良心隧道右線進口段山體位移引起洞身變形的治理和研究

摘 要：重點介紹了陜西省西安－漢中高速公路良心隧道工程進口段以山體位移引起洞身變形的治理過程及技術研究。

關鍵詞：良心隧道；山體位移；洞身變形

中圖分類號：TD262.1+4文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2007）12-0269-01

1 工程概況

良心隧道（XH-44合同段）位于陜西省洋縣境內高橋溝-良心間的低山中，隧道為左、右線分離式，兩洞室相距約75m，隧道最大埋深245m。右線長1757.5m，起訖歷程：RK160+842.5～RK162+600。良心隧道地處低山地貌，地勢東高西低，地面高程變化介于682～1000m，進口山坡坡度40°～60°，高橋溝流向自東向西，溝谷兩側近南北走向，發育多為“V”型溝，沖溝發育，谷底及兩岸基巖裸露，地表層多為殘積物覆蓋，灌木叢生，植被發育。隧址區內有一定規模的斷層共有4條，共有3條與隧道相交。隧址弱、微風化巖體中，主要發育5組節理，均為剪節理，節理密閉，節理面平直、光滑，延伸長度大，間距一般大于0.4m，但局部密集發育。圍巖巖體主要由強風化斷層角礫巖、強~弱混合花崗巖及碎裂巖組成，巖體受構造影響嚴重節理裂隙發育。

2 施工情況

根據實際巖層情況，堅持“短進尺、勤量測、弱爆破、強支護、早閉合”的原則。爆破以松動爆破配合機械開挖，圍巖開挖采用正臺階分步開挖法，上臺階采用預留核心土環形分步開挖。

3 裂縫及變形的發展變化情況

3.1 裂縫的發現

2004年元月29日，我部在良心隧道進口右線RK160+854.5右側發現一條長約2m、寬度約2mm的裂縫，考慮到左線山體滑坡在不斷發展，我部加強了對右線觀測。2月2日，在RK160+861（左側）又出現了一條往拱頂方向延伸的裂縫，到2月14日期間，裂縫出現的地方逐漸增加，裂縫長度和寬度也不斷加大，截至2月14日，出現比較明顯的裂縫達8條。經分析，裂縫出現在Ⅱ類淺埋和Ⅱ類深埋交界前后10～20m的位置上，根據監控人員的觀測，裂縫不斷延伸和變寬，分析其原因，認為是受左線仰坡滑移的影響，即左線仰坡下滑致使右線山體出現擠壓而造成右線出現裂縫。

3.2 裂縫及變形的加劇過程

2004年3月27日晚21：00，右線隧道RK161+017～+019段拱頂拱架邊緣出現環向裂縫，右側拱頂發生混凝土剝落現象。3月28日，在對山體進行觀測時發現地表產生裂縫。出現異常情況后，項目部測控室加強了對隧道本段圍巖的量測和山體地表裂縫的觀測。經過4、5月份的幾次降雨， RK160+920～+945，RK160+960～+970，RK160+923～＋940出現混凝土剝落、拱架邊緣裂縫規模擴大等現象，寬度0.5～1.0cm。5月12日測控室對本段隧道初期支護斷面進行復測，發現隧道拱頂至左側拱腳出現不同程度的侵限現象，最大侵限值31cm。截至5月21日，地表裂縫發展最大寬度為35cm，最大深度為75cm。

3.3 裂縫變形的應急處置

為了防止隧道圍巖變形規模進一步擴大，4月5日我部在RK161+017～+020段架立4榀拱架作為臨時支護。截至5月19日，四榀拱架出現扭曲和沉降，5月19日后漸趨于穩定。同時根據我部量測結果，5月20日量測結果變化趨于穩定。為了減緩拱圈的變形速度，自5月20日起，我部在原RK161+017～+020的基礎上，往右線隧道進洞口方向每隔15m架設4榀拱架作為臨時支護（間距與相同部位的初期支護拱架間距相同）。

4 裂縫原因分析

良心隧道進口山坡與右線隧道洞身變形的原因復雜，經業主多位資深專家現場勘查認為，是各種不良影響因素共同作用的結果。主要有以下幾點：

（1）良心隧道緊鄰F1－4區域性大斷裂，隧道延伸方向與該斷裂走向近于一致，地質構造復雜，節理及次一級斷裂構造發育。山坡前陡后緩，山頂與溝底的相對高差在200m左右，巖性為花崗巖，表層全風化，強風化層較厚，洞身強風化至中風化，呈碎石狀壓碎結構，工程地質條件差。

(2)良心隧道軸線與高橋溝和嶺脊的延伸方向近于一致，右線隧道右拱腰與坡面的垂直距離最小約20m，偏壓過大。以上各種因素均為山坡的應力調整提供了有利條件，過大的應力調整最終導致山坡開裂和右線隧道洞身發生變形（侵限）。

5 變形后的處置與治理

為確保施工安全，防止山坡與隧道變形進一步加劇，采取措施如下：

（1）臨時支護：洞內變形段長210m，支立I20臨時鋼拱架，間距50cm，確保施工安全（見圖1）。

（2）襯砌鎖口：對于洞口段RK160+845～+872沒有出

現變化的地段，我部施做2組襯砌，確保洞口的穩定（見圖1）。

（3）仰拱回填：已經開挖落底的段落仰拱抓緊施工。

（4）注漿加固：變形段210m洞身，采用5m長Ф42×4mm，導管進行注漿，對周壁圍巖進行加固。注漿參數經現場對比確定為1：0.7純水泥漿。每立方凈漿材料用量為水泥952Kg，水667Kg 。

（5）山坡反壓：山坡地表裂縫用粘土分層夯填，防止地表水集中下滲；隧道右側山坡坡腳210m段，實施反壓回填，填高30米，分層碾壓，壓實度控制指標不小于85％。

（6）在洞內加固、洞外山坡反壓過程中，用“放射網”法對變形山坡地表布設觀測網，并對山坡變形進行了詳細、準確的觀測。

6 處治結果

至2004年8月，洞身處治及洞外反壓回填完成。之后的一個月監控量測顯示，山體及洞身圍巖均已穩定。隨后二襯采用鋼筋混凝土，2005年8月鋼筋混凝土施工結束。目前，二襯表面未見異常現象。

7 結束語

（1）良心隧道地址緊鄰F1－4區域性大斷裂，隧道延伸方向與該斷裂走向近于一致，應該考慮偏壓因素的存在，對隧道支護設計應該加強；施工時要嚴格執行新奧法的基本原則：“短進尺、弱爆破、早封閉、勤量測”。

（2）隧道施工過程中對掌子面圍巖的觀察特別重要，尤其在洞口段圍巖軟弱區，雖進尺很小，但仍然掉塊嚴重甚至局部坍塌時，一定要及時修正設計參數，加強支護強度 ，確保隧道工程的長治久安。