淺談淺埋隧道軟弱圍巖施工技術(shù)

范鵬

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

關(guān)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(nèi)，隧道全長(zhǎng)1035m，為單洞雙線(xiàn)鐵路隧道，隧道最大埋深為62.1m。位于林場(chǎng)內(nèi)，低山緩坡，地形起伏較大，中間高，兩端低，進(jìn)口山體自然邊坡7°，出口山體自然邊坡5°。樹(shù)木茂盛，地表多覆蓋腐殖土，厚約0.4米。隧道區(qū)域地層簡(jiǎn)述，勘探深度范圍內(nèi)地層為第四系上更新統(tǒng)坡洪積層（Q3dl+p1）黏土、粉質(zhì)黏土、含礫土、碎石；下元古界（Ptl）片麻巖。水文地質(zhì)情況，未發(fā)現(xiàn)地表水，經(jīng)提水試驗(yàn)計(jì)算，滲透系數(shù)：粉質(zhì)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(zhì)情況較差，全部為Ⅳ、V級(jí)圍巖，采用超前大管棚支護(hù)進(jìn)洞，洞內(nèi)采用超前小導(dǎo)管支護(hù)，主要采用臨時(shí)橫撐法、臺(tái)階法開(kāi)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(fā)現(xiàn)，圍巖為粉質(zhì)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(dǎo)向墻變形開(kāi)裂。隧道工期緊張，且時(shí)至春融季節(jié)雨水多，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)發(fā)現(xiàn)邊仰坡沉降及位移變化較大，邊仰坡不穩(wěn)定。隨著施工進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)馬鞍山隧道出口暗洞段，隧道初支圍巖護(hù)擠壓沉降、變形大，加之隧道出口埋深淺只有5.5米，存在嚴(yán)重施工安全隱患。

3隧道施工技術(shù)方案

3.1隧道DIK258+895處導(dǎo)向墻變形開(kāi)裂施工處理

導(dǎo)向墻設(shè)置在隧道拱部144°范圍內(nèi)，由于導(dǎo)向墻自重大，圍巖承載力低，造成導(dǎo)向墻下沉達(dá)21cm，朝隧道洞口方向位移達(dá)15cm，導(dǎo)向墻已開(kāi)裂變形已失去作用，反而影響施工安全，決定拆除DIK258+895處導(dǎo)向墻；綜合考慮隧道埋深淺、原導(dǎo)向墻內(nèi)管棚已施工完，拆除導(dǎo)向墻對(duì)地層擾動(dòng)等不利因素，新導(dǎo)向強(qiáng)位置向暗洞方向移20米，移至DIK258+875處，DIK258+895～DIK258+875段由暗洞變?yōu)槊鞫矗粸榇_保導(dǎo)向墻的穩(wěn)定，在導(dǎo)向墻左右兩側(cè)基礎(chǔ)下各設(shè)置樁徑1m鋼筋混凝土樁，根據(jù)隧道開(kāi)挖深度，樁基錨固深度不小于8m。在導(dǎo)向墻上設(shè)置3個(gè)位移、沉降觀測(cè)點(diǎn)，在后期隧道施工中，經(jīng)過(guò)觀測(cè)導(dǎo)向墻，未發(fā)現(xiàn)明顯變形，導(dǎo)向墻穩(wěn)定確保了隧道安全進(jìn)洞。

3.2隧道出口邊仰坡加固

考慮到春融季節(jié)雨水多，及監(jiān)控量測(cè)發(fā)現(xiàn)邊仰坡沉降及位移變化較大，邊仰坡不穩(wěn)定等不利因素，在暗洞改明洞里程DIK258+895～DIK258+875段兩側(cè)邊坡設(shè)置樁徑1m鋼筋混凝土樁，樁間距2m，樁長(zhǎng)15m，錨固深度不小于8m；根據(jù)地質(zhì)情況對(duì)出口明洞及洞門(mén)段DIK259+025-DIK258+875邊仰坡坡率按照黏土1：1.75，片麻巖全風(fēng)化1：0.75刷坡，每級(jí)坡高6m，一級(jí)坡與二級(jí)坡間設(shè)2m寬平臺(tái)，邊坡采用22砂漿錨桿，長(zhǎng)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(wǎng)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(wěn)定，確保了施工安全。

3.3暗洞初支大變形應(yīng)對(duì)措施

暗洞掌子面揭示圍巖為粉質(zhì)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(xiàn)場(chǎng)在中臺(tái)階采用潛孔鉆機(jī)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(cè)孔內(nèi)積水深達(dá)0.7米左右。針對(duì)隧道初支沉降、收斂變形大的問(wèn)題，加強(qiáng)支護(hù)措施。超前支護(hù)采用108加單層超前小導(dǎo)管注漿超前加固圍巖。由原設(shè)計(jì)三臺(tái)階臨時(shí)橫撐法，改為三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法施工，確保隧道及時(shí)封閉成環(huán)，上、中、下臺(tái)階預(yù)留核心土防止掌子面坍塌。原設(shè)計(jì)全環(huán)120a鋼拱架，變更為全環(huán)122a鋼拱架，中臺(tái)階設(shè)置120a工字鋼臨時(shí)仰拱，間距0.6米每榀，設(shè)置22連接鋼筋間距1米，臨時(shí)仰拱噴射27cm厚C25混凝土，待隧道仰拱封閉成環(huán)后方可拆除臨時(shí)仰拱；隧道初支每榀拱架的上、中、下臺(tái)階均設(shè)置單層鎖腳錨管，向下45°角打入巖體，采用6m長(zhǎng)，錨管采用108無(wú)縫鋼管，管壁打孔，鋼管頭設(shè)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(yù)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(qiáng)支護(hù)，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(zhì)量、安全、進(jìn)度。

3.4加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)

針對(duì)隧道初支沉降、收斂變形大，變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，加強(qiáng)隧道圍巖監(jiān)控量測(cè)頻率，監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行回歸分析為動(dòng)態(tài)施工提供數(shù)據(jù)支撐，確保施工安全、質(zhì)量。

4總結(jié)

（1）大變形隧道施工應(yīng)對(duì)措施應(yīng)以加快仰拱跟進(jìn)及封閉成環(huán)為核心，嚴(yán)控各施工措施的細(xì)節(jié)及工藝質(zhì)量，同時(shí)做好控制開(kāi)挖工作，減少施工振動(dòng)對(duì)初支結(jié)構(gòu)的變形影響。（2）監(jiān)控量測(cè)是對(duì)支護(hù)圍巖的測(cè)量，不能對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況進(jìn)行全斷面評(píng)價(jià)，施工中必須結(jié)合斷面掃描情況判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形侵限情況。（3）為減少施工中侵限情況的發(fā)生，宜根據(jù)監(jiān)控量測(cè)情況及斷面掃描數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)合理確定初期支護(hù)預(yù)留變形量，以防止初支侵限及襯砌混凝土的數(shù)量增加。（4）施工過(guò)程中應(yīng)注意洞內(nèi)外地下水及時(shí)引、排，防止浸泡拱腳、坡腳等現(xiàn)象。（5）隧道施工中一定要保證洞口導(dǎo)向墻及邊仰坡穩(wěn)定性。