大斷面富水白堊系砂巖隧道施工技術

王 亮

（中鐵十七局第二工程有限公司，陜西西安 710043）

0 引言

富水白堊系富水砂巖泥質松散，膠結程度低，遇到水流時很容易受到影響成為淤泥，導致施工難以進行。受到富水白堊系砂巖的干擾，在實際施工過程中，增加了多個斜井、豎井，但依然無法很好地解決泥沙問題，而且大大增加了施工成本，阻礙了施工進度。對此，需要遵循“超前降水、輔助注漿、加強支護”的施工工藝，同時，施工時也要根據施工地點的實際情況做好調整。

1 工程概況

某隧道所處底層地質組成主要為富水白堊系砂巖，隧道為兩座單線隧道，其中左隧道長5883 m，隧道進口與出口皆位于半徑1600 m 的曲線上，進口位置961.3 m，出口位置723.53 m，隧道中段1549.33 m 則位于半徑1604.2 m 的曲線上。

2 白堊系砂巖工程特點及施工中的問題

2.1 白堊系砂巖工程特點

白堊系下統洛河組砂巖為長石砂巖，該類砂巖主要呈薄層狀，且為斜層理，質地松散，極易崩潰，而整體巖層厚度很大。白堊系砂巖膠結程度很低，在遇到流水時容易被沖散垮塌，在地表時會受沖擊成深溝，而在空氣中很容易整體巖層崩裂，出現陡壁。白堊系砂巖質地極軟，受到強壓時很快崩潰。

2.2 施工中存在的問題

（1）在開挖隧道時，滲涌水現象出現頻繁，對于施工進度造成很大影響。由于施工地層主要為白堊系砂巖，質地松散抗壓能力差，隧道拱頂與拱腳皆與土層出現脫離，導致施工后工程質量降低。而且由于巖層易滲水，導致在施工時噴灌的混凝土受影響十分嚴重，與周圍巖層的粘合度降低，甚至有混凝土塊開始剝離脫落。這都導致施工進度被拖慢，施工成本大大增加，而工程質量無法保證。

（2）在完成混凝土的噴射作業后，滲涌水現象依然存在，地下水從初期支護表面滲出，導致隧道內部的施工地面泥濘不堪，阻礙了施工人員和施工設備的通行，施工也一度受到影響無法正常進行。

（3）在完成仰拱和二襯的施工后，由于砂巖滲水的問題，使隧道基地依然會出現因巖層松垮造成的沉降現象，給工程帶來很大的安全隱患。

3 施工技術

3.1 隧道洞口以及洞身施工

（1）進洞施工。進行隧道洞口施工時，提前做好洞口排水系統的準備工作，并且施工時段盡量避開降雨季節，以減少巖層質地對施工的影響。通常，隧道洞口的施工都從上至下進行，且施工時的支護采用分層開挖搭建。隧道仰坡與明洞同時施工，以提高施工整體進程。之后開始進洞施工，可以在開挖出的隧道斷面上架設鋼拱架以加固施工作業結構[1]。

（2）明洞施工。明洞施工時很容易因為巖層的滲水或沉降而出現施工問題，為此，應在施工前做好準備工作，開挖排水系統，做好引水工作。明洞的開挖一般由外而內進行，且開挖時并非一次性到底，通常采取分層的形式以便時刻做好支護。當開挖到設計標準高度時要進一步檢查隧道的基底是否滿足施工標準，確保沒有問題后可以開始架設支撐模板，綁扎鋼筋網，隨后開始澆筑混凝土。在確保澆筑完畢的混凝土達到施工標準要求后，對支撐好的拱圈搭設防水層。明洞回填工作一般以分層夯實的方式進行。

3.2 長短眼結合鉆爆法開挖施工

為減少隧道洞身周圍巖石對施工的影響，要降低施工時震動的程度，控制好施工開挖作業的頻率和強度，并采用長短眼結合鉆爆法施工，具體施工流程如下：

（1）設置2.4 m 每次開挖進尺。

（2）開挖設備使用風動鑿巖機，并且在開挖前搭建鉆孔臺架，以非電毫秒雷管微差起爆法進行爆破作業。

（3）施工階段做好責任分配與監督工作，做到責任分配到個人，時刻監督好施工人員、施工機械與施工位置，防止出現問題。

（4）爆破作業使用的炸藥選取巖石乳化炸藥，藥卷直徑32 mm，每卷炸藥卷的長度都是200 mm，重量恒定在0.2 kg。放置炸藥的槽眼為V 形，爆破材料為1～15 段非電毫秒雷管和塑料導爆管起爆。

（5）掏挖放置炸藥的槽眼要嚴格按照槽眼間距30～50 cm，周邊眼間距45～50 cm，輔助眼間距80～120 cm 的標準進行。

3.3 降排水

（1）超前泄水孔降水。在進行掌子面的鉆設時，很容易因為周圍巖層水量較大時發生滲涌水現象，導致施工質量受影響，施工進度減緩，施工成本大大增加。因此要在施工前先鉆設超前泄水孔以便進行降水排水。泄水孔的鉆設使用管棚機施工，鉆孔與掌子面互相垂直，孔深40 m，直徑127 mm。圖1 是孔位布置示意圖。

（2）掌子面流水引排。掌子面的工作面很容易產生積水，造成施工困難影響施工進度，所以要對掌子面進行排水作業。在掌子面上下兩側的拱腳部位布置臨時的排水溝渠，將掌子面的積水引流至提前準備好的集水處。臨時設置的排水溝呈梯形排列，下口寬30 cm，下口為上口兩倍寬度。排水溝使用挖機挖掘，溝底鋪設防水板[2]。

（3）初支背后流水。初期支護在搭建完畢后容易形成積水，一般在混凝土后。一般在初期支護拱腳處鉆設泄水孔，鉆孔深度為3 m，鉆孔完成后導入引水管排水。

（4）順坡排水。順坡排水主要依靠提前開挖好的排水溝來進行，通過掌子面的排水溝將水流引到集水井中，而集水井中的污水最后會引流至污水處理池做最后處理。

圖1 超前泄水孔孔位布置

（5）反坡排水。反坡排水比順坡排水難度大，主要依靠排水泵排水，根據隧道坡度排布水泵。

3.4 淤泥處理

側溝和集水井內的淤泥無法靠設備進行清理，必須依靠人工清理，其余部分需要人工配合清潔設備清理。

由于掌子面表面容易出現滲涌水現象，施工面的砂巖殘渣會被滲出的流水軟化形成淤泥，影響施工通道內人員與車輛的通行，導致施工受到影響。對此，一般采取回填碎石的方法，并且在厚約1 m 的碎石表面鋪設鋼板（圖2）。

圖2 已施工仰拱至下導之間道路回填示意

3.5 初支背后注漿

（1）由于砂巖層質地松散，在搭建完初期支護之后往往會出現支護背后巖層松垮的現象，為提高圍巖的強度和穩定性，需要對支護背后進行注漿作業。

（2）初護背后注漿要點：①時刻控制好注漿壓力，壓力過小注漿效果不佳，壓力過大會造成支護受力變形；②注漿管與初期支護接觸位置必須完全封閉，一旦出現空隙造成漏漿，注漿作業效果無法保證。

3.6 液壓棧橋仰拱及填充施工

仰拱處澆筑的混凝土澆筑完畢后，容易受到荷載壓力影響，導致其在未達到理想強度前產生形變，因此要對仰拱和填充的混凝土進行全幅澆筑。

進行大斷面隧道的施工時，必須時刻關注地質預報并且加強相關工作。地質預報依靠液壓鉆孔臺車獲取施工場地地質情況進行，通過鉆孔車的鉆挖及時了解開挖方向地質情況，避免出現工程事故。一般來說，鉆孔臺車的挖掘深度≤5 m，另外保留2.5 m 作為探水作業，防止開挖時出現突發性漏水滲水。施工時，如果出現突發性滲涌水現象，并且涌水量超過標準量，需要及時封堵[3]。

4 結束語

綜上所述，大斷面隧道施工是一個非常復雜、難度極高的過程，會遭遇各種問題。施工前，必須做好施工項目設計，提升施工技術，施工時做好監督和監測，保證工程的質量與效率，確保隧道施工建設順利完成。