黃沙嶺隧道工程穿越不良地質(zhì)帶的施工技術(shù)

郝祥寶

（岳西縣公路服務(wù)中心，安徽 岳西 246600）

本文通過介紹G318線岳西縣段改建工程中黃沙嶺隧道施工經(jīng)驗(yàn)，充分地掌握所存在的各種影響因素，詳細(xì)的介紹了穿越強(qiáng)風(fēng)化破碎帶施工技術(shù)，以提高類似工程的施工水平。

1 隧道工程穿越不良地質(zhì)帶的施工技術(shù)

建設(shè)該隧道時(shí)，有一部分地質(zhì)條件存在不良問題，若要確保在施工過程中不會(huì)受到任何阻礙，施工單位相關(guān)的負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)在具體考慮工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)之上采取恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚕贫ㄓ行У墓芾砗涂刂拼胧┓桨浮?/p>

黃沙嶺隧道工程不良地質(zhì)主要包括斷層帶突涌水、強(qiáng)風(fēng)化破碎圍巖帶等。

1）隧道斷層突涌水段施工，該隧道在穿越斷層帶，特別是K11+00-K11+400時(shí)，400米長(zhǎng)度范圍內(nèi)，地表有一河流，長(zhǎng)年流水，雨季水量豐富，距洞頂30米。地質(zhì)褶皺構(gòu)造，片麻巖斷層破碎帶，節(jié)理發(fā)育，在破碎帶和富水區(qū)，有突發(fā)性涌水和冒頂塌方的可能。施工中超前探測(cè)涌水量，并根據(jù)涌水量預(yù)判，確定富水區(qū)域施工方案十分重要。

2）隧道防排水原則，對(duì)于與地表存在良好水力聯(lián)系，若是屬于地下水含量較高，受到風(fēng)力作用較為顯著的斷層和影響帶，應(yīng)當(dāng)遵循的隧道排水原則為 “以堵為主，限量排放”，即將大部分封堵，只有小部分予以排放，該處理過程中采用的措施主要包括以下幾種：其一是超前預(yù)注漿，其二是徑向注漿等，這樣便能將滲透系數(shù)合理減小，避免地下水發(fā)生過多地流失。

若是不屬于地下水含量較高的地段，應(yīng)當(dāng)遵循的隧道排水原則為 “防、排、堵、截結(jié)合，因地制宜，綜合治理”，確保使用的設(shè)備和結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)施工人員產(chǎn)生安全威脅。

3）總體技術(shù)對(duì)策及處理原則，施工時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮綜合預(yù)報(bào)，首先安排專業(yè)的勘測(cè)人員進(jìn)行探測(cè)，明確掌握有關(guān)情況之后再行挖掘；排水時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循邊堵邊排的原則，采取系統(tǒng)綜合的方式進(jìn)行治理；確保整個(gè)過程是可追蹤、可控制的，尤其是要關(guān)注和重視重點(diǎn)環(huán)節(jié)；施工過程中應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)考慮預(yù)案，盡可能地將工程風(fēng)險(xiǎn)降低到最小；應(yīng)當(dāng)時(shí)刻注意保持安全，在此基礎(chǔ)上按計(jì)劃施工，避免對(duì)進(jìn)度產(chǎn)生延誤。

施工過程中應(yīng)當(dāng)考慮洞壁圍巖處是如何出水的，明確掌握相關(guān)地質(zhì)情況之后便可制定基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，這套標(biāo)準(zhǔn)體系將有利于在后續(xù)施工過程中及時(shí)做出正確合理的決策，因?yàn)槌鏊绞讲煌绺邏杭杏克⒕€狀滲水和滲滴水等，所以采取的處理方式也就存在差異，主要包括以下幾種：其一是定點(diǎn)注漿，其二是徑向注漿，其三是超前周邊注漿，其四是超前帷幕注漿等。

采用類比的方法進(jìn)行深入分析之后可以發(fā)現(xiàn)，洞壁圍巖的出水主要表現(xiàn)為以下三種形式：其一是高壓集中涌水，其二是線狀滲水，其三是滲滴水。盡管出水方式有所不同，但是涌出的水質(zhì)是相同的，都是溶蝕裂隙涌水，針對(duì)這種現(xiàn)象采取的注漿方式主要為充填 （塞）式，具體可見下表所示。

表1 不同類型涌水的處理原則

4）隧道突涌水具體施工技術(shù)措施

基于表中所列示的相關(guān)信息，本隧道在施工時(shí)采取的工藝措施主要表現(xiàn)為以下幾項(xiàng)：

①根據(jù)TSP2003超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示的數(shù)據(jù)信息，明確何處屬于不良地質(zhì)段，針對(duì)該種地段采取超前水平鉆孔的方式。實(shí)時(shí)掌握有關(guān)地下水的相關(guān)情況，地下水含量不同，基于此制定的方案措施也就存在差異。

②采用超前鉆孔方式進(jìn)行處理時(shí)，若是有地下水滲出，應(yīng)當(dāng)及時(shí)終止鉆孔操作，采取灌漿方式，遵循邊鉆孔邊注漿的施工原則，等到符合設(shè)計(jì)方案中規(guī)定的深度時(shí)便可采取同時(shí)進(jìn)行超前鉆孔和預(yù)注漿的處理方式。若是承受的水壓較大、出水量較多，應(yīng)當(dāng)采取的處理方式為分層泄水和注漿，若是下層管負(fù)責(zé)注漿，那么中層管便用來(lái)放水；若是中層管負(fù)責(zé)注漿，那么上層管便用來(lái)放水，這樣可以有效降低承受的水壓。注漿操作完成之后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行檢查，明確達(dá)到怎樣的效果，與標(biāo)準(zhǔn)要求相符之后方可進(jìn)行開挖。

③為了確保注漿操作能夠達(dá)到良好的效果，應(yīng)當(dāng)將TGRM特種灌漿材料摻入到漿液中。

④若是超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示的信息表明出水量較少，并且屬于滲滴水，那么采取的處理措施應(yīng)當(dāng)是先行開挖再灌漿。有些涌水點(diǎn)往往在最開始并不會(huì)出現(xiàn)較為明顯的涌水現(xiàn)象，此時(shí)若是未能及時(shí)采取封堵措施，出水量便會(huì)越來(lái)越多，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)瞬間涌出大量的水，形成災(zāi)害事件，導(dǎo)致施工受到阻礙，所以，為了避免出現(xiàn)這種突發(fā)的狀況，應(yīng)當(dāng)定期對(duì)涌水點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，若是有不符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)當(dāng)在最短的時(shí)間內(nèi)采取措施進(jìn)行封堵。

⑤若是在施工過程中出現(xiàn)線狀滲水現(xiàn)象，此時(shí)承受的水壓相對(duì)較小，每個(gè)出水點(diǎn)涌出的水量較少，所以可以考慮采取的封堵措施為在出水點(diǎn)的周邊進(jìn)行鉆孔操作，灌入水泥漿液。若是出現(xiàn)高壓集中涌水現(xiàn)象，此時(shí)承受的水壓相對(duì)較大，出水速度也較快，所以可以考慮采取的封堵措施為 “分流卸壓”，將涌水點(diǎn)涌出的水分流到地下水補(bǔ)給區(qū)，這樣便能將水壓有效降低，之后進(jìn)行灌漿操作，通過 “關(guān)閘”方式予以封堵。

⑥若是出現(xiàn)高壓集中涌水現(xiàn)象，此時(shí)承受的水壓相對(duì)較大，可以考慮采取的封堵措施為 “分流卸壓”，至于鉆孔的孔徑應(yīng)當(dāng)設(shè)置為多大尺寸，鉆孔的數(shù)量應(yīng)當(dāng)設(shè)置為多少個(gè)，需要根據(jù)涌水量來(lái)進(jìn)行判斷，進(jìn)而做出合理的決策，該過程中用到的機(jī)械設(shè)備主要有兩種：首先是液壓鉆孔臺(tái)車，然后是管棚鉆機(jī)，為了更好地對(duì)孔口進(jìn)行控制，應(yīng)當(dāng)安裝閥門與導(dǎo)流管。同時(shí)在地表河流采用改河分流、封底，截?cái)嗟叵滤a(bǔ)給等。

5）隧道穿越強(qiáng)風(fēng)化破碎帶施工技術(shù)措施：

施工時(shí)若是有受到較大風(fēng)力作用影響的破碎帶，應(yīng)當(dāng)遵循的施工原則是：早預(yù)報(bào)、管超前，然后采取預(yù)注漿措施，臺(tái)階長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)縮短，進(jìn)尺尺寸應(yīng)當(dāng)縮短，采取較小程度的爆破措施，制定良好的支護(hù)方案以及定期對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行勘察檢測(cè)。

采取預(yù)測(cè)措施時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮各方面的地質(zhì)因素，明確掌握地質(zhì)和水文方面有關(guān)的數(shù)據(jù)信息等。具體來(lái)說(shuō)，需要把握的情況主要包括以下幾個(gè)方面：其一是涌水量，其二是承受的水壓，其三是巖層是否受到較大的破壞而發(fā)生嚴(yán)重破碎現(xiàn)象，其四是圍巖強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)等，在此基礎(chǔ)上確定采取何種開挖方法是最為合理的，相關(guān)的注漿參數(shù)和技術(shù)參數(shù)又應(yīng)當(dāng)如何設(shè)置。

若是在破碎帶進(jìn)行施工，可以采用以下兩種方案：方案一中可供選擇的注漿措施有兩種，分別是周邊帷幕注漿和全斷面

圖1 三臺(tái)階七步開挖法的施工工藝流程圖

2 監(jiān)控測(cè)量

施工時(shí)若是遇到遭受較大風(fēng)力作用影響的破碎帶，為了盡可能地使其質(zhì)量達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)和要求，應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，定期進(jìn)行測(cè)量。要是地質(zhì)情況發(fā)生變化，確保一天觀測(cè)一次，在進(jìn)行初次支護(hù)的時(shí)候，每天都需要進(jìn)行查看，而且控制好下沉的頻率，如拱頂?shù)南鲁亮勘容^大，不僅需要增加拱頂下沉量，而且需要測(cè)量拱腰的情況以及基底的情況。

3 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在大別山區(qū)開展隧道施工的時(shí)候，比較容易遇到穿越強(qiáng)風(fēng)化斷層破碎帶的情況，要想使得隧道保持一個(gè)安全的狀態(tài)，確保施工質(zhì)量有所保障，就需要選擇合理的施工技術(shù)方案和安全質(zhì)量保障措施，增強(qiáng)對(duì)于施工質(zhì)量的控制。如此不僅可以確保隧道施工能夠順利進(jìn)行，而且可以顯著提升隧道的穩(wěn)定性。帷幕注漿；方案二中可供選擇的注漿措施有兩種，分別是長(zhǎng)管棚頂預(yù)注漿和超前小導(dǎo)管預(yù)注漿。在開始進(jìn)行施工操作之前，設(shè)計(jì)人員專門針對(duì)破碎地帶進(jìn)行了較為詳細(xì)的規(guī)劃安排，若是正式施工時(shí)遇到計(jì)劃之外的情況，應(yīng)當(dāng)由相關(guān)的負(fù)責(zé)單位進(jìn)行研究討論，在此基礎(chǔ)上確定后續(xù)的方案。開挖時(shí)可以采用以下兩種方法：第一種是短臺(tái)階法，第二種是三臺(tái)階七步法，開挖操作結(jié)束之后應(yīng)當(dāng)在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行封堵工作。

6）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

開挖隧道時(shí)，若是遇到遭受較強(qiáng)風(fēng)力作用影響的破碎帶，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，這樣才能盡可能地確保后續(xù)施工不受到較大阻礙。在隧道開挖時(shí)，需要按照地質(zhì)預(yù)報(bào)的實(shí)際情況來(lái)補(bǔ)充，而且需要掌握破碎帶的具體位置，確定出合理的施工方法，使得整體的施工能夠順利進(jìn)行。

7）加固圈，具體來(lái)說(shuō)，加固圈就是一種加固拱，強(qiáng)度較高，厚度較大，能夠確保圍巖具備較高的穩(wěn)定性，可以承受較大的重量壓力。

8）三臺(tái)階七步開挖法，本隧道強(qiáng)風(fēng)化破碎帶在開挖時(shí)采取的方法是三臺(tái)階七步法，開挖方向與支護(hù)錯(cuò)開，過程中應(yīng)當(dāng)特別注意各個(gè)工序之間應(yīng)當(dāng)保持良好的銜接。各道工序之間不要留出太多的時(shí)間間隔，這樣便能盡可能地保持圍巖穩(wěn)定性。具體可見圖1所示。

具體的施工步驟如下：首先進(jìn)行超前支護(hù)；然后從左右兩側(cè)進(jìn)行開挖，達(dá)到初期支護(hù)的目的；接下來(lái)從上、中、下入手進(jìn)行開挖；最后從底部開挖。具體可見圖2所示。

圖2 開挖透視圖