带”的秘密吧。

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