分析拱石山隧道不良地質區段開挖處治施工技術

羅磊

摘 要：隨著國民經濟的發展，公路建設得到了大力發展，隧道工程不可避免的在高等級公路中出現，隧道不良地質區段開挖是一項艱巨的工程，安全對生產的影響至關重要。本文主要是結合工程實際，對隧道不良地質區段開挖的施工工藝和施工方法做了簡要分析，以供同仁參考！

關鍵詞 ：公路；隧道；不良地質區段；施工技術

1 地質地貌及工程簡介

拱石山隧道位于云浮至陽江高速公路羅定至陽春段內，隧道為分離式中隧道，左線總長為845m，右線總長為840m，隧道左線最大埋深約117m，右線最大埋深約 120m。屬構造剝蝕、溶蝕丘陵地貌單元，進口處為巖溶地貌，多峰叢石林，山體陡峭，中段和出口處為構造剝蝕區，山體較高，起伏較大，隧道軸線高程在 130～255m。山體北東-南西走向，隧道與山梁軸線近垂直。隧道自然坡度 20～30°，隧道進口和山梁部分地形較緩。

2 不良地質段地質地貌

拱石山隧道右線YK31+019～YK31+091段圍巖為粉質黏土和全強風化砂巖、頁巖，土質松軟，巖石破碎，節理裂隙極發育，地下水主要為第四系孔隙潛水和巖溶水，水量較小，雨季水量較大，開挖無支護時易坍塌、變形和滲漏水，屬于 V級圍巖。

3 隧道施工方法

（1）、在進行洞口段開挖施工前必須施作好洞頂截水溝以及洞頂改溝工程，防止地表水體滲入開挖面影響明洞邊坡和成洞面的穩定；在進行挖過程中，邊坡防護必須與邊坡開挖同步進行，開挖到成洞面附近時要求預留核心土體，待洞口長管棚施工完成后再開挖進洞。洞口地質較差，應盡量避開雨季施工，明洞襯砌完成應及時回填。原則上完成明洞回填反壓后方可開始暗洞開挖。

（2）、隧道施工開挖總體上要求拱部采用光面爆破，邊墻部采用預裂爆破，以最大限度地保護周邊巖體的完整性，同時減少超挖量，提高初期支護的承載能力。在Ⅴ級圍巖地段要求采用短臺階法施工，臺階長度控制在5～10米，保證初期支護及時落底封閉，以確保初期支護的承載能力。由于二次襯砌是按主要的承載結構設計，因此二次襯砌應緊跟開挖面：在初期支護落底后應及時施作二次襯砌仰拱和仰拱回填層，然后施作二次襯砌。在Ⅳ級圍巖地段要求采用一般臺階法施工，臺階長度控制在10～15 米，注意上半斷面及基礎鎖腳錨桿的施工質量。由于二次襯砌是按承受少量荷載進行設計，因此二次襯砌的施作可滯后開挖面20～30 米，在初期支護基本穩定后施作，但是二次襯砌仰拱和仰拱回填層應緊跟初期支護。在Ⅲ級圍巖地段推薦采用臺階法施工，當機械化程度較高，各道施工工序能及時完成時，也可以采用全斷面法施工。根據結構受力要求，沿隧道縱向在地質變化處以及襯砌類型變化處應設置沉降縫，邊墻、拱部及仰拱均應斷開。

4 原設計對該段的處理

原設計考慮到右線YK31+019～YK31+091段設計為V級圍巖，由大樁號往小樁號掘進，設計開挖方式采用短臺階法施工，臺階長度5～10m；襯砌結構采用復合式襯砌，以錨桿、噴混凝土或鋼筋網噴混凝土、鋼拱架為初期支護，模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護，共同組成永久性承載結構，襯砌襯砌支護類型為S5b；設計輔助施工措施為超前小導管注漿，小導管采用外徑42mm，壁厚 3.5mm，長 3.5m 的熱扎無縫鋼管，鋼管環向間距約 40cm，外插角控制在 10～15 度左右，尾端支撐于鋼架上或焊接于系統錨桿的尾端，每排小導管縱向至少搭接1.0m，鋼管距尾端 1 m范圍外鉆Φ6mm 壓漿孔，注漿漿液采用單液注漿，添加5%的水玻璃。

5 現場問題分析及處理方案

對該隧道出現的拱腳沉降、收斂嚴重，掌子面滲漏水、坍塌現象，分析認為主要是以下兩方面的原因：（1）隧道里程樁號處于淺埋斷層破碎帶，且處于富水淺埋地段，未及時采用進行注漿加固及鉆孔引排水，導致掌子面圍巖無粘結力，圍巖遇水泥化，造成坍塌。（2）斷層破碎帶的圍巖結構松散，本身的支撐能力較差，地表水滲入巖石，增加圍巖壓力及自重，使初期支護結構發生破壞造成下沉和收斂。

根據現場對問題成因的分析，對YK31+019～YK31+091采取以下處理方案：

（1）對YK31+091～YK31+079段已侵限的初期支護進行換拱處理，采用Ф32mm自進式中空錨桿進行加固，在下一榀拱架換拱前應完成上一榀拱架加固工作。

（2）由原設計短臺階法調整為CD法施工，上臺階、下臺階拱腳左右側各設4根鎖腳錨桿，YK31+079～YK31+019段襯砌支護類型S5a鋼拱架間距由70cm調整為50cm。

（3）采用中管棚注漿固結地層，管棚鋼管采用外徑76mm、壁厚8mm帶鉆頭熱軋無縫鋼管（自進式），鋼管長度18m，環向間距60cm，外插角度為15°，支護范圍為120°，縱向循環間距為6m一循環，每循環23根，遇水時采用雙液注漿處理。

（4）原設計超前小導管調整為外徑42mm、壁厚3.5mm超前鋼插管，長度為4.5m，環向間距調整為30cm，縱向循環間距由2.1m調整為1.0m，考慮左側圍巖較差，支護角度由原116.2°調整為150°，即每循環57根，與中管棚搭配使用，遇水時可進行局部小導管注漿處理。

（5）施工中應加強監控量測，根據已開挖段的沉降、收斂情況預留沉降量，圍巖變好時及時上報恢復原支護參數。

根據隨后的施工情況，按照CD法開挖方式，采用中管棚和超前小導管搭配施工，加強地質超前預報和監控量測，最終在實施完以上所定的措施后，隧道成功的穿越了該段不良地質段。

6 體會

（1）開挖時對地質條件要進行及時、準確的判斷，并通過洞室監控量測信息反饋，及時調整開挖方式及支護參數，不盲目追求進度。

（2）采用換拱、自進式中空錨桿注漿大大改善了原有圍巖的物理力學性能，提高圍巖的整體承載力，有效控制收斂和沉降。

結語

隧道不良地質區段開挖是一項復雜的過程，很多情況下采用的施工方法不僅僅只有一種，而是根據實際的地質情況，采用多種開挖方法相結合，。隧道不良地質區段開挖作為一項重要的隱蔽工程，確保安全生產，做好超前預報至關重要，開挖的過程中，要采取合理的施工方法和施工工藝，加大技術力量，才能提隧道不良地質區段開挖的施工質量。