雪峰山1號隧道高風險地段施工方法探討

張茂林

一、工程概況

雪峰山1號隧道進口里程為DK243+255，出口里程為DK254+925，全長11670m。除了進口段至DK244+603.69處于半徑9000m的曲線上外，其他的位置都處于直線上，在隧道中布設有人字坡，設計隧道的最大埋設深度為750m。全隧Ⅱ級圍巖1825m，占15.6%，Ⅲ級圍巖5355m，占45.9%，Ⅳ級圍巖3385m，占29.0%，Ⅴ級圍巖1105m，占9.5%。

二、主要施工風險所在

雪峰山1號隧道為全線的極高風險隧道之一，隧道存在突水突泥、塌方、大變形、巖爆等等風險。為了降低隧道施工過程中軟巖、塌方、突泥和突水問題，減輕施工風險產生的危害，因此在施工前必須制定隧道風險防范應急預案，加強施工風險管理，全面防范高度以上風險事件的發(fā)生。采取先進技術的超前地質預報、加強超前支護、初期支護參數(shù)、實時監(jiān)控量測，進一步核實水文地質資料，判定正確合理的施工方法，嚴格做好各種風險的處理措施為重中之重。

三、高風險地段施工方案與方法

1.斷層破碎帶施工技術

（1）做好超前地質預報工作

在進行斷層破碎帶施工前，采用常規(guī)地質法+超前鉆探法+物探法進行超前地質預報，利用超前地質預報搞清楚不良地質的產狀、位置、圍巖結構完整性、含水量等，并針對性地制定施工方案，然后嚴格按照制定的施工方案進行施工。

（2）做好超前支護和注漿堵水

為了避免富水斷層出現(xiàn)突水、涌水等問題，提高施工的安全性，需要根據(jù)綜合超前地質預報情況，針對超前探孔出水量＞3m3/h的位置，由于可能出現(xiàn)局部突水的情況，需采用超前局部注漿的方式進行處理。當發(fā)現(xiàn)超前探孔2/3孔出現(xiàn)滿孔，并且出水總量＞15m3/h時，則判斷其有可能會出現(xiàn)全斷面突泥涌水，需采用超前帷幕注漿的方法進行處理。對于容易出現(xiàn)坍塌的斷層帶或圍巖破碎軟弱的位置，需使用φ89大管棚（拱部120°～150°范圍）先進行超前支護作業(yè)，然后再進行開挖施工。

（3）選擇開挖方法

采用注漿的方式對斷層帶進行處理后，在一定程度上加固了圍巖，也基本解決了涌水的問題，此時可按照IV級圍巖弧形導坑預留核心土法或V級圍巖雙側壁導坑法進行施工，在施工時要做好監(jiān)控測量工作，二襯和仰拱緊跟施工，并及時封閉成環(huán)，確保圍巖的穩(wěn)定性。

（4）做好斷層帶初期支護

在完成開挖工作后，立即進行開挖支護工作，采用C30混凝土進行噴射，噴射厚度為30cm，拱墻使用Φ8鋼筋網(wǎng)進行布置，鋼筋網(wǎng)的間隔距離為20cm，拱墻系統(tǒng)錨桿使用Φ42小導管，長4.0m，環(huán)向間距1.0m，梅花型布置；全環(huán)I20b工字鋼鋼架，縱向間距0.6/0.8m。

（5）隧道涌水、涌泥處理

對涌水、涌泥規(guī)模小的部位，可采取清除填充物，用漿砌片石回填處理，再施作護拱；對涌水、涌泥規(guī)模大的部位，可施作鋼筋砼護拱，并在施工護拱時預埋注漿管，待護拱砼達到強度時，注漿加固其外側填充物。

2.洞口淺埋段施工作業(yè)

按照“早進晚出”的基本原則進行洞口段施工，在進行施工時要避免對邊坡造成比較大的影響，在開挖邊坡時，要先對水進行截流，然后進行開挖施工，開挖施工時要做到開挖和防護同時開展，進洞口前要清理洞口處的圍巖，并進行加固。進行暗洞施工時，要先采用超前管棚對拱部150°范圍進行處理，使用φ108熱軋無縫鋼管進行超前管棚施工，管棚環(huán)向間隔距離為5mm，長度為30m。

采用雙側導坑法進行洞口淺埋段的開挖施工，施工時要做好洞內和地表的監(jiān)控測量工作，仰拱和二襯緊跟施工，并盡早封閉成環(huán)，提高圍巖的穩(wěn)定性。

要加強洞口段的初期支護工作，使用Φ42小導管作為工期系統(tǒng)錨桿，小導管的長度為3m，環(huán)向間隔距離控制為1.0m，梅花型布置；全環(huán)I20b工字鋼鋼架，縱向間距0.6/0.8m。

3.巖爆地段施工技術

對高地應力而發(fā)生的巖爆地段，按照設計Ⅱ級圍巖為全斷面法開挖，但考慮到圍巖結構及發(fā)生危險時人員的撤離速度，開挖由全斷面法改為臺階法，臺階高度為上臺階4.0m、下臺階3.2m。施工中加強光面爆破效果。嚴格控制裝藥量，一次成型，盡可能減少爆破振動對圍巖的影響程度和對圍巖應力平衡的多次破壞。采取超前鉆孔進行應力解除，形成局部釋放區(qū)預先釋放部分巖層的原始應力，達到防止巖爆發(fā)生的目的，并加強隧道支護，當隧道巖爆發(fā)生后立即向拱部及側壁進行噴射混凝土，再加設錨桿及鋼絲網(wǎng)；隧道襯砌緊跟開挖工序進行，盡可能減少巖層暴露時間，減少巖爆時間。

4.斜井及其他反坡施工段的排水方案

雪峰山1號隧道地質條件復雜，涌水量大，隧道正常涌水和突發(fā)的涌水都必須快速可靠地強制抽排至洞外，才能保證施工生產安全。

在對正洞反坡排水施工時，需要每間隔500m在洞中布置1處水倉，然后利用梯級的方式將水排放到洞外。在進行斜井作業(yè)面施工時，需在斜井中間位置和斜井底部布置水倉，采用高揚程抽水機將水分兩級排至洞外。將臨時集水坑布置在開挖工作面附近，然后使用潛水泵將坑中的匯水抽排到就近水倉中。

重視并避免地下水下滲，當坑洼積水或地表溝谷積水影響隧道施工時，需采用填平、疏導、鋪砌或注漿封堵的措施進行處理。

5.應急預案

應急救援程序見下圖。

應急救援程序圖

根據(jù)雪峰山1號隧道的工程特點，設5個應急物資儲備點，分別設在隧道進口、1號斜井洞口、2號斜井洞口、3號斜井洞口、1號橫洞洞口。針對隧道坍塌的應急措施：

處理坍方要及時迅速，首先詳細觀測坍方范圍、形狀、坍穴地質、水文情況，由專業(yè)人員制訂出處理方案，再進行處理；情況不明時，不可盲目冒險施工。

在出現(xiàn)突泥涌水的情況時，需立即安排救援人員對事故現(xiàn)場的情況進行檢查，搶修組要根據(jù)緊急搶修方案在保證工作人員安全的前提下，立即采用清淤、抽水等措施對搜救被困人員進行搜救。然后結合實際情況加固斷層破碎帶。

四、結語

綜上所述，在進行隧道工程施工時，施工安全是施工的重點和難點，該隧道工程在進行施工時，由于水文地質情況比較復雜，施工過程中存在較多的不可預見因素，為了避免出現(xiàn)施工事故，針對存在的安全風險提出了相應的應對措施，順利完成了隧道施工。