雅瀘路泥巴山隧道變形段施工技術探討

陳雷　楊慶國

[摘要]本文介紹了雅瀘高速公路C7合同段泥巴山隧道（即大相嶺隧道）軟弱圍巖擠壓變形控制施工技術，由于施工中采用了有效的支護技術、開挖順序、超前地質預報和積極的圍巖量測手段，避免了因圍巖擠壓發生的變形侵限及塌方，此文可向同類型圍巖施工提供一些經驗。

[關鍵詞]支護手段；圍巖變形；超前地質預報；監控量測。

隨著長大隧道在高速公路設計中的廣泛應用，各種不良地質構造給隧道施工造成的難題也日益增多，而隧道變形地質地段是其中常見的一種，在變形段施工中，屢屢發生隧道坍塌事故，造成不良后果，因此，解決隧道在變形段施工中的難點是一個突出問題。

一、工程概況：

泥巴山隧道左洞全長9962米，右洞全長10007米，c7合同段隧道出口部分左洞長5116米，右洞5130米。施工時從出口進洞，為上坡施工。

泥巴山隧道地層巖性復雜，隧區圍巖為火山碎屑巖和火山熔巖為主，隧道出口附近少量分布有陸源碎屑巖和碳酸鹽巖。巖質堅硬，斷裂構造發育，構造節理以陡傾角為主，NW向為主。除主要節理外，隧道中與主斷裂節理產狀相近的次級斷裂也較發育，在與線路近于平行的勘察線上，每間隔50-150m就分布一條。影響帶寬約1-2米。隧址圍巖賦存裂隙水和空隙水。泥巴山隧道的不良地質主要有巖爆、斷層破碎帶、涌水、大變形、高地溫、巖溶。圍巖以Iv、v級圍巖為占據較多。

二、大變形地質簡介：

泥巴山隧道穿過的幾條規模較大的斷層，其巖體大多數成碎裂狀，隱含裂隙發育，局部呈網狀，造成巖體整體完整程度不高，故從斷裂特征上分析認為，泥巴山隧道具有大變形的條件，而根據設計資料和現場施工情況看，本合同段的大變形段主要受以下兩條斷層帶影響：

（一）FW6斷層：

FW6斷層為物探所揭示并被鉆探所證實。物探揭示Fw6為寬約130m的異常帶。工可階段所布置的鉆孔AZK3正好位于此異常帶內，鉆孔揭示石質較松軟，易擊碎，裂隙密集而雜亂，巖芯極破碎，多呈3-7cm的碎塊狀。

（二）F7斷層：

F7斷層是隧道區的一條重要構造，是金坪向斜和大相嶺背斜的分界，它控制著大相嶺背斜的構造形態。斷層沿下震旦統蘇雄組火山巖和上震旦統沉積巖的薄弱面附近發育，具有一定的順層斷層特征和性質。斷層沿走向和傾向有強烈的舒緩波狀，總體呈近NNW走向，斷面傾向NE，傾角50-70°。在隧道穿越段，地表為寬緩的負地形，除受開建橋組火山沉積巖巖性影響外，F7斷層影響造成巖體破碎易于風化剝蝕也是重要因素。

三、隧道大變形段施工措施

（一）施工方案：

泥巴山隧道大變形段圍巖破碎，穩定性極差，開挖后極易失穩坍塌，不僅存在施工上的干擾，也存在對地層擾動的相互影響和疊加，因此依據隧道斷面尺寸，圍巖地質情況，確定科學的開挖方法和支護參數，合理安排各個工序，控制隧道擠壓變形，確保隧道開挖掘進不受較大的影響是施工的關鍵。

根據隧道開挖揭露的地質條件，結合以往隧道的施工經驗，參照理論分析和模型試驗成果，擠壓變形段（V中變）總體施工方案為：超前地質預報和超前探孔相結合（超掌子面6米以上）分析圍巖情況及水量大小，采用“三臺階七步流水開挖法”施工并預留核心土，輔助工法采用超前小導管和徑向小導管注雙液漿，系統錨桿采用8米自進式中空錨桿支護并及時封閉仰拱。小導管超前注漿加固范圍為拱部120°。該段施工時總體遵循：“早預報、先治水、管超前、短進尺、弱爆破、強支護、緊封閉、勤量測”的原則。

采用“三臺階七步流水開挖法”，綜合考慮機械施工作業空間、便于支護作業和確保施工安全，上導開挖高度3.6米，中導3.5米，下導2.9米。上、中、下臺階總長度控制在15米之內，每循環進尺控制在0.6米。開挖順序為：超前地質預報——超前小導管支護——上、中、下臺階同時爆破——初噴混凝土、打錨桿、掛網——立鋼拱架噴錨一開挖仰拱打錨桿、立拱架——澆注仰拱、填充——二次襯砌。

（二）施工方法

1.施工支護

大變形段的隧道圍巖極破碎，圍巖自穩性較差，因此，采用工法為“三臺階七步開挖”法。施工順序是：第一步：拱頂在超前小導管的“保護下”將傳統的上導坑改為弧形導坑，循環進尺0.6米，開挖結束后打徑向錨桿，網噴4cm砼，架設工字鋼架再噴錨，形成較穩定的承載拱；第二、三步：在拱頂承載拱的支持下，分段開挖邊墻，以一定的時間差先后按同樣的方法進行支護，使同一斷面鋼拱架在拱腳處暴露的開挖面僅限于一側；第四步：挖中部核心土；第五、六步：在已完成邊墻支護后，分段左右開挖邊墻下部，以一定的時間差作邊墻下部支護；第七步：下臺階核心土及仰拱開挖，做仰拱初期支護，襯砌砼緊跟。

三臺階總長度不大于15米，根據圍巖情況采用小藥量掏槽爆破，周邊人工修整或風鎬直接開挖。初期支護施工中，錨桿鉆孔方向與初期支護面垂直。噴射混凝土采用鋼纖維混凝土，噴射混凝土應分段、分片、分層進行，由下向上，從無水、少水向有水、多水地段集中，多水處先行注雙液漿堵水或安放排水管將水排出。仰拱距掌子面下導距離控制在25米之內，襯砌距掌子面下導距離控制在60米之內，這樣既可以保證已開挖洞段的穩定性，有效發揮圍巖的自承能力，同時又限制圍巖發生松動，使二次襯砌承受不必要的松動壓力，保證隧道安全。

2.鋼拱架變形的預防和處理

大變形段圍巖極不穩定，易出現拱頂和邊墻拱架變形的情況。為了保證圍巖的穩定，邊墻拱架變形時采用增加8米自進式錨桿加固并注漿，梅花型布置。拱頂拱架變形采用增加支護參數，在原有拱架中間再架設1榀拱架，打系統錨桿，再進行混凝土的噴射，減輕了既有拱架的變形。以上初支增加支護參數后，及時進行仰拱和襯砌的施工，保證施工安全。

（三）超前地質預報及圍巖量測：

為了動態的監控整個施工過程，施工組織設計強調必須在施工時做好超前地質預報工作。超前地質預報內容主要包括：

1.預測、預報地質條件變化及其對施工的影響。

2.斷層或不穩定巖層預測、預報。

3.涌水（涌水地點、涌水量大小、地下水泥砂含量等）預測、預報。

4.其它不良地質狀況預測、預報。

泥巴山隧道主要采用TSP、瞬變電磁儀法及超前鉆孔三種方法進行超前地質預報，預報成果顯示，變形段的圍巖破碎不均，巖體完整性較差，風化嚴重，含水量大，易受地下水的不良作用，據施工過程中揭示的地質情況顯示，地質預測準確率達到了85%，有效地為隧道施工探明地質情況，為施工方法和結構參數的確定提供了準確依據，避免了由于變形可能產生的安全事故發生，確保了施工順利進行。

（四）圍巖量測

根據施工情況，每5米布設一組變形觀測斷面，進行跟蹤施工的實時變形觀測，并將觀測結果及時反饋到施工中，根據反饋信息調整開挖方案和支護參數。

根據以上監測結果，初期支護閉合后所有的變形均在設計要求范圍之內。從施工角度分析，及時施做仰拱、二次襯砌閉合成環，是抑制變形、確保安全的關鍵。

（五）施工中應注意事項：

隧道穿越軟弱變形段施工時，應注意以下幾點：

1.采用三臺階法施工，臺階長度不超過5米，三臺階長度以不大于15米為宜；

2.盡量減少工序間相互干擾，使各工序平行作業，縮短施工時間，加快進度；

3.超前支護必須嚴格按照設計方案到位；

4.自進式長錨桿主動約束洞周變形；

5.仰拱和襯砌必須緊跟掌子面，仰拱距掌子面距離不得大于25米，必要時跟至下臺階，襯砌與掌子面距離控制在70米以內。

通過采取以上措施，有效地控制了圍巖-支護體系的變形，保證了隧道結構體系的穩定和施工安全。

結論：

變形段圍巖隧道的施工，關鍵在于超前支護和側向軟巖加固注漿的控制，施工時還要特別注意開挖支護的時效性和超前預報、監控量測的信息反饋，及時調整支護參數，仰拱、襯砌及時施做，盡早成環，約束圍巖變形。從施工情況分析，變形段初期支護及二襯穩定，變形在允許范圍之內，變形段施工月進度達到90米，由此可見，上述的施工方案是科學、合理的。

參考文獻

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