花油山隧道軟弱圍巖變形控制技術

何江偉（南昆鐵路南百段增建二線工程建設指揮部，助理工程師，廣西　南寧　530001）

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花油山隧道軟弱圍巖變形控制技術

何江偉
（南昆鐵路南百段增建二線工程建設指揮部，助理工程師，廣西南寧530001）

摘要：本文以南寧樞紐花油山隧道的施工為例，對軟弱圍巖施工常見的一些技術問題進行了探討，從控制開挖變形和增強支護等技術上分析，提出了強化隧道排水、加強監控量測、采用超前地質預報和有效的施工開挖技術措施，以便對軟弱圍巖的變形進行有效控制。

關鍵詞：軟弱圍巖；變形；技術控制；支護

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.02.011

軟弱圍巖因其強度較低導致容易失穩、變形、甚至塌方，成為困擾廣大施工人員進行隧道施工的主要難題，由于對隧道圍巖變形的控制理論和變形機理缺乏系統研究，使隧道的施工措施缺乏針對性和適用性，施工質量和安全也難以得到保證，工程投資和工期也難以有效控制。為此，對軟弱圍巖施工常見的一些技術問題進行了探討并提出了具體措施，以便對軟弱圍巖的變形進行有效控制。

1　工程概況

花油山隧道位于位于南環線外繞段，雙線隧道，設計坡度為人字坡。，是云桂鐵路引入南寧樞紐南環線的控制工程，關系到廣西首條高鐵南欽鐵路能否按期開通。對廣西的鐵路建設有著里程碑似的重要意義。花油山隧道設計全長5 400 m，進口里程Dk 25+630，出口里程Dk 31+030，中心里程Dk 28+ 330。隧道以Ⅴ級圍巖為主，共5 295 m，其余為Ⅳ級圍巖，隧道最大埋深約100 m，經過地質以泥質砂巖、泥巖夾含礫砂巖為主，位于南寧復式背斜內，次級褶曲發育。

全隧共設5座斜井，分別位于Dk 26+600、Dk 27 +600、Dk 28+100、Dk 28+680、Dk 29+800線路右側，均采用無軌運輸。正洞根據圍巖等情況分別采用明挖法、CRD法、大拱腳臺階法等。

隧道在施工中，4號和5號斜井部分段落為淺埋段，施工過程中產生多次以下沉為主的變形，處理沉降變形花費的時間長，影響掌子面施工進度，導致進度滯后。由于圍巖結構和節理發育程度不同，初期支護受力也是不均勻的，破壞形式更是多種多樣的，如型鋼拱架發生扭曲、支護侵限、拱頂開裂，導致坍塌發生。針對該隧道的特殊地質情況和緊張的工期要求，施工單位通過加強圍巖監控量測，充分發揮變形控制理論和設計規范對掌子面的開挖和支護進行理論指導作用，利用超前小導管注漿預支護、鋼拱架與鎖腳錨桿組成加固和支護系統。改善圍巖應力狀態，多重支護，及早施作仰拱和二次襯砌，盡快形成閉合和完善的支護體系，使圍巖得到了很好的控制。

2　具體實施方案

2.1強化隧道排水措施廣西是全國降水量最豐富地區之一。各地年降水量均在1 070 mm以上，大部分地區為1 500-2 000 mm。4-9月為雨季，其降水量占全年降水量的70～85%，容易發生洪澇災害。因此對于隧道的防排水措施尤為重要，防排水施工在花油山隧道進洞之前，應完成隧道洞口段天溝、截水溝等排水設施。對于隧道內排水，逆坡施工時可在隧道一側設置排水溝讓水流出洞外，順坡施工時采用抽水設備由排水管抽入洞外，掌子面設臨時集水坑將水抽至集水泵站，再由集水泵站位置抽至洞外，線路較長時采用多級抽水。結構防排水則主要通過基面檢查處理、排水盲管以及防水板鋪設、施工縫、變形縫處理、混凝土灌注等工序完成，采取以排為主，排堵結合的方式。

2.2加強監控量測監控量測作為新奧法“三大支柱”之一，根據設計圖紙的要求，施工單位成立專門的量測小組，通過對隧道現場各測點進行全面監控，主要測量項目包括凈空變形、拱頂下沉、地表下沉、圍巖內部變形、錨桿軸力、鋼架應力等，將現場監控量測的內容同步及時整理、分析隧道結構的穩定情況，并反饋給參建各方。必要時請建設、設計及監理單位研究變更支護參數，達到安全施工，控制地表沉降的目的。

2.3采用超前地質預報花油山隧道采取綜合超前地質預測預報，以地質調查法為基礎，以超前鉆探為主。通過收集分析地質資料，地表詳細調查，隧道內地質編錄、素描等方法，了解隧道所處地段的地質條件，運用地質學理論，對比、論證、推斷和預報隧道施工前方的工程地質和水文地質情況。通過地質分析法可判斷工程區域地質情況，對風險等級進行劃分，辨識重點高風險區域，為及時改變和變更施工方法和支護參數提供指導。

2.4施工開挖的技術措施花油山隧道施工的重點是控制圍巖變形，采取預注漿、管超前、留核心土、短進尺、強支護、早成環、仰拱先做，襯砌緊跟和勤量測”的步驟組織施工。嚴格按照《TB 10304-2009鐵路隧道工程施工安全技術規程》對仰拱與掌子面的距離要求的規定：Ⅲ級圍巖中仰拱與掌子面的距離不得超過90 m，Ⅳ級圍巖不得超過50 m，Ⅴ級及以上圍巖不得超過40 m。《鐵建設〔2010〕120號關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道設計施工有關技術規定的通知》，對隧道開挖掌子面與仰拱之間的距離做出了進一步的強制性規定：隧道開挖后初期支護應及時施作并封閉成環，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖仰拱封閉位置距離掌子面不得大于35 m。

總體方案是以開挖支護在安全防護下施工為基礎，在超前注漿小導管和管棚的安全防護下進行上下臺階法開挖，小導管搭接長度1.5 m，每開挖0.6 m架一榀格柵，一次開挖不超過兩榀格柵距離1.2 m。上臺階先環向開挖，留核心土，安裝鋼架，鋼架不能懸空，打鎖腳錨桿和掛鋼筋網組成支護系統后再開挖核心土，最后上臺階做臨時仰拱，形成封閉環。上下環形成后，在上下環的安全防護下，完成仰拱混凝土施工，根據圍巖變形情況適時施做二次襯砌。切忌盲目追求進度，超距離開挖，少打甚至不打超前小導管，仰拱和二襯安全步距超標。注漿地段開挖后，應隨時對超前注漿固結的效果進行檢查，達不到要求應采取徑向注漿等補救措施。

3　結束語

由于借鑒了相關工程經驗和教訓，嚴格按照規范和設計要求施工，利用超前小導管注漿預支護、系統注漿錨桿對圍巖的加固改變了圍巖的應力狀態。及時施作仰拱和二襯，形成閉環的支護體系，變形得到了有效控制，花油山隧道得以順利貫通。通過總結花油山隧道軟弱圍巖的施工經驗，為指導今后的隧道施工，提高和完善軟弱圍巖隧道的施工技術水平具有積極的借鑒參考作用。

中圖分類號：U456.3

文獻標識碼：B

文章編號：1006-8686（2016）-02-0030-02