大斷面復(fù)雜地層施工技術(shù)分析

劉亞楓

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司機(jī)械化施工分公司， 四川 雙流 610200）

1 案例工程基本概況

峨眉至漢源高速公路2-7 項目大峽谷隧道出口位于烏斯河對面涼山自治州甘洛縣烏史大橋鄉(xiāng)爾苦灘村邊苦灘溝右岸機(jī)耕道邊坡上，主線左線長度為6169m、主線右線長度為6170m，最大埋深分別為1944m 和1932m。洞門形式為端墻式，隧道共設(shè)車行橫通道6 個，人行橫通道7 個。隧道設(shè)置一座斜井，斜井樁號為BSK0+000-BSK2+046，長度為2046m，后變更為BSK0+000-BSK2+120，長度為2120m，斜井底部設(shè)置一座地下風(fēng)機(jī)房。隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，包含巖溶、水平圍巖、巖爆、斷層、大變形等多種不良地質(zhì)。大峽谷險道長12.1km,其中白云巖段落長達(dá)10km,為目前省內(nèi)最長巖溶地質(zhì)隧道，考慮局部存在溶蝕管道和大泉的不確定性。白云巖性質(zhì)：巖體破碎或較破碎，呈水平狀，碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)，洞頂易沿層面掉落，正常段落以滴水為主，相對破碎段落呈小雨狀，溶蝕發(fā)育段落呈股狀出水。本隧道大斷面施工段落埋深約1900m，且隧道軸線與區(qū)域構(gòu)造線小角度相交，極易出現(xiàn)高地應(yīng)力現(xiàn)象，以弱～中等巖爆為主，可能出現(xiàn)強(qiáng)巖爆。本段交通轉(zhuǎn)換帶巖體屬于完整硬質(zhì)巖類。

2 大斷面復(fù)雜地層隧道施工技術(shù)分析

2.1 富水帶施工技術(shù)分析

富水區(qū)域會嚴(yán)重影響到隧道施工的質(zhì)量和安全性，需要采取針對性的措施加強(qiáng)施工質(zhì)量。

①滲水的有效處理。若是隧道出現(xiàn)了一定量的滴水或者滲水問題，為了避免滲水會造成粉砂巖以及炭質(zhì)泥巖發(fā)生軟化而影響到其強(qiáng)度，在隧道開挖完成之后要馬上進(jìn)行噴射砼（一般控制在4-6cm 范圍），同時采取錨桿和掛網(wǎng)支護(hù)等措施來進(jìn)行圍巖的封閉，從而大大降低圍巖受到風(fēng)化的影響，同時可以進(jìn)一步提升后期圍巖的觀測頻率，根據(jù)具體的監(jiān)視結(jié)果實施二次鋼筋混凝土施工；

②線狀水流以及集中水流施工技術(shù)分析。在大斷面復(fù)雜地層隧道開挖之后會出現(xiàn)非常明顯的水流或者線狀水流，嚴(yán)重影響到正常施工。一旦出現(xiàn)散狀水流，那么在進(jìn)行噴射砼之前要通過防水板實施集中引水，之后通過HPDE 管將其集中引排到隧道邊墻排水溝內(nèi)，避免影響正常施工；若是出現(xiàn)集中性水流，那么在進(jìn)行噴射砼之前要在出水點之前設(shè)置Ω型的彈簧排水管，將其和已有縱向排水管緊密相連，完成水流的引流。

2.2 巖質(zhì)泥巖和粉砂巖的施工技術(shù)分析

①富水區(qū)域的施工技術(shù)。首先，要按照隧道工程具體特性進(jìn)行預(yù)先規(guī)劃，保證不會由于涌水、突水匯積等造成隧道圍巖地質(zhì)條件的惡化。在隧道施工過程中，要按照事先設(shè)定的最大涌水量進(jìn)行水量的動態(tài)監(jiān)測，通過量水堰等形式進(jìn)行動態(tài)調(diào)整設(shè)備以及開挖積水井，最大程度降低由于涌水而造成不良地質(zhì)圍巖區(qū)域拱腳浸泡的問題；其次，對于富水區(qū)域軟弱圍巖來說，不但要通過雙液帷幕注漿方式進(jìn)行施工，同時對于強(qiáng)度相對較低的圍巖要通過臺階法進(jìn)行開挖，之后通過機(jī)械開挖方式或者弱震淺孔爆破方式進(jìn)行施工，嚴(yán)格遵照“短進(jìn)尺、弱爆破”的原則來進(jìn)行施工；最后，完成了隧道的開挖支護(hù)施工之后，要按照水平收斂和拱頂沉降監(jiān)測結(jié)果，在隧道圍巖穩(wěn)定之后馬上進(jìn)行仰拱和二次鋼筋混凝土的襯砌，最大程度上確保隧道施工的安全性，避免出現(xiàn)隧道關(guān)門等危險事故。

②無水區(qū)域的施工技術(shù)。在充分參考施工現(xiàn)場圍巖的完整性以及巖石堅硬程度的情況下，對于無水區(qū)域進(jìn)行施工主要采取的是光面爆破工藝來進(jìn)行。需要注意的是，要有效控制爆破周邊眼之間的距離≤45cm，一般情況下要保證抵抗線距離=1-1.2 倍周邊眼間距，同時要控制進(jìn)尺量為兩榀鋼架或者≤2m 縱向開挖間距。為了能夠?qū)崿F(xiàn)有效爆破，需要將周邊眼設(shè)置成為間隔不連續(xù)耦合裝藥結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行光面爆破時可以通過毫秒雷管電力起爆的方式來進(jìn)行。

2.3 隧道變形控制技術(shù)分析

因為隧道存在著炭質(zhì)泥巖以及粉質(zhì)砂巖，所以一旦受到水分的侵入就容易發(fā)生膨脹、軟化等問題，強(qiáng)度會發(fā)生較大的下降。一旦隧道的初期支護(hù)存在著比較顯著的變形或者其水平收斂＞2mm，可以采取下述幾種方式進(jìn)行隧道變形的控制，避免造成隧道塌方、掉拱以及隧道關(guān)門等事故。

①一旦隧道發(fā)生變形，那么要馬上恢復(fù)并增強(qiáng)收斂觀測和拱頂沉降觀測頻率，要保證≥2-3 次/天。同時要對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時的整理分析，從而為后續(xù)防止塌方、偏幫、掉拱等提供相應(yīng)參考依據(jù)；

②若是隧道發(fā)生局部變形的問題，那么可以通過化學(xué)藥卷錨桿輔以鋼筋網(wǎng)，之后通過和設(shè)計同樣的等級的混凝土進(jìn)行噴射，能夠避免圍巖變形的擴(kuò)展，最后要通過二襯施工來限制隧道的進(jìn)一步變形；

③若是隧道發(fā)生偏幫而造成巖體順層滑動或者拱腰出現(xiàn)V 字形塌腔時，可以在較為穩(wěn)定的圍巖周邊增設(shè)化學(xué)藥卷錨桿，之后根據(jù)塌腔的范圍進(jìn)行鋼筋網(wǎng)的掛設(shè)，可以通過焊接的方式和錨桿固定，之后通過和設(shè)計同樣的等級的混凝土進(jìn)行噴射，能夠避免圍巖變形的進(jìn)一步擴(kuò)展，同時要增強(qiáng)隧道拱頂沉降觀測以及水平收斂觀測。

2.4 巖溶巖爆地質(zhì)的施工技術(shù)措施

①巖溶的處理措施。對于較小型巖溶來說，可以通過洞內(nèi)整治措施進(jìn)行控制，利用超前措施實現(xiàn)提前填充并固結(jié)巖溶的效果，并且更改開挖方式可以有效防止圍巖失穩(wěn)問題；對于中小型巖溶來說，可以通過加強(qiáng)工程措施進(jìn)行治理。例如可以對隧道地表采取預(yù)加固（分工層或者巖層，通過高壓旋噴樁或者鉆孔注漿的方式），隧道施工過程中可以利用設(shè)計變更來更改隧道胃炎級別、增強(qiáng)工法和支護(hù)參數(shù)，提前采用30m 帷幕注漿，3m 或者5m 超前周邊預(yù)注漿，采用三臺階臨時仰拱、四步或者六步法，洞身超前長管棚，雙層小導(dǎo)管等措施；對于較大的巖溶需要采取地表預(yù)注漿固結(jié)和洞身帷幕注漿的方式進(jìn)行控制。

②巖爆地段的防護(hù)措施。在巖爆段開挖之前要加強(qiáng)巖爆類型、規(guī)模、具體位置等資料的收集，事先進(jìn)行預(yù)報，提前做好巖爆防治準(zhǔn)備；巖爆區(qū)域開挖后第一時間向掌子面及洞壁噴灑高壓水用于降溫除塵，同時濕潤巖面，提升圍巖的塑性，能夠有效降低巖爆強(qiáng)烈程度；要針對施工區(qū)域的具體情況加強(qiáng)施工打眼臺車的改造，在臺車上面和側(cè)方設(shè)立鋼筋防護(hù)網(wǎng)。鉆眼施工過程中一定要在掌子面位置設(shè)立鋼筋防護(hù)網(wǎng)，從而保證施工人員的安全性。

為了降低巖爆的危害，可以在洞內(nèi)開挖之前以及開挖之后對圍巖實施支護(hù)，能夠有效改善應(yīng)力大小和分布情況，同時能夠?qū)⒍词抑車鷰r體從平面應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g應(yīng)力，有效降低巖爆危害。若是發(fā)生較輕的巖爆，首先要洞壁和掌子面的危巖清理掉，之后噴射3cm 厚混凝土實施封閉圍巖。初噴完成后實施錨桿掛網(wǎng)支護(hù)，在拱部掛鋼筋網(wǎng)后進(jìn)行二次噴射混凝土；若是發(fā)生中等巖爆，支護(hù)方式和輕微巖爆相同，不同的是在掛網(wǎng)之后在錨桿外露端頭焊接鋼筋進(jìn)行加固后再進(jìn)行二次噴射混凝土。

3 結(jié)束語

本文主要以峨眉至漢源高速公路2-7 項目為例分析了大斷面復(fù)雜地層施工技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，通過本文的介紹能夠?qū)Υ髷嗝鎻?fù)雜地層隧道施工提供相應(yīng)參考以及幫助，對于推動公路工程發(fā)展具有現(xiàn)實意義。