山嶺高速公路隧道多處大變形處理施工工藝研究

萬丁山

中鐵隧道股份有限公司 河南鄭州 450001

洞口作為整個隧道結構重要的組成部分，是各大隧道的咽喉部位，附近的巖土體一般都比較松散破碎，極易失穩(wěn)，會發(fā)生滑坡或崩塌等現(xiàn)象。為確保巖土體的穩(wěn)定性和防止車輛受到落石、崩塌等的威脅，以保證行車安全，應根據(jù)實際情況，不僅要選擇合適的洞門形式，也需要考慮仰坡的坡角為何值時需要進行加固處理。隧道洞口仰坡穩(wěn)定性分析仍大多采用極限平衡法。

1 工程概況

人子石隧道進口位于梅州市梅江區(qū)城北鎮(zhèn)人子石自然保護區(qū)，進口位于梅江區(qū)城北鎮(zhèn)兼全村，出口位于梅江區(qū)城北鎮(zhèn)群益村，設計為分離式隧道，隧道起訖樁號左線為LK8+488-LK9+400，長912m；右線為RK8+480-RK9+380，長900m，呈東西方向展布，穿越人子石自然保護區(qū)。進洞口設計標高為192．2m，出洞口設計標高為191m，隧道最大埋深約102．5m，屬淺埋中型隧道。在進行公路建設施工時，其等級為高速公路雙向四車道[1]。

2 大變形特征及原因

在我國山嶺高速公路隧道施工過程中，大變形隧道出現(xiàn)的概率十分高，進行該處施工時，采用的施工工藝也需要進行量化探索。在本次工程項目的施工過程中，從隧道的出口位置掌子面開挖掘進到LK9+068處時，路段左側位置的初期支護鋼拱架產(chǎn)生了大變形問題，快速收斂變形后，導致噴射混凝土出現(xiàn)了環(huán)向形式的裂縫問題，局部混凝土已經(jīng)出現(xiàn)變形。在此期間，隧道出口位置仰坡噴射混凝土隨之產(chǎn)生了開裂與鼓包問題，根據(jù)施工作業(yè)團隊的實地測量后發(fā)現(xiàn)，檢測點水平偏移量已經(jīng)達到18cm，積累的下沉量高達30cm。導致工程出現(xiàn)大變形問題產(chǎn)生的因素主要包括以下幾點：（1）地質因素。該山嶺高速公路隧道出口位置的圍巖時經(jīng)歷過強風化、卸荷的砂質板巖，巖體對外呈現(xiàn)薄片形狀，圍巖的級別為Ⅴ，自穩(wěn)定能力極低。（2）施工因素。進行二次襯砌施工時，進洞時間過長，同時在進行下臺階的開挖工作時，初期支護并未形成有效閉環(huán)，導致山嶺隧道整體的穩(wěn)定性受到了不良影響。

3 圍巖特點及地質構造

根據(jù)野外調(diào)查及鉆探、物探資料，隧道區(qū)出露地層有侏羅系泥質粉砂巖、砂巖及殘破積黏性土。據(jù)對相關地質資料的查閱分析，本路線段未發(fā)現(xiàn)區(qū)域深大活動斷裂，新構造運動不強烈，處于區(qū)域地質構造活動影響相對微弱即較穩(wěn)定的地質環(huán)境。受區(qū)域構造作用的影響，本線路段內(nèi)剪切性節(jié)理和張性節(jié)理較發(fā)育。常見的有3組，以南北向為主，發(fā)育密度為2-6條/m，斷裂帶附近發(fā)育密度最大，將巖體切割成碎塊狀、矩形、多邊形、菱形等不規(guī)則形碎塊，開挖時容易造成崩塌、塌方、滑坡等災害，對線路建設有一定影響。隧道中部K8+840附近有一北西走向的斷裂通過，斷層造成巖層破碎，完整性變差，降低隧道圍巖級別，影響隧道的穩(wěn)定性。

4 山嶺高速公路隧道多處大變形處理施工工藝研究

4.1 噴射混凝土施工工藝

進行山嶺高速公路隧道多處大變形處理施工時，應采用以下幾種施工工藝：（1）噴射混凝土作業(yè)采用分段進行，噴射順序先墻后拱，自下而上，每小段作業(yè)寬度以1．5-2．0m為宜；（2）開展大面積施工混凝土噴射作業(yè)時，需要實現(xiàn)對圍巖表面出露的空洞或是凹穴位置進行，開展的順序需要保持上、下、內(nèi)、外的施工流程；（3）控制噴射速度，為了避免大變形問題再次出現(xiàn)，應適當控制噴射速度，為后期壓實創(chuàng)設條件，風壓達到0．5MPa后開始作業(yè)，隨后共跟壓變化作業(yè)；

4.2 超前錨桿施工工藝

在應用超前錨桿施工工藝處理山嶺高速公路隧道多處大變形時，除進行上述注漿施工，還需要采用長4．5m，準22mm無帶肋鋼筋規(guī)格的工具進行注漿施工，保證其間距為45cm，確保在每一個封閉環(huán)中均包含31根，按照襯砌作業(yè)的不同，將其分別布置在不同的位置，保持10°-15°的外插角。具體的施工作業(yè)流程為：鉆孔→清理孔洞→灌入漿液→將桿體插入。在施工期間需要注意的是，為了避免引起大變形問題再次出現(xiàn)，進行超前錨桿灌漿施工時，應先行在漿泵內(nèi)部注入水、砂漿，隨后將灌漿管插入孔底上方的5-10cm，將已經(jīng)再次調(diào)制完成的砂漿灌入漿泵內(nèi)開始注漿作業(yè)。與此同時，注漿壓力應控制在小于0．4MPa，為了避免再次形成大裂縫問題，需要實時檢測壓力值變化狀況，一旦出現(xiàn)壓力過大問題，應立刻停止作業(yè)，將堵塞問題解決[2]。

4.3 超前小導管施工工藝

在進行山嶺高速公路隧道多處大變形施工處理時，采用超前小導管施工工藝進行圍巖支護處理時，應采用10°-15°外角打入到圍巖中，鋼管的環(huán)向之間的距離嚴格控制在35cm，超前小導管需要保證1m以上的搭接長度。同時，將小導管通過手持風鉆打入隧道地層中。隨后開展注漿施工，彌補由于大裂縫問題導致的混凝土裂縫，注漿順序應由下至上。此時，出現(xiàn)地下水加大的問題，解決該問題時采用了雙液體注漿，將2種不同的注漿液體分別放置在2個不同的容器內(nèi)，運用雙液注漿泵按照固定比例將2種漿液混合后注入混凝土裂縫中，提升混凝土的支護性。

5 結語

通過本文的研究可以發(fā)現(xiàn)，進行山嶺隧道工程施工時，要避免工程多處出現(xiàn)大變形問題，必須進行隧道洞口的加固支護施工，充分運用隧道洞口地表預加固技術防止大變形問題出現(xiàn)，借以保障工程的竣工驗收質量，最終為我國的公路建設事業(yè)發(fā)展水平階段性提升起到促進作用。