淺談淺埋隧道軟弱圍巖施工技術

范鵬

摘要：結合新建哈爾濱至佳木斯鐵路馬鞍山隧道工程施工，針對淺埋隧道軟弱圍巖施工段落的導向墻開裂變形，隧道初期支護擠壓沉降、變形，隧道掌子面圍巖坍塌等不良地質情況施工技術。以期可以我國隧道施工提供借鑒。

關鍵詞：隧道工程；淺埋；軟弱圍巖；施工

1工程概況

馬鞍山隧道位于哈爾濱市依蘭縣境內，隧道全長1035m，為單洞雙線鐵路隧道，隧道最大埋深為62.1m。位于林場內，低山緩坡，地形起伏較大，中間高，兩端低，進口山體自然邊坡7°，出口山體自然邊坡5°。樹木茂盛，地表多覆蓋腐殖土，厚約0.4米。隧道區域地層簡述，勘探深度范圍內地層為第四系上更新統坡洪積層（Q3dl+p1）黏土、粉質黏土、含礫土、碎石；下元古界（Ptl）片麻巖。水文地質情況，未發現地表水，經提水試驗計算，滲透系數：粉質粘土K=0.003m/d，片麻巖（w4）k=0.018m/d，片麻巖（w3）k=0.003m/d。隧道地質情況較差，全部為Ⅳ、V級圍巖，采用超前大管棚支護進洞，洞內采用超前小導管支護，主要采用臨時橫撐法、臺階法開挖施工。

2隧道施工中遇到的困難

馬鞍山隧道出口明洞段施工中發現，圍巖為粉質黏土，夾有少量粗角礫，裂隙水從地面及拱腳流出，圍巖遇水軟化成淤泥，承載力降低，造成DIK258+895明暗洞分界處導向墻變形開裂。隧道工期緊張，且時至春融季節雨水多，通過監控量測發現邊仰坡沉降及位移變化較大，邊仰坡不穩定。隨著施工進一步發現馬鞍山隧道出口暗洞段，隧道初支圍巖護擠壓沉降、變形大，加之隧道出口埋深淺只有5.5米，存在嚴重施工安全隱患。

3隧道施工技術方案

3.1隧道DIK258+895處導向墻變形開裂施工處理

導向墻設置在隧道拱部144°范圍內，由于導向墻自重大，圍巖承載力低，造成導向墻下沉達21cm，朝隧道洞口方向位移達15cm，導向墻已開裂變形已失去作用，反而影響施工安全，決定拆除DIK258+895處導向墻；綜合考慮隧道埋深淺、原導向墻內管棚已施工完，拆除導向墻對地層擾動等不利因素，新導向強位置向暗洞方向移20米，移至DIK258+875處，DIK258+895～DIK258+875段由暗洞變為明洞；為確保導向墻的穩定，在導向墻左右兩側基礎下各設置樁徑1m鋼筋混凝土樁，根據隧道開挖深度，樁基錨固深度不小于8m。在導向墻上設置3個位移、沉降觀測點，在后期隧道施工中，經過觀測導向墻，未發現明顯變形，導向墻穩定確保了隧道安全進洞。

3.2隧道出口邊仰坡加固

考慮到春融季節雨水多，及監控量測發現邊仰坡沉降及位移變化較大，邊仰坡不穩定等不利因素，在暗洞改明洞里程DIK258+895～DIK258+875段兩側邊坡設置樁徑1m鋼筋混凝土樁，樁間距2m，樁長15m，錨固深度不小于8m；根據地質情況對出口明洞及洞門段DIK259+025-DIK258+875邊仰坡坡率按照黏土1：1.75，片麻巖全風化1：0.75刷坡，每級坡高6m，一級坡與二級坡間設2m寬平臺，邊坡采用22砂漿錨桿，長4m，錨桿采用梅花形布置間距1.2*1.2m，垂直坡面打人巖體，掛8鋼筋網片，間距20*20cm，噴射c25混凝土，厚度15cm。在后期隧道施工中，邊仰坡基本穩定，確保了施工安全。

3.3暗洞初支大變形應對措施

暗洞掌子面揭示圍巖為粉質黏土夾少量碎石，潮濕、軟塑狀，裂隙水從地面及拱腳流出，圍巖遇水軟化成淤泥，承載力降低，造成隧道初支沉降、收斂變形大，存在安全隱患。現場在中臺階采用潛孔鉆機垂直向下鉆孔，孔徑130mm，孔深3.5m，鉆孔后觀察裂隙水沿孔壁流出，1分鐘后測孔內積水深達0.7米左右。針對隧道初支沉降、收斂變形大的問題，加強支護措施。超前支護采用108加單層超前小導管注漿超前加固圍巖。由原設計三臺階臨時橫撐法，改為三臺階臨時仰拱法施工，確保隧道及時封閉成環，上、中、下臺階預留核心土防止掌子面坍塌。原設計全環120a鋼拱架，變更為全環122a鋼拱架，中臺階設置120a工字鋼臨時仰拱，間距0.6米每榀，設置22連接鋼筋間距1米，臨時仰拱噴射27cm厚C25混凝土，待隧道仰拱封閉成環后方可拆除臨時仰拱；隧道初支每榀拱架的上、中、下臺階均設置單層鎖腳錨管，向下45°角打入巖體，采用6m長，錨管采用108無縫鋼管，管壁打孔，鋼管頭設置錐尖，鎖腳錨管與鋼架連接采用30c*50cm*16mm鋼板焊接，采用1：1水泥漿注漿，注漿壓力1～2MP；加大隧道初支預留沉降變形量由15cm加大到25cm，防止隧道初支侵限。采用以上措施加強支護，防止隧道初支沉降、收斂變形，取得良好效果確保了隧道施工質量、安全、進度。

3.4加強監控量測

針對隧道初支沉降、收斂變形大，變形持續時間長的特點，加強隧道圍巖監控量測頻率，監控量測數據及時進行回歸分析為動態施工提供數據支撐，確保施工安全、質量。

4總結

（1）大變形隧道施工應對措施應以加快仰拱跟進及封閉成環為核心，嚴控各施工措施的細節及工藝質量，同時做好控制開挖工作，減少施工振動對初支結構的變形影響。（2）監控量測是對支護圍巖的測量，不能對支護結構變形情況進行全斷面評價，施工中必須結合斷面掃描情況判斷支護結構的變形侵限情況。（3）為減少施工中侵限情況的發生，宜根據監控量測情況及斷面掃描數據，動態合理確定初期支護預留變形量，以防止初支侵限及襯砌混凝土的數量增加。（4）施工過程中應注意洞內外地下水及時引、排，防止浸泡拱腳、坡腳等現象。（5）隧道施工中一定要保證洞口導向墻及邊仰坡穩定性。