花油山隧道軟弱圍巖變形控制技術(shù)

何江偉（南昆鐵路南百段增建二線(xiàn)工程建設(shè)指揮部，助理工程師，廣西　南寧　530001）

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花油山隧道軟弱圍巖變形控制技術(shù)

何江偉
（南昆鐵路南百段增建二線(xiàn)工程建設(shè)指揮部，助理工程師，廣西南寧530001）

摘要：本文以南寧樞紐花油山隧道的施工為例，對(duì)軟弱圍巖施工常見(jiàn)的一些技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討，從控制開(kāi)挖變形和增強(qiáng)支護(hù)等技術(shù)上分析，提出了強(qiáng)化隧道排水、加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)、采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和有效的施工開(kāi)挖技術(shù)措施，以便對(duì)軟弱圍巖的變形進(jìn)行有效控制。

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖；變形；技術(shù)控制；支護(hù)

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.02.011

軟弱圍巖因其強(qiáng)度較低導(dǎo)致容易失穩(wěn)、變形、甚至塌方，成為困擾廣大施工人員進(jìn)行隧道施工的主要難題，由于對(duì)隧道圍巖變形的控制理論和變形機(jī)理缺乏系統(tǒng)研究，使隧道的施工措施缺乏針對(duì)性和適用性，施工質(zhì)量和安全也難以得到保證，工程投資和工期也難以有效控制。為此，對(duì)軟弱圍巖施工常見(jiàn)的一些技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討并提出了具體措施，以便對(duì)軟弱圍巖的變形進(jìn)行有效控制。

1　工程概況

花油山隧道位于位于南環(huán)線(xiàn)外繞段，雙線(xiàn)隧道，設(shè)計(jì)坡度為人字坡。，是云桂鐵路引入南寧樞紐南環(huán)線(xiàn)的控制工程，關(guān)系到廣西首條高鐵南欽鐵路能否按期開(kāi)通。對(duì)廣西的鐵路建設(shè)有著里程碑似的重要意義?；ㄓ蜕剿淼涝O(shè)計(jì)全長(zhǎng)5 400 m，進(jìn)口里程Dk 25+630，出口里程Dk 31+030，中心里程Dk 28+ 330。隧道以Ⅴ級(jí)圍巖為主，共5 295 m，其余為Ⅳ級(jí)圍巖，隧道最大埋深約100 m，經(jīng)過(guò)地質(zhì)以泥質(zhì)砂巖、泥巖夾含礫砂巖為主，位于南寧復(fù)式背斜內(nèi)，次級(jí)褶曲發(fā)育。

全隧共設(shè)5座斜井，分別位于Dk 26+600、Dk 27 +600、Dk 28+100、Dk 28+680、Dk 29+800線(xiàn)路右側(cè)，均采用無(wú)軌運(yùn)輸。正洞根據(jù)圍巖等情況分別采用明挖法、CRD法、大拱腳臺(tái)階法等。

隧道在施工中，4號(hào)和5號(hào)斜井部分段落為淺埋段，施工過(guò)程中產(chǎn)生多次以下沉為主的變形，處理沉降變形花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，影響掌子面施工進(jìn)度，導(dǎo)致進(jìn)度滯后。由于圍巖結(jié)構(gòu)和節(jié)理發(fā)育程度不同，初期支護(hù)受力也是不均勻的，破壞形式更是多種多樣的，如型鋼拱架發(fā)生扭曲、支護(hù)侵限、拱頂開(kāi)裂，導(dǎo)致坍塌發(fā)生。針對(duì)該隧道的特殊地質(zhì)情況和緊張的工期要求，施工單位通過(guò)加強(qiáng)圍巖監(jiān)控量測(cè)，充分發(fā)揮變形控制理論和設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)掌子面的開(kāi)挖和支護(hù)進(jìn)行理論指導(dǎo)作用，利用超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)、鋼拱架與鎖腳錨桿組成加固和支護(hù)系統(tǒng)。改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，多重支護(hù)，及早施作仰拱和二次襯砌，盡快形成閉合和完善的支護(hù)體系，使圍巖得到了很好的控制。

2　具體實(shí)施方案

2.1強(qiáng)化隧道排水措施廣西是全國(guó)降水量最豐富地區(qū)之一。各地年降水量均在1 070 mm以上，大部分地區(qū)為1 500-2 000 mm。4-9月為雨季，其降水量占全年降水量的70～85%，容易發(fā)生洪澇災(zāi)害。因此對(duì)于隧道的防排水措施尤為重要，防排水施工在花油山隧道進(jìn)洞之前，應(yīng)完成隧道洞口段天溝、截水溝等排水設(shè)施。對(duì)于隧道內(nèi)排水，逆坡施工時(shí)可在隧道一側(cè)設(shè)置排水溝讓水流出洞外，順坡施工時(shí)采用抽水設(shè)備由排水管抽入洞外，掌子面設(shè)臨時(shí)集水坑將水抽至集水泵站，再由集水泵站位置抽至洞外，線(xiàn)路較長(zhǎng)時(shí)采用多級(jí)抽水。結(jié)構(gòu)防排水則主要通過(guò)基面檢查處理、排水盲管以及防水板鋪設(shè)、施工縫、變形縫處理、混凝土灌注等工序完成，采取以排為主，排堵結(jié)合的方式。

2.2加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)監(jiān)控量測(cè)作為新奧法“三大支柱”之一，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，施工單位成立專(zhuān)門(mén)的量測(cè)小組，通過(guò)對(duì)隧道現(xiàn)場(chǎng)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全面監(jiān)控，主要測(cè)量項(xiàng)目包括凈空變形、拱頂下沉、地表下沉、圍巖內(nèi)部變形、錨桿軸力、鋼架應(yīng)力等，將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容同步及時(shí)整理、分析隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定情況，并反饋給參建各方。必要時(shí)請(qǐng)建設(shè)、設(shè)計(jì)及監(jiān)理單位研究變更支護(hù)參數(shù)，達(dá)到安全施工，控制地表沉降的目的。

2.3采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)花油山隧道采取綜合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，以超前鉆探為主。通過(guò)收集分析地質(zhì)資料，地表詳細(xì)調(diào)查，隧道內(nèi)地質(zhì)編錄、素描等方法，了解隧道所處地段的地質(zhì)條件，運(yùn)用地質(zhì)學(xué)理論，對(duì)比、論證、推斷和預(yù)報(bào)隧道施工前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況。通過(guò)地質(zhì)分析法可判斷工程區(qū)域地質(zhì)情況，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行劃分，辨識(shí)重點(diǎn)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，為及時(shí)改變和變更施工方法和支護(hù)參數(shù)提供指導(dǎo)。

2.4施工開(kāi)挖的技術(shù)措施花油山隧道施工的重點(diǎn)是控制圍巖變形，采取預(yù)注漿、管超前、留核心土、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)、仰拱先做，襯砌緊跟和勤量測(cè)”的步驟組織施工。嚴(yán)格按照《TB 10304-2009鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程》對(duì)仰拱與掌子面的距離要求的規(guī)定：Ⅲ級(jí)圍巖中仰拱與掌子面的距離不得超過(guò)90 m，Ⅳ級(jí)圍巖不得超過(guò)50 m，Ⅴ級(jí)及以上圍巖不得超過(guò)40 m。《鐵建設(shè)〔2010〕120號(hào)關(guān)于進(jìn)一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設(shè)計(jì)施工有關(guān)技術(shù)規(guī)定的通知》，對(duì)隧道開(kāi)挖掌子面與仰拱之間的距離做出了進(jìn)一步的強(qiáng)制性規(guī)定：隧道開(kāi)挖后初期支護(hù)應(yīng)及時(shí)施作并封閉成環(huán)，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖仰拱封閉位置距離掌子面不得大于35 m。

總體方案是以開(kāi)挖支護(hù)在安全防護(hù)下施工為基礎(chǔ)，在超前注漿小導(dǎo)管和管棚的安全防護(hù)下進(jìn)行上下臺(tái)階法開(kāi)挖，小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度1.5 m，每開(kāi)挖0.6 m架一榀格柵，一次開(kāi)挖不超過(guò)兩榀格柵距離1.2 m。上臺(tái)階先環(huán)向開(kāi)挖，留核心土，安裝鋼架，鋼架不能懸空，打鎖腳錨桿和掛鋼筋網(wǎng)組成支護(hù)系統(tǒng)后再開(kāi)挖核心土，最后上臺(tái)階做臨時(shí)仰拱，形成封閉環(huán)。上下環(huán)形成后，在上下環(huán)的安全防護(hù)下，完成仰拱混凝土施工，根據(jù)圍巖變形情況適時(shí)施做二次襯砌。切忌盲目追求進(jìn)度，超距離開(kāi)挖，少打甚至不打超前小導(dǎo)管，仰拱和二襯安全步距超標(biāo)。注漿地段開(kāi)挖后，應(yīng)隨時(shí)對(duì)超前注漿固結(jié)的效果進(jìn)行檢查，達(dá)不到要求應(yīng)采取徑向注漿等補(bǔ)救措施。

3　結(jié)束語(yǔ)

由于借鑒了相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求施工，利用超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)、系統(tǒng)注漿錨桿對(duì)圍巖的加固改變了圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。及時(shí)施作仰拱和二襯，形成閉環(huán)的支護(hù)體系，變形得到了有效控制，花油山隧道得以順利貫通。通過(guò)總結(jié)花油山隧道軟弱圍巖的施工經(jīng)驗(yàn)，為指導(dǎo)今后的隧道施工，提高和完善軟弱圍巖隧道的施工技術(shù)水平具有積極的借鑒參考作用。

中圖分類(lèi)號(hào)：U456.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1006-8686（2016）-02-0030-02