仙殿嶺隧道不良地質段處理方案研究

王婭暉

1 工程概況

仙殿嶺隧道位于武漢—廣州客運專線烏龍泉—花都段內，起止里程為DK1878+964～DK1880+720，全長1 756 m，設計為單線雙洞隧道，隧道最大埋深約145 m。本隧道縱坡為人字坡，坡度分別為 -12.95‰，-20‰，變 坡 點 里 程 DK1879+099，在DK1878+993.25～DK1879+204.75段設置豎曲線，豎曲線半徑為30 000 m。該隧道地層主要為灰巖及砂頁巖，巖溶發育且存在軟巖變形問題，此外斷層較為發育，在DK1879+520處發育F2逆斷層，破碎帶寬 20 m～30 m，產狀不明[1]。采用進口、出口兩個開挖工作面進行施工。DK1879+575～DK1879+755段位于該隧道中部，原設計為Ⅳ級圍巖85 m，Ⅲ級圍巖95 m，圍巖條件較好，原設計圍巖分級詳見表1。

表1 勘察階段設計圍巖分級表

2 實際開挖施工遇到的問題

1)進口工區。

2008年5月20日，進口開挖至DK1879+575時，掌子面主要為黏土、粉質黏土，硬塑，夾雜有 10%～30%塊石，塊石成分為灰巖，直徑為0.2 m～1.0 m，黏土中夾雜有全風化砂頁巖，呈土狀。掌子面及初支無滲滴水現象，初步分析該段仍處于斷層破碎帶。

2008年6月24日，仙殿嶺隧道進口已開挖至DK1879+594，掌子面呈塊碎石土或黏土夾塊石狀，塊碎石成分為石英砂巖、硅質巖、頁巖等，φ=2 cm～30 cm，黏性土呈硬塑偏軟狀態。自2008年6月以來，由于郴州地區連降暴雨，2008年6月11日掌子面左下方出現涌水，涌水量約 30 L/s，造成掌子面涌泥約 200 m3;由于涌泥后導致DK1879+575～DK1879+594段圍巖松散，初支表面大量滲涌水，初支沉降較大。

2008年7月16日，對仙殿嶺隧道進口DK1879+609上臺階掌子面進行了勘察，圍巖主要為泥巖、頁巖全風化層，呈硬塑黏土夾碎石狀，含碎礫石約為20%～30%，φ=0.02 m～0.05 m。局部頁巖產狀為 280°∠15°。

2)出口工區。

2008年4月5日，對DK1879+751掌子面進行了調查測繪，主要為砂巖、炭質灰巖與炭質頁巖互層，灰色，多呈強風化～弱風化，局部全風化，巖體較破碎，地下水主要為基巖裂隙水，水量較豐，其中DK1879+753拱頂、右側拱腰位置大量滲水，滲水量約20 L/s，圍巖遇水軟化，松散，極易發生涌泥、坍塌現象。DK1879+760附近發育F3斷層，未與隧道相交，估計對隧道有一定影響。

2008年4月29日，對DK1879+715掌子面進行了調查測繪，主要為砂巖、炭質灰巖與炭質頁巖互層，灰色，其中硬質巖層厚20 cm～40 cm，軟質巖呈薄層狀，層厚1 cm～8 cm，多呈強風化～弱風化，局部全風化，巖體較破碎，拱頂左側形成3 m寬、1.5 m長、1.5 m高的空洞，巖層產狀110°∠12°;地下水主要為基巖裂隙水，水量較豐，其中 DK1879+718線路右側拱腳滲水，滲水量1 L/s，掌子面無滲滴水現象。

表2 變更設計支護措施表

2008年7月 2日，對仙殿嶺隧道出口DK1879+638上臺階掌子面進行了勘察，圍巖主要為硬塑黏土夾塊碎石，成分主要為灰巖、砂巖、硅質巖等，φ=0.5 m～1.5 m。拱頂見全～強風化硅質巖、頁巖，灰黃色，層理產狀 90°∠20°，根據小型褶皺發育，充填黏土夾雜不同成分巖石等，分析屬斷層帶。

3 處理方案

本段圍巖的變更支護措施見表2[2]，變更后縱斷面見圖1，巖溶處理措施如下:1)根據圍巖情況分別采用5 m或3 m徑向注漿加固圍巖。2)對開挖后襯砌周邊空腔進行回填，初支外5 m范圍內采用C25混凝土回填，5 m外采用水泥砂漿回填，回填應密實，并檢查。3)DK1879+570～DK1879+670段隧底采用φ 50鋼花管注漿加固，鋼管深入完整基巖面以下0.5 m。注漿深度平均為4.8 m，最深處為 5.5 m，注漿孔間距1.5 m×1.5 m，橫向范圍為整個隧底寬度，漿液采用1∶1水泥砂漿。4)DK1879+673，DK1879+652處管道流維持原通道，采用φ 1 m混凝土管順接，然后用C20混凝土封閉。

4 處理后施工情況

進口段按照變更后支護措施，于2008年 5月下旬繼續從DK1879+575段向大里程開挖，出口段按照變更支護設計從2008年4月上旬向小里程開挖，同時在施工中嚴格按照隧道施工“短進尺、弱爆破、管超前、強支護、早成環、勤量測”的原則，并采用動態施工，加強地質超前預報和監控量測，使得隧道安全經過了這段不良地質及特殊巖體段，于2008年11月順利實現了隧道的貫通，同時滿足了結構的安全和凈空要求。

5 結語

施工盡量做到“信息化施工”，在施工過程中進行施工量測并注意觀察掌子面圍巖的變化并依據其他信息及時進行變更處理，按照變更要求再施工再量測，直到形成一個長期穩定的洞室結構體系。仙殿嶺隧道DK1879+575～DK1879+755段從預設計到開挖發現地質條件變化，又修改設計接著再次施工最后到順利貫通就很好的體現了“信息化施工”的精髓。

[1] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.新建鐵路武漢至廣州客運專線烏龍泉至花都段施工設計圖[Z].2004.

[2] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.新建鐵路武漢至廣州客運專線烏龍泉至花都段仙殿嶺隧道 DK1879+575～+755段圍巖變更及巖溶處理施工設計圖[Z].2008.

[3] 海 軍.象山隧道富水圍巖段施工方法[J].山西建筑，2009，35(3):316-317.