隧道穿越軟弱破碎夾層施工工藝

許利偉

(中鐵十五局集團第五工程有限公司 天津 300131)

1 工程概況

赤嶺隧道是山嶺隧道，左右分離式，主線采用雙向六車道高速公路技術標準，設計速度為100 km/h，左線起迄ZK84+034～ZK85+550，長1 516 m，右線起迄K83+917～K85+635，長1 718 m，最大埋深320 m。設1個車行、2個人行橫通道。屬長大隧道。屬于構造剝蝕中低山地貌區，山體整體植被茂密，地表高程為200～640 m。洞身段山坡面整體向南傾，發育有多處陡坎峭壁，順坡發育多條小型沖溝。

2 工藝原理

通過超前注漿小導管可對圍巖頂部形成加固圈，提高圍巖自身結構穩定度和初步止水；全斷面徑向注漿進行堵水加固，提高圍巖自身強度，有效防治地質災害的產生和底板濅水。正臺階法開挖較少圍巖變形，達到封堵滲水和減少變形的目的，使隧道施工安全通過圍巖破碎、節理發育的泥沙夾層段。

3 施工工藝及操作要點

3.1 工藝流程

超前地質預報，確定施工方案→形成拱部加固圈→正臺階法開挖→全斷面徑向注漿→二次襯砌。

3.2 操作要點

3.2.1 超前地質預報

在施工掌子面距離富水軟弱段25 m左右采用TSP-203系統進行長距離地質預報（20～200 m），在距離掌子面5 m左右進行超前鉆孔探水，認真作好地質描述和監控量測，及時形成地質描述資料，上報設計和建設單位，根據設計單位反饋建議確定施工方案。

3.2.2 形成拱部加固圈

形成拱部加固圈就是通過超前小導管配合水泥－水玻璃雙液漿在拱部120°范圍周邊圍巖形成一定強度和厚度的加固拱盔，從而提高周邊圍巖自承能力和穩定性。超前小導管φ42、長4.5 m，沿隧道拱部120°范圍的開挖輪廓線布置，環向間距35～45 cm，以10～15°的外插角實施?？紤]鋼架間距和搭接長度，按照3 m每環布置，預留搭接長度1.5 m。使用YZB-120/7型液壓泵壓注雙液漿（按1:0.8的水泥－水玻璃試配實施）。

3.2.2.1 超前小導管施工

小導管施工采用英格索蘭單臂鉆機鉆孔，輔助壓入法。施工工序如下：

（1）找頂封閉。為確保注漿安全與效果，先對開挖巖面進行找頂，清理孤危石，采用厚度3～5 cm的C25噴砼封閉掌子面，用作止漿墻。小導管安裝完畢，用錨固劑對小導管臨空面進行封堵，確保在注漿過程中不外漏。

（2）放樣鉆孔。用斷面儀配合放樣小導管設計位置，用紅油漆做出放樣標記。鉆孔應保持勻速，特別是鉆頭通過孤石、夾層時，應放慢鉆進速度，避免發生卡鉆現象。鉆進過程中經常用測斜儀校正位置，根據鉆進的情況判斷成孔效果，及時處理鉆進過程中出現的問題。

（3）清孔驗孔。用高壓風管對準小導管口往里送風，借助高壓風清理孔底虛渣，用經緯儀、測斜儀等檢查孔深，傾角等。

（4）制安小導管。在鋼管上按照15 cm的間距梅花布置出漿孔，并在尾部留置不小于100 cm的止漿段。小導管安裝用直壓入法，必要時可在尾部加焊鋼板用器具輔助壓入。

（5）壓注漿液。采用YZB-120/7型壓漿泵將漿液壓入小導管，采用兩次間歇進行。首次注漿可適當減小水灰比，增加水玻璃摻量，注漿壓力控制在0.5～ 1.2 MPa之間，當相鄰孔眼有漿液流出時即結束首次注漿。間歇3～5 個小時后，進行二次高壓注漿，高壓注漿壓力應在1.2～2.0 MPa之間，當進漿量小于20L/10 min 時可結束注漿工作。若注漿量超限，未達到壓力要求，應調整漿液濃度繼續注漿，直至達到注漿標準，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均被漿液充填，可停止壓注。

3.2.3 正臺階法開挖

開挖以“短進尺、強支護、早封閉”的原則進行，采用正臺階法。上臺階開挖高度5.2 m，開挖進尺結合鋼架間距控制在1.0～2.0 m；下臺階開挖高度3.0 m，左右交叉進行，進尺結合鋼架間距控制在1.0～2.0 m。兩個臺階縱向距離基本保持在5～10 m，以利于早落底快封閉。開挖以后盡量減少圍巖暴露時間，迅速進行噴錨支護，及時量測監控。施工工藝見圖1。

圖1 正臺階法施工順序圖

施工工藝：上臺階開挖①，對拱部進行初期支護Ⅰ；在開挖左右兩側圍巖之前，打牢固鎖腳錨桿，快速噴錨封閉，鎖住拱部支護支撐基礎；下臺階開挖②，下臺階兩邊墻處初期支護Ⅱ；仰拱、矮邊墻襯砌Ⅲ；全斷面拱部二次襯砌。

3.2.4 全斷面徑向注漿

全斷面徑向注漿又稱為后注漿法，主要是對開挖之后出現較大的滲漏水的情況進行再次壓漿堵漏，范圍是正洞開挖輪廓外5 m范圍，啟到防滲補漏作用。徑向注漿布置見圖2。

圖2 徑向注漿布置圖

開挖后發育的裂隙有集中水流出，首先埋軟式透水管將水流引至兩側排水溝，然后用快凝砼將原有出水口封堵。在距離出水口一定距離處，對出水裂隙鉆注漿孔，安裝注漿管，采用水泥漿進行注漿。

注漿小導管沿環向開挖輪廓線布置，環向間距100 cm，縱向間距100 cm。1#～29#小導管沿著徑向布置，30#～38#垂直于巖面。仰拱范圍內小導管預留30 cm埋設于仰拱二襯內，以發揮小導管的樁基作用。

注漿主要需注意以下事項：（1）參數：水灰比0.8～1.0，壓注壓力0.5～3.0 MPa。（2）注漿順序：按兩序孔進行，即跳孔跳排注單序孔，然后注剩下的二序孔，通過實施約束型注漿方式，實現擠壓密實堵水的目的。（3）效果檢查：徑向注漿結束后圍巖滲水速度不應超過3 m3/m.d。

3.2.5 監控量測

施工中重點對地質變化和支護效果觀察、地表沉降、拱頂下沉、周邊圍巖收斂、錨桿抗拔數據等進行量測和監控。地質變化和支護效果觀察同隧道開挖一起進行；拱頂下沉、兩組周邊圍巖收斂點在開挖完成后，迅速埋設，定時記錄（初始）讀數。通過對量測數據的分析，及時調整、修正支護設計參數及實施方案，為初支和襯砌等工序安排提供參考依據。

3.2.6 二次襯砌

依據監控量測結果和距離掌子面長度，及時進行二次襯砌施工。

4 質量、安全措施

4.1 質量措施

驗收執行《公路工程質量檢驗評定標準》JTG F80/1-2004標準，依據《公路隧道施工技術規范》（JTG F60--2009）進行技術指導，現場安排隧道工程師和質檢工程師現場指導施工，嚴格按照PDCA循環模式進行質量控制。操作中嚴格責任到人、獎優罰劣，對不合格的施工工序和成果進行返工處理。

4.2 安全措施

建立健全安全生產保證體系，逐級簽訂安全包保責任狀，達到全員參與，全面管理的目的。施工中重點對安全教育、交底、技能培訓、防護用品、火工品使用、用電、設備完好率等方面進行控制。

5 結語

赤嶺隧道泥沙軟弱夾層，圍巖為全～強風化石灰巖，較破碎、裂隙水受地表水補給豐富，夾層段泥沙巖混合，隧道內水量集中且易與地表水田灌溉等水系連通。因此在施工處理過程中，抓住巖層漏水、破碎的地質原因，采取超前小導管雙液注漿和全斷面徑向注漿進行封堵止水，取得了止水明顯效果，整個實施過程安全順利。根據注漿前后的滲水情況的變化,充分驗證了超前小導管雙液注漿結合徑向注漿聯合作用形成的防滲圍巖圈是保證隧道軟弱破碎等富水區達到止水目的的重要手段。