淺埋偏壓富水千枚巖隧道施工研究

摘要：千枚巖遇水呈流塑狀，遇水容易坍塌，中交一公局第三工程有限公司承建的十天高速ST14標(biāo)石壩隧道圍巖主要以千枚巖為主，同時地形上存在偏壓，且隧址區(qū)地下水豐富，給隧道施工帶來一定困難。結(jié)合本隧道的施工，對淺埋偏壓富水千枚巖隧道施工方法及存在問題進(jìn)行相關(guān)闡述。

關(guān)鍵詞：淺埋偏壓富水；千枚巖；施工

1 工程概況

石壩隧道為一座左、右分離的四車道高速公路短隧道，俗語小凈距隧道。隧道圍巖主要為青灰色、淺灰綠色千枚巖、千枚狀板巖，石壩隧道穿越的地層工程地質(zhì)復(fù)雜，斷層多，巖體性質(zhì)變化大，圍巖穩(wěn)定性差，遇水極易軟化，呈流塑狀態(tài)。施工中多次出現(xiàn)掉塊、坍塌現(xiàn)象。圍巖劃分依據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ064-98）、《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTJD070-2004），考慮影響該隧道圍巖穩(wěn)定性的主要因素，該隧道圍巖具體劃分Ⅳ、Ⅴ兩級，具體如下：

表1 石壩隧道圍巖劃分

路線隧道長度（m）圍巖級別長度占隧道總長（%）自穩(wěn)能力

左線492Ⅳ14028.5較差

Ⅴ35271.5差

右線472Ⅳ15031.8較差

Ⅴ32268.2差

2 隧道工程地質(zhì)簡介

十天高速ST14標(biāo)石壩隧道出口段洞頂巖體厚2～12m，為強風(fēng)化巖石，巖石飽水軟化，巖體呈鑲嵌碎裂、極薄層狀結(jié)構(gòu)，受風(fēng)化卸荷影響，巖體極破碎，拱頂基巖較薄，圍巖自穩(wěn)能力很差，洞頂易形成塌方，洞室位處地下水以下，地下水豐富，有滲水、線流及股流現(xiàn)象。洞頂有滑坡分布，洞頂距滑坡體面2～12m，滑坡穩(wěn)定性差，安全穿越是隧道施工的難點，本文以十天高速ST14標(biāo)工程實際為依托，簡單闡述淺埋偏壓富水千枚巖隧道施工方法。

3 施工方法

3.1環(huán)向注漿

由于隧道出口段圍巖是強風(fēng)化的千枚巖、千枚狀板巖、塊碎石土、粉質(zhì)粘土，洞室位處地下水以下，有滲水、線流及股流現(xiàn)象。為了確保開挖過程安全，施工過程中先對洞頂采用洞內(nèi)環(huán)向注漿，由于千枚巖遇水呈流塑狀，單純對洞頂注入水泥漿很難起到固結(jié)作用，且會導(dǎo)致洞頂小的坍塌，根據(jù)以往施工經(jīng)驗，決定采用環(huán)向小導(dǎo)管注漿采用水泥漿液（添加水泥重量5%的水玻璃），水玻璃水泥漿液具有快速凝固的特點，在漿液注入以后1個小時以內(nèi)即可凝固，經(jīng)試驗，具體注漿參數(shù)如下：

1、水泥漿水灰比：1：1；

2、水玻璃濃度：35波美度，模數(shù)：2.4

3、注漿壓力：0.5-2.5Mpa。

待試驗確定之后，開始組織環(huán)向注漿，環(huán)向小導(dǎo)管按照斜插角45°安裝，環(huán)向間距100cm，縱向間距1m，每根小導(dǎo)管注漿過程中嚴(yán)格控制注漿壓力，確保漿液能深入圍巖裂隙，能達(dá)到與圍巖固結(jié)的目的。

3.2洞身開挖施工

3.2.1小凈距隧道施工方法概述

小凈距隧道圍巖開挖采用上下臺階法和側(cè)壁導(dǎo)坑組合法施工，施工時兩主動掌子面應(yīng)保持20m以上的距離，確保施工安全并減少后行隧道對先行隧道的爆破震動影響，正確安排雙洞開挖、支護(hù)的間隔和順序，有效控制兩隧道之間由于凈距較小引起的圍巖變形，施工中要遵循“少擾動、快加固、勤測量、早封閉”的原則并確保中夾巖的穩(wěn)定。為確保后行隧道開挖時先行隧道的安全，必須采用光面爆破技術(shù)，應(yīng)將先行隧道襯砌處震動速度控制不大于15cm/s。小凈距隧道有偏壓時，雙洞施工順序按先開挖山外側(cè)洞，后開挖山內(nèi)側(cè)洞進(jìn)行。

施工過程中嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、少擾動、快加固、早成環(huán)、緊封閉、勤測量”的原則，V級圍巖原則上采用人工開挖，左、右線掌子面嚴(yán)禁同時爆破開挖，先行開挖、支護(hù)的隧道中夾巖側(cè)和后行開挖、支護(hù)的隧道必須采用光面爆破，且掏槽眼應(yīng)遠(yuǎn)離中巖墻外150倍藥包半徑，V級圍巖原則上采用人工開挖或小型機械，如需采用爆破則應(yīng)采用微震爆破，控制先行洞爆破時最大臨界震動速度V≤15cm/s，后行洞爆破在先行洞襯砌處最大臨界震動速度V≤5cm/s，且施工中應(yīng)減少對兩洞中間夾巖擾動。Ⅳ級圍巖左、右線掌子面嚴(yán)禁同時爆破開挖，先行開挖、支護(hù)的隧道中夾巖側(cè)和后行開挖、支護(hù)的隧道必須采用光面爆破，且掏槽眼應(yīng)遠(yuǎn)離中巖墻外150倍藥包半徑，施工應(yīng)采用微震爆破，控制先行洞爆破時最大臨界震動速度V≤15cm/s，后行洞爆破在先行洞襯砌處最大臨界震動速度V≤10cm/s，且施工中應(yīng)減少對兩洞中間夾巖擾動。

3.2.2隧道出口段小凈距段施工方法和順序

圖3 V級圍巖小凈距段施工方法和順序

1、先行隧道超前支護(hù)，主要采用超前小導(dǎo)管或者管棚。

（1）超前小導(dǎo)管采用外徑42mm，壁厚4mm，長300cm的熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距約35～40cm，外插角控制在10～15度左右，尾端支撐于鋼架上，小導(dǎo)管縱向至少保證1.0m的搭接長度。

（2）隧道出口段40m設(shè)置長管棚，通過注漿提高圍巖自身承載能力，提高巖體承托能力，改善結(jié)構(gòu)受力條件。管棚鋼管采用Φ108*6mm熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距40cm。鋼管設(shè)置于襯砌拱部，仰角1～2°?？紤]鉆進(jìn)中的下垂，鉆孔過程中鉆孔方向較鋼管設(shè)計方向上偏1～2°，同時，為了方便鉆孔結(jié)束后鋼管安裝，鉆機鉆桿直徑較設(shè)計孔徑大5～10mm。

隧道上臺階環(huán)形開挖（留核心土），由于圍巖十分破碎，防止坍塌，所以控制臺階長度2m左右，且核心土盡量留大，剩余空間夠工人施做初期支護(hù)即可。

Ⅰ、環(huán)形開挖完之后立即進(jìn)行先行隧道上臺階拱部初期支護(hù)（安裝錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、安裝鋼拱架、噴混凝土）及上臺階中夾巖加固錨桿。

2、先行隧道上臺階核心土開挖，臺階長度3～5m。

3、先行隧道下臺階開挖，先開挖靠近中夾巖側(cè)，

Ⅱ、先行隧道下臺階初期支護(hù)（安裝錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、安裝鋼拱架、噴混凝土），先進(jìn)行中夾巖一側(cè)初期支護(hù)施工（在下臺階開挖完之后立即進(jìn)行施工），同時為了防止下臺階靠近中夾巖側(cè)拱架變形，保證鎖角處拱架受力，鎖角錨桿采用小導(dǎo)管代替（視圍巖情況而定）

Ⅲa、中間巖柱打設(shè)中夾巖加強錨桿。

Ⅲb、先行隧道仰拱一體澆筑、待仰拱形成強度后施作仰拱填充。

4、后行隧道超前支護(hù)，上臺階環(huán)形開挖（留核心土），臺階長度2m左右。

Ⅳ、后行隧道上臺階拱部初期支護(hù)（安裝錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、安裝鋼拱架、噴混凝土）及上臺階中夾巖加固錨桿。

5、后行隧道上臺階核心土開挖，臺階長度3～5m。

6、后行隧道下臺階開挖，先開挖靠近中夾巖側(cè)。

Ⅴ、后行隧道下臺階初期支護(hù)（安裝錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、安裝鋼拱架、噴混凝土）。

Ⅵ、中間巖柱打設(shè)中夾巖加強錨桿。

Ⅶ、后行隧道仰拱一體澆筑、待仰拱形成強度后施作仰拱填充。

Ⅷ、敷設(shè)防水板、先行隧道全斷面二次襯砌。

Ⅸ、敷設(shè)防水板、后行隧道全斷面二次襯砌。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合中交一公局第三工程有限公司十天高速ST14標(biāo)石壩隧道施工，闡述了淺埋偏壓富水千枚巖隧道施工方法及過程中注意問題，為類似施工提供參考借鑒。