小間距隧道施工應急處理探討

藺 爭 艷

(山西省交通建設工程監理總公司，山西 太原 030012)

小間距隧道施工應急處理探討

藺 爭 艷

(山西省交通建設工程監理總公司，山西 太原 030012)

結合臥龍溝2號隧道的施工情況，詳細闡述了小間距、淺埋、偏壓隧道重點難點控制性工程的應急處理措施，總結了左洞初支偏壓形變、中夾巖應變、后行洞初支形變等處理關鍵技術，以確保隧道施工的安全性。

小間距，淺埋，偏壓，隧道施工，應急處理

1 隧道特征簡介

臥龍溝2號隧道為左右分離式小間距曲線隧道。曲線半徑：左洞510 m，右洞500 m。左右洞明洞凈間距為：進口7.28 m～出口5.4 m，暗洞凈間距為：4.78 m～6.66 m。隧道最大埋深為43 m。隧道左線處于淺埋偏壓地段。隧道洞身圍巖主要為加里東中期侵入花崗巖，強風化，節理裂隙發育，呈碎塊狀，易發生冒頂、穿幫。富水條件好，易發生淋雨狀出水，整個圍巖為Ⅴ級。

2 施工工藝

根據隧道地質特征初步判斷：整個隧道處于淺埋強破碎地帶，圍巖自穩能力及支承能力極差，且隧道富水條件好。先行洞受偏壓作用，后行洞受擾動作用。小間距中夾巖受后洞開挖圍巖應力二次分布后的集中應力作用，極易發生滑塌，大位移，甚至冒頂、穿幫。隧道施工風險極大。

2.1 開挖工法

擬采取單側壁導坑法：短進尺、強支護，4臺階四步流水作業，臺階長度不小于5 m，最大程度減小施工對圍巖的擾動，充分利用圍巖的自穩性，降低施工風險。仰拱及二襯施工嚴格按紅線規定，及時跟進。

2.2 中夾巖支護方案

中夾巖不大于6 m段，采取φ25中空錨桿注漿張拉，張拉力50 kN～80 kN,對中夾巖柱施加預應力抗壓、抗應變；中夾巖在6 m～12 m段，采取中空錨桿注漿加固。

3 小間距隧道重點難點控制性工程應急處理措施

3.1 監控量測預警處置措施

該隧道為超小間距淺埋偏壓隧道，在隧道的開挖乃至襯砌后都可能存在極大的不可預見因素，如：先行左洞初支的偏壓形變、后行右洞開挖后中夾巖的應力應變、后行右洞二次應力分布后的初支應變、先行左洞二襯受后行洞應力二次分布作用的應變。此四道工序應力應變的監測將是該隧道監控量測的核心任務，為及時調整隧道的開挖及支護工法提供依據，降低開挖風險及確保成洞質量。

3.1.1 左洞初支偏壓形變預處理措施

1)對已產生形變的初支施作臨時護拱進行補強支撐，臨時護拱施作在原初支鋼拱架中間并在縱向上采用25鋼筋連接，拱腳及拱腰增設鎖腳錨管，沿臨時鋼拱架打設3.5 m徑向注漿錨桿并注漿加固增強圍巖支承力(60環×60縱)。

2)加強對該變形段應力應變的監測工作并及時預警。

3)臨時護拱穩定后檢測初支斷面有無侵線，若侵線則待二襯施工至該侵線段落時進行換拱，換拱時必須停止該段落前方所有作業，換拱采取由里至外隔一榀換一榀，且換拱時先不拆除臨時護拱，待換拱完成后根據監測應變結果確定是否拆除臨時護拱。

4)根據監控圍巖內應力、應變以及初支水平收斂的數據分析及時調整后開挖段落的支護參數，增強受偏壓力方向支護參數，對于左洞來說其受力不利位置在隧道中心右半邊的拱腰至拱頂處。若在洞內加固無法消除偏壓影響時，采取地表注漿固結增強洞頂上方圍巖支承力及自穩性的方案；若地表注漿固結方案仍不能消除偏壓影響則只能采取卸載方案。

3.1.2 中夾巖應變預處理措施

此隧道中夾巖厚度小且極度破碎，圍巖的支承力及自穩性較差，極易發生大位移大形變或由中夾巖失穩引發的塌方冒頂或串洞事故。

中夾巖在后行洞開挖后，受圍巖內應力二次分布后的作用影響，主要受力方向為：巖柱正上方破碎覆蓋層的豎向極限作用力和后行洞拱腰切線方向的斜向作用力以及先行洞二襯產生的水平反作用力。此三個方向的作用力無法達到平衡，只有通過增強中夾巖的支承力和整體性才能確保中夾巖的穩定性，降低施工風險。因此中夾巖的穩定是隧道施工順利與否的關鍵點，也是小間距隧道施工的主要研究課題。對中夾巖的監控觀測將是監控量測的重中之重。

1)中夾巖應力集中或應變突變處理措施：當中夾巖出現應力集中或應變突變時，立即停止左右洞內的所有施工，封閉先行洞洞門并在后行洞內采取緊急處置措施，采取緊急措施前先分析應變可能存在的臨界點和圍巖失穩臨界點，切不可盲目進洞采取緊急措施，務必確保人員安全。

2)中夾巖加固方案：對中夾巖應變段初支施作臨時鋼拱架護拱并在中夾巖區域外實施徑向錨桿注漿固結，對中夾巖變形段實施水平式φ42鋼管(L=4.5 m～6 m，35環×35縱)注漿加固。

3)在注漿前施作φ25精軋螺紋鋼(L為打入先行洞二襯內20 cm左右，60環×60縱)采用快凝型漿液錨固待整個中夾巖注漿固結后實施預應力張拉，張拉力依據固結強度現場確定。

4)根據監控中夾巖的內應力和應變情況，及時調整中夾巖的支護參數，先行洞對中夾巖區采用φ42×5 m鋼管按35 cm間距呈梅花形布設，45°角仰打并采取雙液注漿(水泥漿摻加水玻璃)；后行洞對中夾巖采取φ42×4 m鋼管按60 cm環×60 cm縱間距布設注漿加固。暗洞中夾巖超前小導管注漿加固措施(雙液)見圖1，左洞φ42小導管45°仰打注漿加固中夾巖側立面見圖2，右洞φ42小導管徑向注漿加固中夾巖側立面見圖3，S5a，S5b圍巖中夾巖預應力加固措施見圖4。

3.1.3 后行洞初支形變處理措施

對于后行洞的初支變形可結合“先行洞偏壓處理措施及中夾巖處置措施”分析形變成因后處置。

3.1.4 先行洞二襯應變處理措施

先行洞二襯應變主要是由于偏壓或中夾巖的應力集中引起的。

1)偏壓影響：對已施作完的二襯受偏壓影響，考慮通過對洞頂右上方的地表進行注漿固結，增強圍巖支承力及自穩性；若地表注漿固結方案仍不能消除偏壓影響則只能考慮卸載方案。

2)中夾巖應力集中影響：采取“中夾巖應變預處理措施”方案中的“中夾巖加固方案”進行處理。

3)消除先行洞二襯應變影響后檢測該影響段二襯是否侵線，若侵線則考慮采取靜態爆破對該段二襯進行拆除重新施作。

3.2 不良地質段施工處置措施

3.2.1 淺埋破碎體堆積層施工方法

該隧道為典型淺埋偏壓隧道，最大埋深約43 m，其中一部分埋深在20 m左右，該埋深段圍巖呈強風化破碎堆積狀，圍巖無自穩能力，遇擾動極易發生坍塌，受力則發生大變形、大位移。由于

該隧道為超小間距隧道，左洞先行受偏壓作用，右洞后行受擾動作用，中夾巖受后行洞開挖后的集中應力作用，開挖風險極高。因此必須對不良地質段的開挖輪廓線外進行預加固處理。

加固方案確定：

1)考慮洞內加固方案，即通過洞內超前小導管預注漿加固結合徑向注漿加固措施，穩定掌子面前后方圍巖，增強圍巖自穩性。

2)由于超前小導管加固段落短，在情況緊急時考慮以自進式錨桿注漿加固處理，自進式錨桿考慮分段前分段注漿。若單根錨桿無法穿過此薄弱層則考慮循環施作錨桿。

3)若洞內固結無法確保開挖安全時，可采取地表徑向注漿固結方案進行隧道洞頂軟弱圍巖加固處理。

4)根據工期、巖層內水量等實際情況配置水泥漿單液或水泥—水玻璃雙漿液。

3.2.2 斷層、強裂隙破碎地段注漿預加固處理

1)根據超前地質預報確定斷層及強裂隙破碎帶位置后，從安全性、經濟性考慮，結合該工程實際情況，針對前方地質情況，經過反復研究，制訂了“注漿預加固”的施工方案。

2)開挖輪廓線外小導管注漿，強破碎圍巖卡鉆時考慮自進式錨桿周邊注漿。

根據超前地質預報反饋信息，在距斷層帶或強破碎帶2 m～3 m的位置停止掌子面開挖施工。測出開挖面輪廓線，并用紅漆標示，沿開挖輪廓線向上一定角度進行小導管施工，對斷層或強破碎帶進行注漿。

4 塌方逃生自救措施

臥龍溝2號隧道為超小間距、淺埋、偏壓隧道，圍巖極度破碎，自穩能力和支承能力極差，施工時極易發生大位移、大形變、滑塌、穿幫、冒頂等安全事故。因此逃生自救方式尤為重要。

1)掌子面滑塌。當掌子面出現局部滑塌或坍塌且塌方速率較慢時，工人應立即停止作業并撤至隧道外。

2)掌子面大塌方。當掌子面出現大塌方且塌方速率較大時，根據塌方速率判斷無法通過上斷面直接逃生時，應立即向逃生管道靠攏，并通過逃生管道撤離，在等待撤離時人員應緊貼逃生通道旁的初支面，不可站在上導中央，或無序奔跑。

3)下導關門。當出現關門事故時，上導區域作業人員切不可盲目向二襯區域逃生，應反向向掌子面奔跑，在緊急無法撤離關門落石區時應緊貼初支面，待落石稍穩定時再反向奔跑至掌子面，通過掌子面逃生管道撤離。

5 結語

小間距、淺埋、偏壓隧道施工中應重點注意：左洞初支偏壓形變、中夾巖應變、后行洞初支形變、先行洞二襯應變的處理，淺埋破碎體堆積層施工方法，斷層、強裂隙破碎地段注漿預加固處理。基于我們的提前預測分析和及時處理，施工中可能出現的問題都得到了有效的控制，本隧道施工在質量、進度、安全等方面都取得了可喜的成績。

Inquiry on emergent treatment of small-spacing tunnel construction

Lin Zhengyan

(ShanxiTrafficConstructionEngineeringSupervisionCorporation,Taiyuan030012,China)

Combining with Wolonggou No.2 tunnel construction conditions, the paper specifically describes emergent treatment measures of small-spacing, shallow-burying and biasing tunnel control engineering, and summarizes critical treatment techniques, such as preliminary left tunnel biasing deformation, central rock strain, post tunnel support deformation and so on, with a view to ensure tunnel construction safety.

small-spacing, shallow-burying, biasing, tunnel construction, emergent treatment

2015-05-27

藺爭艷(1979- )，女，工程師

1009-6825(2015)22-0172-02

U455

A