淺談秦峪隧道軟巖大變形處理技術(shù)

高云賀

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧大連 116600）

0 引言

擬建秦峪隧道是蘭海高速（G27）渭源—武都段中一條山嶺隧道。進(jìn)口布設(shè)于宕昌縣官亭鎮(zhèn)大村村的岷江右岸，秦峪滑坡的左側(cè)，出口布設(shè)于宕昌廟下村與化馬村之間岷江右岸山坡。在秦峪隧道圍巖及初期支護(hù)變形、破壞特點(diǎn)歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合隧道的區(qū)域地質(zhì)條件，分析圍巖大變形的形成機(jī)制。

1 秦峪隧道的地質(zhì)及周邊環(huán)境

秦峪隧道地區(qū)年降水量較大，常集中在7～9 月份，易形成山洪，造成山體滑坡或形成泥石流。隧址區(qū)為高中山區(qū)，期間夾河川谷地，地面高程1322～2291 m，相對(duì)高差969 m。隧道洞身通過的基巖地層主要為三疊系隆務(wù)河群的灰?guī)r、板巖（TLsb、TLLs） 和二疊系大關(guān)山組的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r（CPdgLs）、中泥盆統(tǒng)古道嶺組炭質(zhì)板巖（Dgsb）、斷層角礫巖、斷層泥等。

2 軟巖大變形段情況

2.1 原設(shè)計(jì)情況

圍巖級(jí)別為V 級(jí)，其中秦峪隧道左線ZK345+865～K346+045 段設(shè)計(jì)采用SVa 型襯砌結(jié)構(gòu)，秦峪隧道左線ZK345+845-K345+865 段設(shè)計(jì)采用SVc 型襯砌構(gòu)，秦峪隧道左線ZK345+748-ZK345+845 段設(shè)計(jì)采用SVe 型村砌結(jié)構(gòu)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)情況

秦峪隧道左線施工至ZK345+842 處時(shí)，掌子面圍巖為碳質(zhì)板巖夾壓碎巖及斷層泥，碎裂松散結(jié)構(gòu)，圍巖穩(wěn)定性差。初次支護(hù)施工后兩日內(nèi)秦峪隧道左線ZK345+880～ZK345+842 段上臺(tái)階初期支護(hù)變形嚴(yán)重，單側(cè)收斂達(dá)120～310 mm，沉降達(dá)110～210 mm，單日最大單側(cè)收達(dá)47 mm，沉降最大達(dá)35 mm。隧道掘進(jìn)方向左側(cè)初支變形較為嚴(yán)重，拱腰部位存在縱向裂縫，裂縫寬度達(dá)50 mm，噴射混凝土存在掉塊現(xiàn)象[1]，部分鋼拱架已扭曲變形，掌子面拱頂至拱腰范圍內(nèi)發(fā)生坍塌。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，秦峪隧道左線ZK345+865～ZK345+842 段上臺(tái)階初期支護(hù)已侵入二次襯砌限界。

在對(duì)掌子面進(jìn)行反壓回填及秦峪隧道左線ZK345+865～ZK345+847 段換拱完成后，已換段初期支護(hù)收效變形仍然較大，而且掌子面左側(cè)較為嚴(yán)重，單側(cè)收達(dá)140～220 mm，沉降達(dá)110～160 mm，且仍處于變形增長階段，其中秦峪隧道左線ZK345+855 段面單日最大收斂變形達(dá)18 mm，在進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)過程中，2019 年3 月30 日秦峪隧道左線ZK345+842～ZK345+847 段隧道拱頂至拱腰范圍內(nèi)發(fā)生坍塌。

截止2019 年4 月1 日現(xiàn)場(chǎng)踏勘，塌后掌子面樁號(hào)為秦峪隧道左線ZK345+847，受前期施工影響，現(xiàn)場(chǎng)二次砌分段施工，大樁號(hào)側(cè)二次襯施工至秦峪隧道左線ZK345+965 處，秦峪隧道左線ZK345+965～ZK345+942 段二次襯砌未施做。小樁號(hào)側(cè)二次襯砌施工至秦峪隧道左線ZK345+897 處，仰拱施工至秦峪隧道左線ZK345+886.6 處，其中未施工二次襯砌段落起拱線處初期支護(hù)鋼拱架連接板處變形較大，存在鼓包現(xiàn)象。

3 處理方案

3.1 設(shè)備選型

現(xiàn)場(chǎng)采用的是TK700 混凝土濕噴機(jī)，TK700 型混凝土濕噴機(jī)應(yīng)用最為成熟的轉(zhuǎn)子活塞凸輪喂料機(jī)構(gòu)，解決了濕拌成品混凝土物料在轉(zhuǎn)子料倉內(nèi)的粘結(jié)堵塞問題，實(shí)現(xiàn)了均勻連續(xù)小團(tuán)粒喂料和管道內(nèi)的均勻稀薄流輸送。TK700 型混凝土濕噴機(jī)性能穩(wěn)定，操作維護(hù)方便，節(jié)約能耗，使用壽命長，保護(hù)環(huán)境，提高噴層質(zhì)量。

TK700 型混凝土濕噴機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn)：

（1）機(jī)內(nèi)活塞強(qiáng)制喂料，徹底解決了轉(zhuǎn)子料腔粘料問題，對(duì)混凝土（高黏稠性和現(xiàn)為混凝土）的適用能力強(qiáng)。

（2）3 個(gè)料腔同時(shí)徑向喂料，真正實(shí)現(xiàn)了塑性混凝土在管道內(nèi)的稀薄流輸送，料流連續(xù)，不堵管，噴嘴后坐力小，回彈低，噴層表面平整。

（3）液體速凝劑系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確，混合均勻。

3.2 處治措施

為有效控制圍巖大變形，保障施工安全及后期襯砌結(jié)構(gòu)耐久性[2-3]，針對(duì)秦峪隧道左線ZK345+965～ZK345+837 段隧道軟巖大變形情況，決定采取以下措施：

3.2.1 隧道左線ZK345+865～ZK345+847 段

（1）對(duì)秦峪隧道左線ZK345+847 處掌子面采用強(qiáng)度較高的洞渣進(jìn)行回填反壓，并在拱部塌腔部位預(yù)埋34 根注漿管，拱頂部位反壓至秦峪隧道左線ZK345+852 處，反壓后對(duì)坡面掛設(shè)中8 鋼筋網(wǎng)（20×20 cm）后噴射10 cm 厚混凝封閉，為保證后期施工平臺(tái)，回填反壓分兩臺(tái)階進(jìn)行，坡率按1：1 控制。

（2）對(duì)秦峪隧道左線ZK345+865～ZK345+852 段上臺(tái)階初期支護(hù)采用豎向圓木支撐或木垛支撐臨時(shí)支頂（支撐底部和頂部設(shè)木板，提高穩(wěn)定性），防止塌方影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)展影響初期支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3.2.2 隧道左線ZK345+965～ZK345+942 段和ZK345+897～ZK345+865 段

以上兩段起拱線上下增設(shè)R32N 自進(jìn)式中空注漿錨桿加固圍巖，單側(cè)設(shè)4 根L=6 m，100 cm（環(huán)向）×60 cm（縱向）：自進(jìn)式中空注漿錨桿施工完成后，將ZK345+965～ZK345+942 段初期支護(hù)侵入二次襯砌限界局部段落拱架拆換，待初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后，施作該段二次襯砌；ZK345+965～ZK345+942 段根據(jù)初期支護(hù)監(jiān)控量測(cè)信息，緊跟仰拱及二次襯砌，縮短掌子面與二次襯砌之間距離。

3.2.3 隧道左線ZK345+865～ZK345+852 段

該段上臺(tái)階初期支護(hù)自拱腰至起拱線范圍內(nèi)增設(shè)RZJ32型讓壓錨桿加固圍巖，L=6 m，100 cm（環(huán)向）×60cm（縱向），將下臺(tái)階D25 中空注漿系統(tǒng)錨桿調(diào)整為R32N 自進(jìn)式中空注漿錨桿，錨桿參數(shù)同上臺(tái)階。

3.2.4 隧道左線ZK345+852～ZK345+837 段

（1）在秦峪隧道左線ZK345+852 處初期支護(hù)輪廓線內(nèi)施做2.0 m 長套拱，套拱內(nèi)預(yù)留導(dǎo)向管，對(duì)塌段巖進(jìn)行超前注漿管棚支護(hù)，管采用108 自進(jìn)式管棚，管棚長度為16 m（管棚長度可根據(jù)鉆孔情況進(jìn)行調(diào)整）同時(shí)對(duì)拱頂部位坍塌體進(jìn)行壓漿處理。

（2）待超前管棚及拱頂壓漿施工完成后，對(duì)掌子面進(jìn)行開挖，秦峪隧道左線ZK345+847～ZK345+837 段初期支護(hù)采用雙層初支，采用微臺(tái)階開挖，開挖進(jìn)尺按60 cm 控制。架立型鋼拱架后，在圍巖表面掛設(shè)鋼筋網(wǎng)并進(jìn)行初噴，初噴厚度按4 cm 控制，配合超前小導(dǎo)管注漿，調(diào)整小導(dǎo)管打設(shè)角度，確保塌方體拱部3 m 范圍注漿量以結(jié)石率85%控制；拱頂120°范圍采用R32N 自進(jìn)式中空注漿錨桿，L=3 m，100 cm（環(huán)向）×60 cm（縱向）；拱腰至墻腳采用RZJ32 型讓壓錨桿，L=6m，100 cm（環(huán)向）×60 cm（縱向）錨桿施工完成后復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度，待一次初支收斂變形累計(jì)達(dá)250 mm 或單日最大收斂小于10 mm 時(shí)實(shí)施二次初期支護(hù)。

（3）初期支護(hù)變形收斂基本穩(wěn)定后，對(duì)坍塌段拱部空洞采用豎向注漿管壓注粉煤灰，輕質(zhì)土等輕質(zhì)材料進(jìn)行充填：在初期支護(hù)表面鋪掛4 cm 厚擠塑板應(yīng)力吸收層后施做二次襯，二次襯砌厚度按60 cm 控制，配筋參數(shù)按中25 主筋縱環(huán)向間距25 cm 控制；二襯完成后對(duì)塌腔實(shí)施二次壓密注漿，確保拱部空洞填充密實(shí)。

4 施工工序及注意事項(xiàng)

（1）根據(jù)監(jiān)控量測(cè)信息，在確保施工安全的前提下對(duì)掌子面進(jìn)行回填反壓并由大樁號(hào)至小樁號(hào)依次施做臨時(shí)支撐。

（2）加固秦峪隧道左線ZK345+965～ZK345+942 段圍巖后，拆換拱后在滿足二次襯砌凈空條件下施做二次襯砌。

（3）對(duì)秦峪隧道左線ZK345+865～ZK345+852 段初期支護(hù)加固完成后，由大樁號(hào)至小樁號(hào)逐次拆除臨時(shí)支護(hù)后，緊跟下導(dǎo)及仰拱，待初期支護(hù)穩(wěn)定后施做二次襯砌。

（4）秦峪隧道左線ZK345+852 處管棚注漿及拱部坍塌松散渣體壓漿固結(jié)（通過預(yù)埋注漿管）完成后，微臺(tái)階施工秦峪隧道左線ZK345+852～ZK345+837 段。

（5）秦峪隧道左線ZK345+852～ZK345+837 段初期支護(hù)穩(wěn)定后并進(jìn)行空洞回填，二次襯砌施工完成后進(jìn)行二次壓漿。

（6）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)信息及現(xiàn)場(chǎng)情況，可合理調(diào)整處治方案，以確保施工安全及結(jié)構(gòu)耐久；應(yīng)對(duì)該段軟巖大變形處治編制詳細(xì)的施工組織方案及專項(xiàng)施工方案，確保處治措施各工序良好銜接；并編制施工應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的發(fā)生。

5 結(jié)束語

經(jīng)過上述施工措施處理，秦峪隧道軟巖大變形段所遇到的拱架變形過大、噴射混凝土開裂脫落等問題基本得到有效的處理，能夠滿足繼續(xù)施工條件和施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。但是本次處理由于發(fā)現(xiàn)問題不夠及時(shí)，初期支護(hù)發(fā)生嚴(yán)重破壞之后才采取措施，延誤了工期。需要指出的是一般的軟巖大變形段多是由于圍巖中夾雜地質(zhì)構(gòu)造帶或圍巖傾角發(fā)生突變并且沒有能夠預(yù)先探查預(yù)得，造成的不利情況都是突發(fā)性的，這就需要在施工過程中能夠以最短的時(shí)間發(fā)現(xiàn)初期支護(hù)的變形情況，以最快的速度處理解決問題，方能把施工危險(xiǎn)因素降到最低。今后應(yīng)該從提前發(fā)現(xiàn)、預(yù)先設(shè)計(jì)、最快解決方面入手解決軟巖大變形問題才能取得最經(jīng)濟(jì)、最省時(shí)的效果。