大斷面復雜地層施工技術分析

劉亞楓

（四川公路橋梁建設集團有限公司機械化施工分公司， 四川 雙流 610200）

1 案例工程基本概況

峨眉至漢源高速公路2-7 項目大峽谷隧道出口位于烏斯河對面涼山自治州甘洛縣烏史大橋鄉(xiāng)爾苦灘村邊苦灘溝右岸機耕道邊坡上，主線左線長度為6169m、主線右線長度為6170m，最大埋深分別為1944m 和1932m。洞門形式為端墻式，隧道共設車行橫通道6 個，人行橫通道7 個。隧道設置一座斜井，斜井樁號為BSK0+000-BSK2+046，長度為2046m，后變更為BSK0+000-BSK2+120，長度為2120m，斜井底部設置一座地下風機房。隧道地質條件復雜，包含巖溶、水平圍巖、巖爆、斷層、大變形等多種不良地質。大峽谷險道長12.1km,其中白云巖段落長達10km,為目前省內最長巖溶地質隧道，考慮局部存在溶蝕管道和大泉的不確定性。白云巖性質：巖體破碎或較破碎，呈水平狀，碎裂鑲嵌結構，洞頂易沿層面掉落，正常段落以滴水為主，相對破碎段落呈小雨狀，溶蝕發(fā)育段落呈股狀出水。本隧道大斷面施工段落埋深約1900m，且隧道軸線與區(qū)域構造線小角度相交，極易出現(xiàn)高地應力現(xiàn)象，以弱～中等巖爆為主，可能出現(xiàn)強巖爆。本段交通轉換帶巖體屬于完整硬質巖類。

2 大斷面復雜地層隧道施工技術分析

2.1 富水帶施工技術分析

富水區(qū)域會嚴重影響到隧道施工的質量和安全性，需要采取針對性的措施加強施工質量。

①滲水的有效處理。若是隧道出現(xiàn)了一定量的滴水或者滲水問題，為了避免滲水會造成粉砂巖以及炭質泥巖發(fā)生軟化而影響到其強度，在隧道開挖完成之后要馬上進行噴射砼（一般控制在4-6cm 范圍），同時采取錨桿和掛網支護等措施來進行圍巖的封閉，從而大大降低圍巖受到風化的影響，同時可以進一步提升后期圍巖的觀測頻率，根據(jù)具體的監(jiān)視結果實施二次鋼筋混凝土施工；

②線狀水流以及集中水流施工技術分析。在大斷面復雜地層隧道開挖之后會出現(xiàn)非常明顯的水流或者線狀水流，嚴重影響到正常施工。一旦出現(xiàn)散狀水流，那么在進行噴射砼之前要通過防水板實施集中引水，之后通過HPDE 管將其集中引排到隧道邊墻排水溝內，避免影響正常施工；若是出現(xiàn)集中性水流，那么在進行噴射砼之前要在出水點之前設置Ω型的彈簧排水管，將其和已有縱向排水管緊密相連，完成水流的引流。

2.2 巖質泥巖和粉砂巖的施工技術分析

①富水區(qū)域的施工技術。首先，要按照隧道工程具體特性進行預先規(guī)劃，保證不會由于涌水、突水匯積等造成隧道圍巖地質條件的惡化。在隧道施工過程中，要按照事先設定的最大涌水量進行水量的動態(tài)監(jiān)測，通過量水堰等形式進行動態(tài)調整設備以及開挖積水井，最大程度降低由于涌水而造成不良地質圍巖區(qū)域拱腳浸泡的問題；其次，對于富水區(qū)域軟弱圍巖來說，不但要通過雙液帷幕注漿方式進行施工，同時對于強度相對較低的圍巖要通過臺階法進行開挖，之后通過機械開挖方式或者弱震淺孔爆破方式進行施工，嚴格遵照“短進尺、弱爆破”的原則來進行施工；最后，完成了隧道的開挖支護施工之后，要按照水平收斂和拱頂沉降監(jiān)測結果，在隧道圍巖穩(wěn)定之后馬上進行仰拱和二次鋼筋混凝土的襯砌，最大程度上確保隧道施工的安全性，避免出現(xiàn)隧道關門等危險事故。

②無水區(qū)域的施工技術。在充分參考施工現(xiàn)場圍巖的完整性以及巖石堅硬程度的情況下，對于無水區(qū)域進行施工主要采取的是光面爆破工藝來進行。需要注意的是，要有效控制爆破周邊眼之間的距離≤45cm，一般情況下要保證抵抗線距離=1-1.2 倍周邊眼間距，同時要控制進尺量為兩榀鋼架或者≤2m 縱向開挖間距。為了能夠實現(xiàn)有效爆破，需要將周邊眼設置成為間隔不連續(xù)耦合裝藥結構，在進行光面爆破時可以通過毫秒雷管電力起爆的方式來進行。

2.3 隧道變形控制技術分析

因為隧道存在著炭質泥巖以及粉質砂巖，所以一旦受到水分的侵入就容易發(fā)生膨脹、軟化等問題，強度會發(fā)生較大的下降。一旦隧道的初期支護存在著比較顯著的變形或者其水平收斂＞2mm，可以采取下述幾種方式進行隧道變形的控制，避免造成隧道塌方、掉拱以及隧道關門等事故。

①一旦隧道發(fā)生變形，那么要馬上恢復并增強收斂觀測和拱頂沉降觀測頻率，要保證≥2-3 次/天。同時要對數(shù)據(jù)進行及時的整理分析，從而為后續(xù)防止塌方、偏幫、掉拱等提供相應參考依據(jù)；

②若是隧道發(fā)生局部變形的問題，那么可以通過化學藥卷錨桿輔以鋼筋網，之后通過和設計同樣的等級的混凝土進行噴射，能夠避免圍巖變形的擴展，最后要通過二襯施工來限制隧道的進一步變形；

③若是隧道發(fā)生偏幫而造成巖體順層滑動或者拱腰出現(xiàn)V 字形塌腔時，可以在較為穩(wěn)定的圍巖周邊增設化學藥卷錨桿，之后根據(jù)塌腔的范圍進行鋼筋網的掛設，可以通過焊接的方式和錨桿固定，之后通過和設計同樣的等級的混凝土進行噴射，能夠避免圍巖變形的進一步擴展，同時要增強隧道拱頂沉降觀測以及水平收斂觀測。

2.4 巖溶巖爆地質的施工技術措施

①巖溶的處理措施。對于較小型巖溶來說，可以通過洞內整治措施進行控制，利用超前措施實現(xiàn)提前填充并固結巖溶的效果，并且更改開挖方式可以有效防止圍巖失穩(wěn)問題；對于中小型巖溶來說，可以通過加強工程措施進行治理。例如可以對隧道地表采取預加固（分工層或者巖層，通過高壓旋噴樁或者鉆孔注漿的方式），隧道施工過程中可以利用設計變更來更改隧道胃炎級別、增強工法和支護參數(shù)，提前采用30m 帷幕注漿，3m 或者5m 超前周邊預注漿，采用三臺階臨時仰拱、四步或者六步法，洞身超前長管棚，雙層小導管等措施；對于較大的巖溶需要采取地表預注漿固結和洞身帷幕注漿的方式進行控制。

②巖爆地段的防護措施。在巖爆段開挖之前要加強巖爆類型、規(guī)模、具體位置等資料的收集，事先進行預報，提前做好巖爆防治準備；巖爆區(qū)域開挖后第一時間向掌子面及洞壁噴灑高壓水用于降溫除塵，同時濕潤巖面，提升圍巖的塑性，能夠有效降低巖爆強烈程度；要針對施工區(qū)域的具體情況加強施工打眼臺車的改造，在臺車上面和側方設立鋼筋防護網。鉆眼施工過程中一定要在掌子面位置設立鋼筋防護網，從而保證施工人員的安全性。

為了降低巖爆的危害，可以在洞內開挖之前以及開挖之后對圍巖實施支護，能夠有效改善應力大小和分布情況，同時能夠將洞室周圍巖體從平面應力轉變?yōu)榭臻g應力，有效降低巖爆危害。若是發(fā)生較輕的巖爆，首先要洞壁和掌子面的危巖清理掉，之后噴射3cm 厚混凝土實施封閉圍巖。初噴完成后實施錨桿掛網支護，在拱部掛鋼筋網后進行二次噴射混凝土；若是發(fā)生中等巖爆，支護方式和輕微巖爆相同，不同的是在掛網之后在錨桿外露端頭焊接鋼筋進行加固后再進行二次噴射混凝土。

3 結束語

本文主要以峨眉至漢源高速公路2-7 項目為例分析了大斷面復雜地層施工技術相關內容，通過本文的介紹能夠對大斷面復雜地層隧道施工提供相應參考以及幫助，對于推動公路工程發(fā)展具有現(xiàn)實意義。