雪峰山1號隧道高風(fēng)險地段施工方法探討

張茂林

一、工程概況

雪峰山1號隧道進口里程為DK243+255，出口里程為DK254+925，全長11670m。除了進口段至DK244+603.69處于半徑9000m的曲線上外，其他的位置都處于直線上，在隧道中布設(shè)有人字坡，設(shè)計隧道的最大埋設(shè)深度為750m。全隧Ⅱ級圍巖1825m，占15.6%，Ⅲ級圍巖5355m，占45.9%，Ⅳ級圍巖3385m，占29.0%，Ⅴ級圍巖1105m，占9.5%。

二、主要施工風(fēng)險所在

雪峰山1號隧道為全線的極高風(fēng)險隧道之一，隧道存在突水突泥、塌方、大變形、巖爆等等風(fēng)險。為了降低隧道施工過程中軟巖、塌方、突泥和突水問題，減輕施工風(fēng)險產(chǎn)生的危害，因此在施工前必須制定隧道風(fēng)險防范應(yīng)急預(yù)案，加強施工風(fēng)險管理，全面防范高度以上風(fēng)險事件的發(fā)生。采取先進技術(shù)的超前地質(zhì)預(yù)報、加強超前支護、初期支護參數(shù)、實時監(jiān)控量測，進一步核實水文地質(zhì)資料，判定正確合理的施工方法，嚴格做好各種風(fēng)險的處理措施為重中之重。

三、高風(fēng)險地段施工方案與方法

1.斷層破碎帶施工技術(shù)

（1）做好超前地質(zhì)預(yù)報工作

在進行斷層破碎帶施工前，采用常規(guī)地質(zhì)法+超前鉆探法+物探法進行超前地質(zhì)預(yù)報，利用超前地質(zhì)預(yù)報搞清楚不良地質(zhì)的產(chǎn)狀、位置、圍巖結(jié)構(gòu)完整性、含水量等，并針對性地制定施工方案，然后嚴格按照制定的施工方案進行施工。

（2）做好超前支護和注漿堵水

為了避免富水斷層出現(xiàn)突水、涌水等問題，提高施工的安全性，需要根據(jù)綜合超前地質(zhì)預(yù)報情況，針對超前探孔出水量＞3m3/h的位置，由于可能出現(xiàn)局部突水的情況，需采用超前局部注漿的方式進行處理。當發(fā)現(xiàn)超前探孔2/3孔出現(xiàn)滿孔，并且出水總量＞15m3/h時，則判斷其有可能會出現(xiàn)全斷面突泥涌水，需采用超前帷幕注漿的方法進行處理。對于容易出現(xiàn)坍塌的斷層帶或圍巖破碎軟弱的位置，需使用φ89大管棚（拱部120°～150°范圍）先進行超前支護作業(yè)，然后再進行開挖施工。

（3）選擇開挖方法

采用注漿的方式對斷層帶進行處理后，在一定程度上加固了圍巖，也基本解決了涌水的問題，此時可按照IV級圍巖弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法或V級圍巖雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進行施工，在施工時要做好監(jiān)控測量工作，二襯和仰拱緊跟施工，并及時封閉成環(huán)，確保圍巖的穩(wěn)定性。

（4）做好斷層帶初期支護

在完成開挖工作后，立即進行開挖支護工作，采用C30混凝土進行噴射，噴射厚度為30cm，拱墻使用Φ8鋼筋網(wǎng)進行布置，鋼筋網(wǎng)的間隔距離為20cm，拱墻系統(tǒng)錨桿使用Φ42小導(dǎo)管，長4.0m，環(huán)向間距1.0m，梅花型布置；全環(huán)I20b工字鋼鋼架，縱向間距0.6/0.8m。

（5）隧道涌水、涌泥處理

對涌水、涌泥規(guī)模小的部位，可采取清除填充物，用漿砌片石回填處理，再施作護拱；對涌水、涌泥規(guī)模大的部位，可施作鋼筋砼護拱，并在施工護拱時預(yù)埋注漿管，待護拱砼達到強度時，注漿加固其外側(cè)填充物。

2.洞口淺埋段施工作業(yè)

按照“早進晚出”的基本原則進行洞口段施工，在進行施工時要避免對邊坡造成比較大的影響，在開挖邊坡時，要先對水進行截流，然后進行開挖施工，開挖施工時要做到開挖和防護同時開展，進洞口前要清理洞口處的圍巖，并進行加固。進行暗洞施工時，要先采用超前管棚對拱部150°范圍進行處理，使用φ108熱軋無縫鋼管進行超前管棚施工，管棚環(huán)向間隔距離為5mm，長度為30m。

采用雙側(cè)導(dǎo)坑法進行洞口淺埋段的開挖施工，施工時要做好洞內(nèi)和地表的監(jiān)控測量工作，仰拱和二襯緊跟施工，并盡早封閉成環(huán)，提高圍巖的穩(wěn)定性。

要加強洞口段的初期支護工作，使用Φ42小導(dǎo)管作為工期系統(tǒng)錨桿，小導(dǎo)管的長度為3m，環(huán)向間隔距離控制為1.0m，梅花型布置；全環(huán)I20b工字鋼鋼架，縱向間距0.6/0.8m。

3.巖爆地段施工技術(shù)

對高地應(yīng)力而發(fā)生的巖爆地段，按照設(shè)計Ⅱ級圍巖為全斷面法開挖，但考慮到圍巖結(jié)構(gòu)及發(fā)生危險時人員的撤離速度，開挖由全斷面法改為臺階法，臺階高度為上臺階4.0m、下臺階3.2m。施工中加強光面爆破效果。嚴格控制裝藥量，一次成型，盡可能減少爆破振動對圍巖的影響程度和對圍巖應(yīng)力平衡的多次破壞。采取超前鉆孔進行應(yīng)力解除，形成局部釋放區(qū)預(yù)先釋放部分巖層的原始應(yīng)力，達到防止巖爆發(fā)生的目的，并加強隧道支護，當隧道巖爆發(fā)生后立即向拱部及側(cè)壁進行噴射混凝土，再加設(shè)錨桿及鋼絲網(wǎng)；隧道襯砌緊跟開挖工序進行，盡可能減少巖層暴露時間，減少巖爆時間。

4.斜井及其他反坡施工段的排水方案

雪峰山1號隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，涌水量大，隧道正常涌水和突發(fā)的涌水都必須快速可靠地強制抽排至洞外，才能保證施工生產(chǎn)安全。

在對正洞反坡排水施工時，需要每間隔500m在洞中布置1處水倉，然后利用梯級的方式將水排放到洞外。在進行斜井作業(yè)面施工時，需在斜井中間位置和斜井底部布置水倉，采用高揚程抽水機將水分兩級排至洞外。將臨時集水坑布置在開挖工作面附近，然后使用潛水泵將坑中的匯水抽排到就近水倉中。

重視并避免地下水下滲，當坑洼積水或地表溝谷積水影響隧道施工時，需采用填平、疏導(dǎo)、鋪砌或注漿封堵的措施進行處理。

5.應(yīng)急預(yù)案

應(yīng)急救援程序見下圖。

應(yīng)急救援程序圖

根據(jù)雪峰山1號隧道的工程特點，設(shè)5個應(yīng)急物資儲備點，分別設(shè)在隧道進口、1號斜井洞口、2號斜井洞口、3號斜井洞口、1號橫洞洞口。針對隧道坍塌的應(yīng)急措施：

處理坍方要及時迅速，首先詳細觀測坍方范圍、形狀、坍穴地質(zhì)、水文情況，由專業(yè)人員制訂出處理方案，再進行處理；情況不明時，不可盲目冒險施工。

在出現(xiàn)突泥涌水的情況時，需立即安排救援人員對事故現(xiàn)場的情況進行檢查，搶修組要根據(jù)緊急搶修方案在保證工作人員安全的前提下，立即采用清淤、抽水等措施對搜救被困人員進行搜救。然后結(jié)合實際情況加固斷層破碎帶。

四、結(jié)語

綜上所述，在進行隧道工程施工時，施工安全是施工的重點和難點，該隧道工程在進行施工時，由于水文地質(zhì)情況比較復(fù)雜，施工過程中存在較多的不可預(yù)見因素，為了避免出現(xiàn)施工事故，針對存在的安全風(fēng)險提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施，順利完成了隧道施工。