淺談秦峪隧道軟巖大變形處理技術

高云賀

（中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧大連 116600）

0 引言

擬建秦峪隧道是蘭海高速（G27）渭源—武都段中一條山嶺隧道。進口布設于宕昌縣官亭鎮大村村的岷江右岸，秦峪滑坡的左側，出口布設于宕昌廟下村與化馬村之間岷江右岸山坡。在秦峪隧道圍巖及初期支護變形、破壞特點歸納總結的基礎上，結合隧道的區域地質條件，分析圍巖大變形的形成機制。

1 秦峪隧道的地質及周邊環境

秦峪隧道地區年降水量較大，常集中在7～9 月份，易形成山洪，造成山體滑坡或形成泥石流。隧址區為高中山區，期間夾河川谷地，地面高程1322～2291 m，相對高差969 m。隧道洞身通過的基巖地層主要為三疊系隆務河群的灰巖、板巖（TLsb、TLLs） 和二疊系大關山組的灰巖、白云質灰巖、泥灰巖（CPdgLs）、中泥盆統古道嶺組炭質板巖（Dgsb）、斷層角礫巖、斷層泥等。

2 軟巖大變形段情況

2.1 原設計情況

圍巖級別為V 級，其中秦峪隧道左線ZK345+865～K346+045 段設計采用SVa 型襯砌結構，秦峪隧道左線ZK345+845-K345+865 段設計采用SVc 型襯砌構，秦峪隧道左線ZK345+748-ZK345+845 段設計采用SVe 型村砌結構。

2.2 現場情況

秦峪隧道左線施工至ZK345+842 處時，掌子面圍巖為碳質板巖夾壓碎巖及斷層泥，碎裂松散結構，圍巖穩定性差。初次支護施工后兩日內秦峪隧道左線ZK345+880～ZK345+842 段上臺階初期支護變形嚴重，單側收斂達120～310 mm，沉降達110～210 mm，單日最大單側收達47 mm，沉降最大達35 mm。隧道掘進方向左側初支變形較為嚴重，拱腰部位存在縱向裂縫，裂縫寬度達50 mm，噴射混凝土存在掉塊現象[1]，部分鋼拱架已扭曲變形，掌子面拱頂至拱腰范圍內發生坍塌。經現場測量，秦峪隧道左線ZK345+865～ZK345+842 段上臺階初期支護已侵入二次襯砌限界。

在對掌子面進行反壓回填及秦峪隧道左線ZK345+865～ZK345+847 段換拱完成后，已換段初期支護收效變形仍然較大，而且掌子面左側較為嚴重，單側收達140～220 mm，沉降達110～160 mm，且仍處于變形增長階段，其中秦峪隧道左線ZK345+855 段面單日最大收斂變形達18 mm，在進行變形監測過程中，2019 年3 月30 日秦峪隧道左線ZK345+842～ZK345+847 段隧道拱頂至拱腰范圍內發生坍塌。

截止2019 年4 月1 日現場踏勘，塌后掌子面樁號為秦峪隧道左線ZK345+847，受前期施工影響，現場二次砌分段施工，大樁號側二次襯施工至秦峪隧道左線ZK345+965 處，秦峪隧道左線ZK345+965～ZK345+942 段二次襯砌未施做。小樁號側二次襯砌施工至秦峪隧道左線ZK345+897 處，仰拱施工至秦峪隧道左線ZK345+886.6 處，其中未施工二次襯砌段落起拱線處初期支護鋼拱架連接板處變形較大，存在鼓包現象。

3 處理方案

3.1 設備選型

現場采用的是TK700 混凝土濕噴機，TK700 型混凝土濕噴機應用最為成熟的轉子活塞凸輪喂料機構，解決了濕拌成品混凝土物料在轉子料倉內的粘結堵塞問題，實現了均勻連續小團粒喂料和管道內的均勻稀薄流輸送。TK700 型混凝土濕噴機性能穩定，操作維護方便，節約能耗，使用壽命長，保護環境，提高噴層質量。

TK700 型混凝土濕噴機主要技術特點：

（1）機內活塞強制喂料，徹底解決了轉子料腔粘料問題，對混凝土（高黏稠性和現為混凝土）的適用能力強。

（2）3 個料腔同時徑向喂料，真正實現了塑性混凝土在管道內的稀薄流輸送，料流連續，不堵管，噴嘴后坐力小，回彈低，噴層表面平整。

（3）液體速凝劑系統計量準確，混合均勻。

3.2 處治措施

為有效控制圍巖大變形，保障施工安全及后期襯砌結構耐久性[2-3]，針對秦峪隧道左線ZK345+965～ZK345+837 段隧道軟巖大變形情況，決定采取以下措施：

3.2.1 隧道左線ZK345+865～ZK345+847 段

（1）對秦峪隧道左線ZK345+847 處掌子面采用強度較高的洞渣進行回填反壓，并在拱部塌腔部位預埋34 根注漿管，拱頂部位反壓至秦峪隧道左線ZK345+852 處，反壓后對坡面掛設中8 鋼筋網（20×20 cm）后噴射10 cm 厚混凝封閉，為保證后期施工平臺，回填反壓分兩臺階進行，坡率按1：1 控制。

（2）對秦峪隧道左線ZK345+865～ZK345+852 段上臺階初期支護采用豎向圓木支撐或木垛支撐臨時支頂（支撐底部和頂部設木板，提高穩定性），防止塌方影響范圍進一步擴展影響初期支護結構穩定。

3.2.2 隧道左線ZK345+965～ZK345+942 段和ZK345+897～ZK345+865 段

以上兩段起拱線上下增設R32N 自進式中空注漿錨桿加固圍巖，單側設4 根L=6 m，100 cm（環向）×60 cm（縱向）：自進式中空注漿錨桿施工完成后，將ZK345+965～ZK345+942 段初期支護侵入二次襯砌限界局部段落拱架拆換，待初期支護變形基本穩定后，施作該段二次襯砌；ZK345+965～ZK345+942 段根據初期支護監控量測信息，緊跟仰拱及二次襯砌，縮短掌子面與二次襯砌之間距離。

3.2.3 隧道左線ZK345+865～ZK345+852 段

該段上臺階初期支護自拱腰至起拱線范圍內增設RZJ32型讓壓錨桿加固圍巖，L=6 m，100 cm（環向）×60cm（縱向），將下臺階D25 中空注漿系統錨桿調整為R32N 自進式中空注漿錨桿，錨桿參數同上臺階。

3.2.4 隧道左線ZK345+852～ZK345+837 段

（1）在秦峪隧道左線ZK345+852 處初期支護輪廓線內施做2.0 m 長套拱，套拱內預留導向管，對塌段巖進行超前注漿管棚支護，管采用108 自進式管棚，管棚長度為16 m（管棚長度可根據鉆孔情況進行調整）同時對拱頂部位坍塌體進行壓漿處理。

（2）待超前管棚及拱頂壓漿施工完成后，對掌子面進行開挖，秦峪隧道左線ZK345+847～ZK345+837 段初期支護采用雙層初支，采用微臺階開挖，開挖進尺按60 cm 控制。架立型鋼拱架后，在圍巖表面掛設鋼筋網并進行初噴，初噴厚度按4 cm 控制，配合超前小導管注漿，調整小導管打設角度，確保塌方體拱部3 m 范圍注漿量以結石率85%控制；拱頂120°范圍采用R32N 自進式中空注漿錨桿，L=3 m，100 cm（環向）×60 cm（縱向）；拱腰至墻腳采用RZJ32 型讓壓錨桿，L=6m，100 cm（環向）×60 cm（縱向）錨桿施工完成后復噴至設計厚度，待一次初支收斂變形累計達250 mm 或單日最大收斂小于10 mm 時實施二次初期支護。

（3）初期支護變形收斂基本穩定后，對坍塌段拱部空洞采用豎向注漿管壓注粉煤灰，輕質土等輕質材料進行充填：在初期支護表面鋪掛4 cm 厚擠塑板應力吸收層后施做二次襯，二次襯砌厚度按60 cm 控制，配筋參數按中25 主筋縱環向間距25 cm 控制；二襯完成后對塌腔實施二次壓密注漿，確保拱部空洞填充密實。

4 施工工序及注意事項

（1）根據監控量測信息，在確保施工安全的前提下對掌子面進行回填反壓并由大樁號至小樁號依次施做臨時支撐。

（2）加固秦峪隧道左線ZK345+965～ZK345+942 段圍巖后，拆換拱后在滿足二次襯砌凈空條件下施做二次襯砌。

（3）對秦峪隧道左線ZK345+865～ZK345+852 段初期支護加固完成后，由大樁號至小樁號逐次拆除臨時支護后，緊跟下導及仰拱，待初期支護穩定后施做二次襯砌。

（4）秦峪隧道左線ZK345+852 處管棚注漿及拱部坍塌松散渣體壓漿固結（通過預埋注漿管）完成后，微臺階施工秦峪隧道左線ZK345+852～ZK345+837 段。

（5）秦峪隧道左線ZK345+852～ZK345+837 段初期支護穩定后并進行空洞回填，二次襯砌施工完成后進行二次壓漿。

（6）加強監控量測工作，根據監控量測信息及現場情況，可合理調整處治方案，以確保施工安全及結構耐久；應對該段軟巖大變形處治編制詳細的施工組織方案及專項施工方案，確保處治措施各工序良好銜接；并編制施工應急預案，應對突發事件的發生。

5 結束語

經過上述施工措施處理，秦峪隧道軟巖大變形段所遇到的拱架變形過大、噴射混凝土開裂脫落等問題基本得到有效的處理，能夠滿足繼續施工條件和施工驗收標準。但是本次處理由于發現問題不夠及時，初期支護發生嚴重破壞之后才采取措施，延誤了工期。需要指出的是一般的軟巖大變形段多是由于圍巖中夾雜地質構造帶或圍巖傾角發生突變并且沒有能夠預先探查預得，造成的不利情況都是突發性的，這就需要在施工過程中能夠以最短的時間發現初期支護的變形情況，以最快的速度處理解決問題，方能把施工危險因素降到最低。今后應該從提前發現、預先設計、最快解決方面入手解決軟巖大變形問題才能取得最經濟、最省時的效果。