分析拱石山隧道不良地質(zhì)區(qū)段開挖處治施工技術(shù)

羅磊

摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路建設(shè)得到了大力發(fā)展，隧道工程不可避免的在高等級公路中出現(xiàn)，隧道不良地質(zhì)區(qū)段開挖是一項(xiàng)艱巨的工程，安全對生產(chǎn)的影響至關(guān)重要。本文主要是結(jié)合工程實(shí)際，對隧道不良地質(zhì)區(qū)段開挖的施工工藝和施工方法做了簡要分析，以供同仁參考！

關(guān)鍵詞 ：公路；隧道；不良地質(zhì)區(qū)段；施工技術(shù)

1 地質(zhì)地貌及工程簡介

拱石山隧道位于云浮至陽江高速公路羅定至陽春段內(nèi)，隧道為分離式中隧道，左線總長為845m，右線總長為840m，隧道左線最大埋深約117m，右線最大埋深約 120m。屬構(gòu)造剝蝕、溶蝕丘陵地貌單元，進(jìn)口處為巖溶地貌，多峰叢石林，山體陡峭，中段和出口處為構(gòu)造剝蝕區(qū)，山體較高，起伏較大，隧道軸線高程在 130～255m。山體北東-南西走向，隧道與山梁軸線近垂直。隧道自然坡度 20～30°，隧道進(jìn)口和山梁部分地形較緩。

2 不良地質(zhì)段地質(zhì)地貌

拱石山隧道右線YK31+019～YK31+091段圍巖為粉質(zhì)黏土和全強(qiáng)風(fēng)化砂巖、頁巖，土質(zhì)松軟，巖石破碎，節(jié)理裂隙極發(fā)育，地下水主要為第四系孔隙潛水和巖溶水，水量較小，雨季水量較大，開挖無支護(hù)時易坍塌、變形和滲漏水，屬于 V級圍巖。

3 隧道施工方法

（1）、在進(jìn)行洞口段開挖施工前必須施作好洞頂截水溝以及洞頂改溝工程，防止地表水體滲入開挖面影響明洞邊坡和成洞面的穩(wěn)定；在進(jìn)行挖過程中，邊坡防護(hù)必須與邊坡開挖同步進(jìn)行，開挖到成洞面附近時要求預(yù)留核心土體，待洞口長管棚施工完成后再開挖進(jìn)洞。洞口地質(zhì)較差，應(yīng)盡量避開雨季施工，明洞襯砌完成應(yīng)及時回填。原則上完成明洞回填反壓后方可開始暗洞開挖。

（2）、隧道施工開挖總體上要求拱部采用光面爆破，邊墻部采用預(yù)裂爆破，以最大限度地保護(hù)周邊巖體的完整性，同時減少超挖量，提高初期支護(hù)的承載能力。在Ⅴ級圍巖地段要求采用短臺階法施工，臺階長度控制在5～10米，保證初期支護(hù)及時落底封閉，以確保初期支護(hù)的承載能力。由于二次襯砌是按主要的承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此二次襯砌應(yīng)緊跟開挖面：在初期支護(hù)落底后應(yīng)及時施作二次襯砌仰拱和仰拱回填層，然后施作二次襯砌。在Ⅳ級圍巖地段要求采用一般臺階法施工，臺階長度控制在10～15 米，注意上半斷面及基礎(chǔ)鎖腳錨桿的施工質(zhì)量。由于二次襯砌是按承受少量荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此二次襯砌的施作可滯后開挖面20～30 米，在初期支護(hù)基本穩(wěn)定后施作，但是二次襯砌仰拱和仰拱回填層應(yīng)緊跟初期支護(hù)。在Ⅲ級圍巖地段推薦采用臺階法施工，當(dāng)機(jī)械化程度較高，各道施工工序能及時完成時，也可以采用全斷面法施工。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力要求，沿隧道縱向在地質(zhì)變化處以及襯砌類型變化處應(yīng)設(shè)置沉降縫，邊墻、拱部及仰拱均應(yīng)斷開。

4 原設(shè)計(jì)對該段的處理

原設(shè)計(jì)考慮到右線YK31+019～YK31+091段設(shè)計(jì)為V級圍巖，由大樁號往小樁號掘進(jìn)，設(shè)計(jì)開挖方式采用短臺階法施工，臺階長度5～10m；襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌，以錨桿、噴混凝土或鋼筋網(wǎng)噴混凝土、鋼拱架為初期支護(hù)，模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護(hù)，共同組成永久性承載結(jié)構(gòu)，襯砌襯砌支護(hù)類型為S5b；設(shè)計(jì)輔助施工措施為超前小導(dǎo)管注漿，小導(dǎo)管采用外徑42mm，壁厚 3.5mm，長 3.5m 的熱扎無縫鋼管，鋼管環(huán)向間距約 40cm，外插角控制在 10～15 度左右，尾端支撐于鋼架上或焊接于系統(tǒng)錨桿的尾端，每排小導(dǎo)管縱向至少搭接1.0m，鋼管距尾端 1 m范圍外鉆Φ6mm 壓漿孔，注漿漿液采用單液注漿，添加5%的水玻璃。

5 現(xiàn)場問題分析及處理方案

對該隧道出現(xiàn)的拱腳沉降、收斂嚴(yán)重，掌子面滲漏水、坍塌現(xiàn)象，分析認(rèn)為主要是以下兩方面的原因：（1）隧道里程樁號處于淺埋斷層破碎帶，且處于富水淺埋地段，未及時采用進(jìn)行注漿加固及鉆孔引排水，導(dǎo)致掌子面圍巖無粘結(jié)力，圍巖遇水泥化，造成坍塌。（2）斷層破碎帶的圍巖結(jié)構(gòu)松散，本身的支撐能力較差，地表水滲入巖石，增加圍巖壓力及自重，使初期支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞造成下沉和收斂。

根據(jù)現(xiàn)場對問題成因的分析，對YK31+019～YK31+091采取以下處理方案：

（1）對YK31+091～YK31+079段已侵限的初期支護(hù)進(jìn)行換拱處理，采用Ф32mm自進(jìn)式中空錨桿進(jìn)行加固，在下一榀拱架換拱前應(yīng)完成上一榀拱架加固工作。

（2）由原設(shè)計(jì)短臺階法調(diào)整為CD法施工，上臺階、下臺階拱腳左右側(cè)各設(shè)4根鎖腳錨桿，YK31+079～YK31+019段襯砌支護(hù)類型S5a鋼拱架間距由70cm調(diào)整為50cm。

（3）采用中管棚注漿固結(jié)地層，管棚鋼管采用外徑76mm、壁厚8mm帶鉆頭熱軋無縫鋼管（自進(jìn)式），鋼管長度18m，環(huán)向間距60cm，外插角度為15°，支護(hù)范圍為120°，縱向循環(huán)間距為6m一循環(huán)，每循環(huán)23根，遇水時采用雙液注漿處理。

（4）原設(shè)計(jì)超前小導(dǎo)管調(diào)整為外徑42mm、壁厚3.5mm超前鋼插管，長度為4.5m，環(huán)向間距調(diào)整為30cm，縱向循環(huán)間距由2.1m調(diào)整為1.0m，考慮左側(cè)圍巖較差，支護(hù)角度由原116.2°調(diào)整為150°，即每循環(huán)57根，與中管棚搭配使用，遇水時可進(jìn)行局部小導(dǎo)管注漿處理。

（5）施工中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測，根據(jù)已開挖段的沉降、收斂情況預(yù)留沉降量，圍巖變好時及時上報恢復(fù)原支護(hù)參數(shù)。

根據(jù)隨后的施工情況，按照CD法開挖方式，采用中管棚和超前小導(dǎo)管搭配施工，加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報和監(jiān)控量測，最終在實(shí)施完以上所定的措施后，隧道成功的穿越了該段不良地質(zhì)段。

6 體會

（1）開挖時對地質(zhì)條件要進(jìn)行及時、準(zhǔn)確的判斷，并通過洞室監(jiān)控量測信息反饋，及時調(diào)整開挖方式及支護(hù)參數(shù)，不盲目追求進(jìn)度。

（2）采用換拱、自進(jìn)式中空錨桿注漿大大改善了原有圍巖的物理力學(xué)性能，提高圍巖的整體承載力，有效控制收斂和沉降。

結(jié)語

隧道不良地質(zhì)區(qū)段開挖是一項(xiàng)復(fù)雜的過程，很多情況下采用的施工方法不僅僅只有一種，而是根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況，采用多種開挖方法相結(jié)合，。隧道不良地質(zhì)區(qū)段開挖作為一項(xiàng)重要的隱蔽工程，確保安全生產(chǎn)，做好超前預(yù)報至關(guān)重要，開挖的過程中，要采取合理的施工方法和施工工藝，加大技術(shù)力量，才能提隧道不良地質(zhì)區(qū)段開挖的施工質(zhì)量。