軟弱圍巖隧道施工體會及漏頂的處理技術

嚴全永

（駐馬店市路通監理咨詢有限公司，河南 駐馬店463000）

1 在隧道施工中，常規地質條件技術的研究和開發

對于較好圍巖已設計了標準支護型式，而對圍巖強度比較小的低強度圍巖的標準支護型式還是需要進一步研究的課題，因此在軟弱圍巖隧道施工中，應該研究圍巖條件的影響，事前要全部掌握必要的圍巖條件，研究出新的施工技術，使其適應各種圍巖施工條件，并研究其適用性和通用性。

汪家沖隧道位于安徽省岳西（黃尾）至潛山段高速公路段上，岳西（黃尾）至潛山段高速公路是國家重點公路規劃中的濟南——廣州公路的一段，起點接擬建的六安至黃尾高速公路，終點于潛山縣王河鎮接合界高速公路，路線全長約77.953公里。

新奧法開挖技術在隧道施工中比較常用，它是采用控制爆破、錨噴支護和施工監測等重要技術措施，在軟弱圍巖中實現大斷面開挖，目前已成為修建軟巖隧道工程的一套新技術，但在汪家沖隧道中，隧道的淺埋偏壓段經常處于土砂地層、堆積層或風化嚴重的軟弱破碎圍巖中，這些圍巖自穩能力較差，只是簡單應用新奧法大斷面開挖進洞容易出現漏頂現象，因此需要對施工中可能出現的漏頂的處理技術進行深入的研究。

2 地形地質條件

汪家沖隧道的ZK127+880~930段為一沖溝所在地，此地段為坡、洪積物沉積所形成。經現場測量，ZK127+880~930段原地面離拱頂最厚處為2.4米。隧址區位于皖西南區境內，屬于北亞熱帶濕潤季風氣候區，雨量充沛，多年平均降雨量為1316.9mm～1497.7mm，本隧道地處山區，雨季可能會有山洪爆發、山體滑坡等自然災害。ZK127+880~900沖溝段常年積水，ZK127+900~930洼地段雨季積水無處排泄，常年雨水浸泡將使巖體強度減弱，對隧道掘進施工造成嚴重影響。

3 軟弱圍巖隧道施工技術體會

通過汪家沖隧道的施工，在很多方面對今后類似的軟弱圍巖隧道的設計和施工具有指導意義，下面就闡述一下筆者的體會。

3.1 隧道洞口設計方案是否合理、施工措施是否得當，對隧道以后的施工影響很大，尤其地質條件像汪家沖隧道進口這樣的隧道洞口。為爭分奪秒趕工期，隧道進洞前缺乏嚴密的施工措施，倉促地進行洞口前明洞的拉槽工作，，再加上不良的地質條件，造成明洞基坑內一片泥濘，邊坡不能自穩，牽延性坍塌使整個洞口山坡下滑，山體出現開裂。當開挖后若開挖面沒有得到及時的封閉或支護(約24h之內)，在水的影響下，主要為原地下水的平衡被打破，在開挖面上形成面狀流或股狀流，使細小的花崗巖風化顆粒失穩流動，圍巖逐漸演變為流塑狀易蠕動的流泥狀態，對施工極為不利。可采用以下措施：

（1）在洞口兩側一定距離內每間隔10-20m設一直徑不小于1.0m的降水井，實施大井點降水，條件稍好時也可采用小井點降水，以減少洞口拉槽時地下水的影響。

（2）洞口拉槽時，邊仰坡宜設錨桿、鋼筋網和15-20cm厚的噴混凝土及時防護，以保護邊仰坡的穩定。

（3）基底視情況可采用拋填片石、模筑200號混凝土或200號鋼筋混凝土進行處理。

3.2 汪家沖隧道的ZK127+880~930段曾采用了大面積的地表預注漿，結果收效甚微。分析其原因主要有以下幾點：

（1）花崗巖極嚴重風化層盡管已風化呈土狀，但結構不松散，完整性較好，含水飽和且很密實，水泥漿液對其產生劈裂作用困難較大；

（2）花崗巖極嚴重風化層中細顆粒成分(可能比水泥顆粒還細)含量較多，巖體密實，可壓縮性較小，水泥漿的擠壓作用不明顯；

（3）如此地質條件下的注漿工藝也不易把握。

3.3 一般來說，對于以下情況考慮采用地表深孔預注漿能取得較為明顯的效果:

（1）軟塑狀(或流塑狀)的粘性土等承載力極低的I類圍巖；

（2）松散的無自穩能力的砂類土；

（3）石質圍巖，但位于擠壓極強烈的斷裂帶內，呈角礫、砂、泥松軟體的I類圍巖。

由于汪家沖隧道的ZK127+880~930段地表深孔預注漿有針對性不強、不易控制等缺點，應慎重采用。

3.4 采用“先墻后拱”的施工方法是軟弱圍巖隧道施工中正確的選擇，故汪家沖隧道采用了雙側壁導坑的施工方法。該技術為我們以后進行側壁導坑的設計和施工提供了一個非常好的、可資借鑒的經驗。從施工的情況來看，有些問題在我們今后的設計中需要引起注意。側壁導坑斷面尺寸的確定應考慮以下幾個方面的內容:

（1）隧道邊墻墻底和仰拱的深度；（2）起拱線的位置；（3）寬度上應考慮施工方便及人車的通行。

側壁導坑的施工一般采用臺階式的施工方法，而采用側壁導坑施工方法的隧道圍巖壓力都較大，因此，側壁導坑中應設橫撐，橫撐一般應選用剛度較大的材料，如工字鋼、鋼錠等。另外，側壁導坑對疏干隧道拱部以上的地下水效果極其明顯，這對于今后遇上如汪家沖隧道ZK127+880~930段這樣深受地下水困擾的同類隧道地段具有參考價值。

4 漏頂的處理

4.1 按原設計從左線出口端施工，于ZK127+885處出現漏頂；

4.2 支護參數的加強設計；

4.2.1 加設超前錨桿:在拱頂部加設長3m，φ22mm的螺紋鋼筋錨桿，橫向間距為20-40cm，向上傾角150-200，與開挖循環中徑向錨桿同時進行。

4.2.2 加密徑向錨桿:國外在類似地形、地質條件下用《新奧法》修建隧道(洞)時，拱腰部多加設長5-l0m的長錨桿，間距則為錨桿長度的1/2-1/3。我國的隧道工程一般不具備設置長錨桿的技術條件，難以實現這種有效的長錨桿方案，因而采用了將長2.5m的錨桿間距縮小至100cm的“短而密”錨桿方案。

4.2.3 提高鋼筋網的剛度:在通過汪家沖隧道ZK127+880~930段這樣大斷層的破碎軟圍巖中，提高支護剛度，控制圍巖認真分析漏頂原因，并總結漏頂處理經驗，加強設計支護參數。

4.3 套拱設計

4.3.1 在ZK127+885處先處理漏頂的頂口，然后施工40cm厚C25混凝土套拱，套拱內設I 20a的鋼拱架（@=50cm），施工斷面圖如下圖；

4.3.2 對初期支護的鋼拱架設計做出調整，將原設計I 20a的鋼拱架間距@=75cm改為@=50cm，其他按原設計方案施工并加強監控量測。

4.4 施工后設計

4.4.1 套拱施作完畢后對隧道拱頂進行回填，厚度至拱頂上2m；

4.4.2 隧道開挖完成后,對該段地表進行按山體走勢回填，以便引水進入設計的排水系統。如下圖所示。

5 結束語

筆者根據在汪家沖隧道施工中，嘗試使用在傳統的新奧法開挖技術進行改良的施工方法，例如汪家沖隧道的ZK127+880~930段的初期支護模筑混凝土的密實度較難控制，施工中須加強振搗，拌制混凝土時，最好摻入一定量的增強防水劑，能增加與圍巖的粘結力；采用先拱后墻法施工時，加強拱腳處的基底承載力，并及時支撐卡口梁，以防拱圈下沉和內移，導致拱部混凝土開裂；施工萬一發生漏頂，不采用清方辦法，改用本文所述的辦法處理，這對于松軟、極破碎的ZK127+880~930段圍巖用此法效果很好。經過本文所提方法的處理，汪家沖隧道的施工獲得了成功，其隧道的整體性、穩定性好，施工安全。

[1]董賢敏.軟弱圍巖隧道的修建技術—營盤山隧洞新奧法施工介紹.浙江水利科技，1996.

[2]付勝,段雄.高產高效工作面漏頂原因分析及對策.礦山壓力與頂板管理,2000.