梁峁沙漠低丘區軟弱圍巖隧道施工技術研究

葉含志

[摘要]近年，我國高速公路建設發展迅猛，給社會的進步和經濟的發展帶來了很大的促進作用。但是，在高速公路建設的過程中往往會遇到一些特殊地質地貌，這些特殊的地質地貌往往會給公路工程建設帶來極大的困擾，尤其是在我國的西部地區分布較為廣泛的風積沙，粉砂，粉土等軟弱圍巖地質。在公路建設的過程中，在這種地質地貌上進行隧道施工十分困難，本文以陽條灣隧道為例，希望可以給今后的軟弱圍巖地質隧道施工帶來一些啟示。

[關鍵詞]軟弱圍巖;超前支護;隧道施工;監控量測

文章編號：2095 - 4085（ 2019） 04 - 0139 - 03

進入二十一世紀以來，全國高速公路建設高漲，目前我國高速公路通車里程已多年蟬聯世界第一。國家規劃到2020年全國高速公路建成里程將達到15萬km，高速公路投資建設迎來發展大機遇，特別是在我國西部地區。由于地理環境因素，高速公路隧道也越來越多，遇到的地質地貌也越來越復雜。在陜北地區地質多為黃土，粉砂，粉土等，在這種復雜地質中修建高速公路隧道，施工難度大，施工風險高，施工進度慢。本文以神佳米高速公路陽條灣隧道為例，研究梁峁沙漠低丘區軟弱圍巖隧道施工技術.為類似工程提供借鑒。

1工程概況

陽條灣隧道位于陜西省榆林市佳縣境內，為分離式高速公路隧道，左線長680m，右線長667m。隧道最小線間距為42m，最大線間距為51m。采用復合式襯砌，單線馬蹄形結構形式，開挖斷面面積為114. 89n12。

隧道處于陜北黃土高原區，屬于高階地梁峁～沙漠低丘地貌，地表風積沙覆蓋，發育灌木等沙漠植被，地層巖性由老到新依次有第四系中更新統沖洪積粉質粘土，粉土，粉細砂和上更新統黃土，全新統風積沙。隧道近南北走向，軸線橫穿梁峁～沙漠低丘，沿隧道軸向地形渾圓，兩側低，中部高。隧道進出口段地形相對較陡，坡面遍布風積沙。梁峁～沙漠低丘兩側沖溝溝谷底部狹窄，受水流沖刷浸蝕，形成“V”型葉脈狀溝谷。隧道圍巖由第四系中更新統粉土、粉砂組成，為V級圍巖。圍巖自穩性較差，開挖后易產生坍塌，失穩等現象。

2隧道施工方法

根據陽條灣隧道的地質特性，采用環形臺階預留核心土（三臺階七步法），人工配合機械開挖，自卸汽車運碴。隧道支護采用錨噴網，型鋼鋼架，超前小導管注漿，超前管棚聯合支護型式，超前管棚設置在進出口明暗交界處。隧道進口施工為順坡開挖，排水采取順坡自然排水。隧道出口為反坡施工，采用機械排水，通過積水池抽排至洞外設置的污水處理池，采用機械通風方式。

在隧道施工過程中，結合超前地質探測預報，提前分析地層巖性及含水狀況等，預測預報隧道施工前方不良地質情況。同時，進行監控量測，指導施工，確保隧道結構穩定和施工安全。

2.1洞口大管棚超前支護施工技術（圖1）

根據陽條灣隧道進出口地質特性，為了在軟弱圍巖下安全開挖，預先提供增強地層承載力，設計采用大管棚超前支護進洞。在施工完成洞口邊坡錨噴和洞口拱形骨架護坡后，管棚施工采取了以下措施。①洞口開挖面刷面，開挖套拱施工操作平臺并預留核心土。②在套拱內安設4榀I20a工字鋼，并且將管棚端頭與I20a工字鋼焊接牢固。③立模型灌注C30套拱砼。④從頂向兩側用‘φ150鉆頭的潛孔鉆機鉆眼鉆孔。⑤沿二襯外輪廓線以外30cm，從洞頂開始布孔，間距為40cm，利用鉆機將外徑φp108mm，壁厚6mm的熱軋無縫鋼管頂入孔內，左右各15根。⑥采用了0.8：1～1：1的水泥漿液注漿。

2.2洞身超前小導管施工技術

大管棚保護段洞身開挖完成后，采用φp50*4mm無縫鋼管超前支護施工，每根長度為4. Sm，每環間距3m，鉆孔仰角70-排，仰角300 -排，超前小導管布置于隧道的拱部范圍內，將端部焊接于鋼拱架上，施工時采用自制型鋼臺架作為工作平臺。采用氣腿式鑿巖機配螺旋鉆桿鉆孔，人工配合鉆機頂入小導管，安裝完成后注漿前進行壓水實驗，然后采用注漿機注漿。為防止工作面坍塌，用塑膠泥封堵周圍裂隙及小導管孔口，根據注漿后工作面穩定情況，必要時在工作面噴砼。

2.3初期支護施工技術

由于陽條灣隧道為軟弱圍巖，開挖后圍巖極其不穩定，施工易發生突然性塌方，須采取邊開挖邊支護的措施，以保證隧道的安全，初期支護隨開挖進尺緊跟。采用濕噴技術噴混凝土，采用混凝土噴射機分二次進行，第一次噴的厚度《4cm，在完成鋼架，鋼錨桿，筋網安裝后進行復噴。錨桿施工采用氣腿式鑿巖機配螺旋鉆桿，及時將加工好的桿體插入孔內，錨桿尾端與拱架焊接，使錨桿與拱架成為一個聯合承載體。然后鋪設鋼筋網，拼裝鋼架。

2.4洞身開挖施工技術（圖2）

洞身開挖采用三臺階七步法，開挖時左右線掌子面里程至少錯開30m以上。仰拱末端距離掌子面不大于30m。導坑開挖進尺為0.6m。中臺階左右兩側和下臺階左右兩側臺階錯開2m～ 3m，開挖高度為3～3. Sm，開挖進尺最大不超過0.6m～1.2m。預留核心土長度為3m～ Sm。仰拱循環開挖長度2m一3m。仰拱砼澆筑長度3m。洞身開挖主要施工步驟如下，上臺階拱部開挖及其初期支護→中臺階左側開挖及其初期支護→中臺階右側開挖及其初期支護→下臺階左側開挖及其初期支護一下臺階右側開挖及其初期支護→上中下臺階核心土開挖→仰拱開挖及其初期支護一澆筑仰拱砼及填充砼→澆筑拱墻砼襯砌。

2.5監控量測

監控量測是指導軟弱圍巖隧道安全施工，反映隧道支護結構穩定性最重要的信息化手段。陽條灣隧道監控量測項目主要包括。利用地質羅盤儀等進行地質和支護狀況信息的觀察（工作面及初期支護后的地段進行觀察），利用精密水準儀，銦鋼尺等進行隧道涌水量及涌水含泥量與含砂量觀察，利用全站儀，水準儀進行拱頂下沉及收斂量測，利用各種類型收斂計進行周邊位移及收斂量測，利用精密水準儀，水準尺等進行隧道洞口段，淺埋和偏壓段地表沉降監測。根據監測數據的分析結果，提出針對性的解決措施。陽條灣隧道量測頻率，變形管理等級標準，結構允許相對位移見表1～3。