關于隧道淺埋及軟弱圍巖輔助措施施工技術的探討

黃斌才

中鐵十六局集團第一工程有限公司

關于隧道淺埋及軟弱圍巖輔助措施施工技術的探討

黃斌才

中鐵十六局集團第一工程有限公司

隧道施工中,經常需通過淺埋或軟弱圍巖段，施工難度大，技術要求高，除了按設計方法進行開挖外，則需通過超前支護與錨噴支護施工使圍巖能緊密結合在一起共同承受應力變形,進而達到圍巖穩定的效果。淺埋及軟弱圍巖段通過運用超前長管棚、小導管均應與型鋼鋼架達成整體,才可有效發揮聯合支護保障作用。

淺埋；軟弱圍巖隧道；輔助措施；探討

1 前言

對于淺埋及軟弱圍巖隧道施工,除了考慮圍巖較差外，還需做好以下幾點:首先施工前應制定詳細可行的施工方案,做到盡量減少因圍巖差而產生坍塌等不良地質災害的發生，避免對隧道施工造成不必要的損失。再者隧道開挖要符合一定的原則，需符合超前支護、短進尺、弱爆破、勤量測、強支護、重排水的要求，以便實現保護圍巖,控制圍巖松動,穩定掌子面、根據實際情況及時做到閉合[1]。下面就通過以下施工案例，探索隧道洞口段及淺埋段輔助施工措施怎樣才能更好的為開挖施工服務。

2 工程概況

廈蓉高速擴建工程中九峰隧道位于福建省新羅區縣曹溪鎮馬坑村西部,隧道進口左洞里程ZK136+428,右洞里程YK136+327,出口左洞里程ZK141+103,右洞里程YK141+103,隧道左洞全長4675m,右洞全長4776m，本合同段施工進口段，里程為進口左洞里程ZK136+428～ZK139+224.44,右洞里程YK136+327～YK139+200,左洞全長2796.44m,右洞全長2873m，-1.06%的下坡施工。隧道所處位置地形環境較為復雜，屬構造-剝蝕低山地貌,自然坡度大致為25～30°，局部達到了35～45°,山脊頂較為平整，植被發育。該隧道為三車道公路山嶺隧道,斷面開挖尺寸寬*高=14.84m*9.26m。

3 工程地質與水文地質

隧址區處于我國著名的巨型新華夏系第二個隆起帶與南嶺緯向復雜構造帶的復合部位，閩西南拗陷帶東部。受區域地質構造影響，進口及洞身斷層發育地段建后期侵入的花崗巖體分布。同時根據鉆探資料顯示,本合同段內左洞里程ZK136+428～ZK139+224.44,右洞里程YK136+327～YK139+200,共存在8條斷裂構造帶，斷裂的表現為擠壓破碎，應力中心多件糜棱巖化，其中斷層編號為F4-1、F4-2、F4-3、F4-42 F4-5、F4-5A F4-6、F4-7。淺埋段為洞口段和右洞一與隧道斜交的溝谷,交角為35°左右,其中洞口屬于正交進洞，洞口形式采用削竹式，成洞面洞頂最小覆蓋層厚度左洞為1.5m,右洞為1.8m。洞口段及淺埋段位于坡積土、全～強風化的花崗巖，側壁圍巖為全～中風化花崗巖，呈散體狀-破裂結構，地下水主要為基巖風化層孔隙裂隙水，富水性一般，水量一般自穩能力差,側壁和拱部易塌方。右洞淺埋段該上覆土層最薄處僅有9m，上方由農田，常有山澗水流淌。

4 施工工藝流程

4.1 ZDK-1支護應用案例

九峰隧道進口洞口段圍巖較差且處于淺埋覆蓋層中，按設計支護類型為ZDK-1，初期支護采用噴、錨、網、鋼支撐支護，采取Φ25中空注漿錨桿，長度4m，環向間距1.0m,縱向間距1.0m，呈梅花形布置，采用Φ6鋼筋網，網格20*20cm,采用I22b型鋼鋼支撐，縱向間距0.50m，二襯采用C30防水砼，為保證施工安全,洞口段施工采用雙側壁法施工工藝進洞同時輔助措施采用F1(b)型，即采用直徑108mm大管棚施工，總根數為43根，環向間距為50cm,施工長度為25米，外插角要求鋼管軸線與襯砌外緣線夾角1～3°。采用雙側壁導坑法開挖施工，先護后挖。在爆破時應減小對周圍巖石的影響，應對其進行初次支護，施工時結合實際情況對淺埋軟弱圍巖不良地段進行分析勘察，以便于對地表能夠進行有效的控制，使掌子面能夠達到穩定，保證施工的安全。

洞口段施工時，首先在套拱施工前，要求測量人員對預埋空位進行精準定位，并調整好角度。在不增加施工成本、符合相關規范要求的情況下，超前大管棚施工采用鉆機進行鉆孔時，無孔鋼管鉆孔軸線和襯砌外援線夾角取最小值1°，鋼花管鉆孔角度取最大值3°，通過壓注水泥漿液，使得鋼花管能更好的、更大范圍的與圍巖、無孔鋼管進行更加有效的形成一個整體骨架，增加了開挖過程中施工的安全性。

4.2 Z5-1支護應用案例

九峰隧道進口淺埋段施工圍巖較差且處于淺埋覆蓋層中，覆蓋層厚度最大為15m左右，覆蓋層厚度最小為8.5m，施工里程長度為40m。按設計支護類型為Z5-1，初期支護采用噴、錨、網、鋼支撐支護，錨桿采取Φ25中空注漿錨桿，長度4m，環向間距1.0m,縱向間距1.0m，呈梅花形布置，采用Φ6鋼筋網，網格20*20cm,采用I22b型鋼鋼支撐，縱向間距0.70m，二襯采用C30防水砼，仰拱采用C30普通砼，為保證施工安全,淺埋段施工采用三臺階法進洞同時輔助采用F2-1型超前鋼管施工，鋼管長度為5m，導管環向間距為50cm,水平搭接不大于280cm，外插角為15°，施工長度為整段淺埋段，其中小導管布置圖如圖2所示。采用三臺階導坑法開挖施工，通常是將斷面劃分為三部分，上中下內外側，方便機械設備的施工與支護措施，因三臺階導坑法是在上中下臺階同時開展施工，能夠確保系統錨桿的質量，對開挖工作能夠進行有效的控制，在具體的施工過程中下臺階與中臺階需要保持十米左右，中臺階與上臺階需要保持在十米距離，運用三臺階導坑法施工范圍較大，較為方便。

圖2 小導管施工圖

淺埋段施工時，首先在超前鋼管施工前，要求測量人員對鋼管位置進行精準定位，并調整好角度。在不增加施工成本、符合相關規范要求的情況下，超前鋼管施工采用鉆機進行鉆孔時，編號為單數的超前鋼管鉆孔軸線和襯砌外援線夾角取最小值10°，編號為雙數的超前鋼管鉆孔軸線和襯砌外援線夾角取最小值15°，通過壓注水泥漿液，使得超前導管能與圍巖進行更加有效的形成一個整體骨架，增加了開挖過程中施工的安全性。

通過以上案列，在參照相關施工技術要求的情況下進行施工，能更加快速便捷的增加施工進度和安全性。在施工中發現，在淺埋及軟弱圍巖段即破碎松散巖體中超前鉆孔,通過調整角度打入小導管或管棚并壓注具有膠凝性質的漿液,在注漿作業中，根據自下而上的基本要求來進行，首先應將注漿混合器連接到孔口管中開展洗孔試壓，將其中的雜物巖石渣進行清理，保證注漿通道的流通，開始注漿的過程中在斷層帶的圍巖周圍首先加入水泥漿，等待五分鐘之后，將雙漿液注入其中，還應對注漿量進行控制，開挖過程中不易出現超挖現場，支護輪廓較圓順，同時進口段屬反坡施工，在施工時注意排水，減少軟弱圍巖因水的影響而產生圍巖不穩現象，減少坍塌等事故的發生[2]。加強圍巖監測，對地面以及洞內進行有效的量側，實行數字化監督，在開挖工作與支護工作結束后，對拱頂下沉與拱腰等情況及時做好防控，還應對隧道底層凸起以及格柵鋼架應力加強量測。對地表下沉，物體移動做好數據統計工作，加快襯砌施工[3]。該段隧道均采用安置雙層鋼筋,混凝土為C30泵送混凝土,采取行走式全液壓襯砌臺車襯砌。二次襯砌混凝土澆筑時間選擇隧道二次襯砌必須在圍巖和初期支護結構基本穩定，現場情況為洞口段進洞50m后開始施做二襯，V及圍巖掌子面距離二襯不超過60m。按照盡早封閉為原則進行施工。

5 結論

在不增加施工成本條件下，通過調整輔助措施的施工角度，能更加有效、更大范圍的對圍巖周邊進行加固，使得隧道開挖輪廓能夠更加圓順，減少了超欠挖所增加的施工成本，加快施工進度。在此提出以下幾條意見供各位同仁參考：1、淺埋、軟弱圍巖施工采取預留核心土開挖措施,首先應沿隧道輪廓線進行開挖，待錨噴支護工作進行到一定的程度之后，再對核心土采取挖掘；2、管棚和導管注漿壓力為0.5～1.0Mpa，當壓力穩定后需穩壓2分鐘；3、隧道支護完后，需加強圍巖監控量測；4、洞內排水需及時排出，減少水對圍巖穩定性的影響；5、待初期支護基本穩定后，及時施工襯砌，使應力能通過襯砌來減少應力變形，加強圍巖穩定性。

[1]蘇肖康.基于鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工工藝研究[J].科技創新導報,2014(30):23～23.

[2]譚崳華.鐵路隧道軟弱圍巖淺埋段的施工工藝分析[J].黑龍江交通科技,2014(11):135～136.

[3]杜雁鵬.隧道偏壓和淺埋及軟弱圍巖段的施工技術探討[J].工程技術(引文版),2017(1):152～153.