淺談全強風化花崗巖地層隧道施工難點及防護

劉大偉

（中國鐵路昆明局集團有限公司滇西鐵路建設指揮部，云南大理 671000）

1 工程概況

勐麻1#隧道項目位于我國云貴高原西南部地區，隧道全長達到了2328m，隧道洞身最大埋深174m，最小埋深6m?？v向設計為人字坡，變坡點在DK202+200 處。在坡度方面，由+4‰增長到+16‰。具體施工期間，將隧道分為兩個施工區：進口區、出口區，隧道進口、出口均采用明洞門。其中，進口采用的是雙耳墻形式，出口采用的是單壓形式。進洞口與南令河大橋相連，出洞口與回龍河大橋相接。其中，圖1 為隧道工程施工現場圖。

圖1 隧道施工現場

2 工程地質與水文狀況分析

勘測資料表明，該隧道的圍巖級別屬于Ⅴ級。由于工程現場位于歐亞板塊和印度板塊的相交位置處，在受到板塊碰撞作用的影響下，工程現場的構造形跡相對復雜，并且存在著強烈的沉積作用以及巖漿活動、變質作用，場地區域構造主要是下南來斷裂、半坡橫斷裂。①半坡橫斷裂為逆斷層，向北東向延伸3.2km，斷裂傾向北西，傾角45°，斷裂帶的寬度達到了10m，有石英脈相伴產出。走向N45°E，傾向NW，該距離場地最小距離2.4km。②下南來斷層向北西向延伸3.2km，斷裂傾向向北東，傾角介于25°～66°之間。勘測工作發現，隧道周圍巖體存在著明顯的壓碎、褪化現象，并且分布著平行裂面，填充物質主要以石英脈和斷層泥壓碎巖為主，裂面呈現出舒緩的波狀，其走向為N28°W，傾向NE，裂面距離場地最小距離1.5km。線路主要經過印支期侵入體（γm51）黑云混合花鋼巖、二長混合花崗巖。受構造及風化影響，節理裂隙發育，風化嚴重。③在施工區域范圍內，地表分布著南町河，屬怒江水系河流，受降雨控制，水位變化較大，由南向北流全長311km。分布于隧道進出口及洞身上主要河流有南令河、回龍河等，河流均由東往西流，并流入南淀河，勘測期間為雨季，水面寬為3～8m，水深介于0.1～1.5m，流量主要在0.2-1m3/s 之間。在受到大氣降水與基巖裂隙水的影響下，河流中常年有流水，但流量隨季節性變化明顯。地表水對混凝土結構無侵蝕性。

3 施工難點分析

首先，在本隧道項目中，圍巖級別屬于V 級，隧道的進口、出口段主要以粉質黏土層與全風化層為主，土層的覆蓋深度較厚，邊坡容易出現失穩問題。其次，由于圍巖的等級較低，因而施工期間的支護工作難度較大，施工區域的地質環境較為特殊，施工時存在著較大的安全風險。此外，本工程施工的重難點主要體現在施工過程中可能發生圍巖失穩等地質災害。另外，隧道在穿越斷層破碎帶期間，可能引發塌方問題。

3.1 邊坡失穩

相比于其他巖層結構而言，全強風化花崗巖中含有較多的云母，使得土體結構的松散性大大提高。同時，全強風化花崗巖的水穩性相對較差，因而極容易引發邊坡失穩問題。此外，邊坡巖土體主要處于受壓狀態，不存在應力集中現象。在受到開挖施工的影響下，巖體將受到不同程度的擾動，隨著擾動區域的不斷增大，邊坡巖土體無法繼續維持原來的穩定狀態，因而容易引發滑坡等問題。鑒于此，隧道施工過程中要盡可能降低開挖擾動效應，并及時做好支護工作。

3.2 坍塌、冒頂問題

大量工程實踐表明，在開展隧道項目施工期間，如果施工現場的花崗巖處于全強風化的狀態，那么將對隧道施工產生極為不利的影響。受全強風化作用的影響，圍巖結構呈現出砂土狀，其穩定性大大降低。如果圍巖中的含水量較少，那么在圍巖開挖期間容易引發滑塌問題。但是，隨著施工現場的含水量的不斷增大，在受到圍巖蠕變特性的影響下，變形控制難度將大大增加，并且會給施工環節帶來極大的風險。另外，由于花崗巖較為致密，滲透系數相對較，因而還會對注漿加固工作帶來一定的不便。在進行勐麻1#隧道施工時，掌子面出現了大范圍的坍塌，變形問題。

4 全強風化花崗巖地層隧道施工防護措施分析

4.1 采用光面爆破，加強對超欠挖問題的控制

①爆破期間通過對隧道巖性結構以及圍巖級別做出分析之后，最終決定采用光面爆破技術進行施工。每一循環爆破工作之后，對本次的爆破效果做出深入的分析，并結合爆破效果對爆破參數做出合理的調整。需要注意的是，爆破過程中應確保輪廓的圓順效果，防止超挖、欠挖等問題的發生。②為避免施工期間出現超欠挖問題，主要采取了以下措施：首先，嚴格落實定人、定崗、定責機制，將各項施工責任嚴格落實到個人。同時，建立了相應的獎罰機制，提高爆破作業的管理質量。其次，在每一循環爆破開始之前，要嚴格做好掌子面的測量放線工作，對于開挖的輪廓線進行明確的標注，并對炮眼位置進行嚴格把控。

4.2 加強襯砌施工質量管控

在本隧道工程中，二次襯砌的仰拱、邊墻以及拱頂位置處，主要采用防水耐腐混凝土進行施工。具體施工期間，用到了12m 襯砌臺車，并對其進行整體澆筑。工程中所使用的混凝土主要來自拌合站的集中拌合，并根據施工需求輸送到相應的澆筑地點。之后，再利用泵送裝置將混凝土泵入到襯砌臺車模板內。測量發現，本工程中襯砌結構的變形量達到了預計總量的80%以上，變形速率也存在逐步減緩的發展趨勢。通過做好襯砌施工質量的管控，能夠有效防止坍塌、突泥突水等問題的發生。施工環節中，應重點注意以下問題：首先，施工之前要對襯砌臺車進行準確的定位，確保隧道中線位置和襯砌臺車的中線位置保持一致。之后，要做好拱墻模板的固定工作。此外，還要對基底存在的雜物、積水以及浮碴等物質進行清理。混凝土澆筑期間，要嚴格遵循“自下而上、先墻后拱”的原則進行澆筑，并且要提高澆筑過程的對稱效果。為避免混凝土發生離析等問題，施工時要將混凝土的傾落高度控制在2m 以內。如果傾落高度超過了2m，要使用專門的滑槽、串筒等工具，使混凝土順利的被輸送到預留的孔口處。另外，為提高混凝土澆筑環節的密實效果，使用了高頻振搗器對混凝土進行振搗。當混凝土的強度達到2.5MPa，就可以著手開展脫模工作。脫模之后，要利用噴霧灑水的養護方式對混凝土養護14d。其中，圖2 為襯砌結構示意圖。

圖2 襯砌結構

4.3 超前地質預報

通過做好超前地質預報，可以為施工方案與相關防治措施的制定提供重要依據。在本隧道項目的施工期間，對重點地段進行了超前地質預報，主要采用的方法為超前鉆探、地質素描。具體實施過程中，首先對設計工作反映出的不良地質地段，提前做好前方50m 的探測。探測時用到了TSP203 型號的地震波探測儀。一方面，在開展超前水平鉆孔工作時，在每個斷面布置了五個孔，并從其中的一個鉆孔中鉆取巖芯。超前水平鉆孔每30m 循環一次，每次循環搭接的長度控制為5m。另一方面，每掘進循環一次，就進行一次地質素描。這一過程中，主要用到的設備是地質雷達。此外，通過對幾種不同的探測手段進行綜合應用，并對探測結果做出綜合性的分析與驗證，進而為施工工作提供相應的建議。合理開展超前地質預報，對于坍塌、冒頂等問題的預防和治理發揮了重要的作用。

4.4 防水施工技術措施

隧道襯砌結構存在著不同程度的滲漏水問題，這主要是由于地下水的處理方法不合理，并且襯砌結構的質量不達標。施工時按照要求采取了一級防水標準，具體的應對措施如下：①積極做好洞口、洞頂排水。根據設計要求，施工期間在洞口、洞頂地表位置處修建了排導水溝，進而確保排水環節的暢通性。為有效解決地表水的下滲問題，施工時對地表洞穴進行了封堵。②在襯砌結構的后面修筑了排導系統。在襯砌結構的后面設置環向、縱向排水盲管，并對排水盲管的間距進行了嚴格把控。③提高防水層的施工質量。施工環節中所選用的專業防水材料均滿足質量要求。防水板施工期間使用了無釘鋪設施工工藝，鋪設之前對錨桿頭等相關雜物進行了全面的清理。對于防水板接頭位置的處理，采用的是雙縫焊接的方式。

4.5 變形控制技術措施

首先，施工期間對開挖循環進尺進行了嚴格的管理，進尺長度不能超過2m。同時，縮短了臺階的長度，施工時臺階長度不能大于洞徑。其次，加強施工測量工作，對二襯混凝土的施工時間進行嚴格控制，防止圍巖變形所引發的開挖斷面變小的問題。此外，斷面開挖過程中要適當增大斷面的尺寸，預留相應的變形量。

5 結束語

在進行全強風化花崗巖地段的隧道工程施工工作時，圍巖主要呈現砂土狀，其穩定性較差、強度較低，因而圍巖變形控制有著一定的難度，施工風險相對較高。具體施工環節中，要加強對各項防護措施的應用，避免出現坍塌、邊坡失穩等問題。