梁峁沙漠低丘区软弱围岩隧道施工技术研究

叶含志

[摘要]近年，我国高速公路建设发展迅猛，给社会的进步和经济的发展带来了很大的促进作用。但是，在高速公路建设的过程中往往会遇到一些特殊地质地貌，这些特殊的地质地貌往往会给公路工程建设带来极大的困扰，尤其是在我国的西部地区分布较为广泛的风积沙，粉砂，粉土等软弱围岩地质。在公路建设的过程中，在这种地质地貌上进行隧道施工十分困难，本文以阳条湾隧道为例，希望可以给今后的软弱围岩地质隧道施工带来一些启示。

[关键词]软弱围岩;超前支护;隧道施工;监控量测

文章编号：2095 - 4085（ 2019） 04 - 0139 - 03

进入二十一世纪以来，全国高速公路建设高涨，目前我国高速公路通车里程已多年蝉联世界第一。国家规划到2020年全国高速公路建成里程将达到15万km，高速公路投资建设迎来发展大机遇，特别是在我国西部地区。由于地理环境因素，高速公路隧道也越来越多，遇到的地质地貌也越来越复杂。在陕北地区地质多为黄土，粉砂，粉土等，在这种复杂地质中修建高速公路隧道，施工难度大，施工风险高，施工进度慢。本文以神佳米高速公路阳条湾隧道为例，研究梁峁沙漠低丘区软弱围岩隧道施工技术.为类似工程提供借鉴。

1工程概况

阳条湾隧道位于陕西省榆林市佳县境内，为分离式高速公路隧道，左线长680m，右线长667m。隧道最小线间距为42m，最大线间距为51m。采用复合式衬砌，单线马蹄形结构形式，开挖断面面积为114. 89n12。

隧道处于陕北黄土高原区，属于高阶地梁峁～沙漠低丘地貌，地表风积沙覆盖，发育灌木等沙漠植被，地层岩性由老到新依次有第四系中更新统冲洪积粉质粘土，粉土，粉细砂和上更新统黄土，全新统风积沙。隧道近南北走向，轴线横穿梁峁～沙漠低丘，沿隧道轴向地形浑圆，两侧低，中部高。隧道进出口段地形相对较陡，坡面遍布风积沙。梁峁～沙漠低丘两侧冲沟沟谷底部狭窄，受水流冲刷浸蚀，形成“V”型叶脉状沟谷。隧道围岩由第四系中更新统粉土、粉砂组成，为V级围岩。围岩自稳性较差，开挖后易产生坍塌，失稳等现象。

2隧道施工方法

根据阳条湾隧道的地质特性，采用环形台阶预留核心土（三台阶七步法），人工配合机械开挖，自卸汽车运碴。隧道支护采用锚喷网，型钢钢架，超前小导管注浆，超前管棚联合支护型式，超前管棚设置在进出口明暗交界处。隧道进口施工为顺坡开挖，排水采取顺坡自然排水。隧道出口为反坡施工，采用机械排水，通过积水池抽排至洞外设置的污水处理池，采用机械通风方式。

在隧道施工过程中，结合超前地质探测预报，提前分析地层岩性及含水状况等，预测预报隧道施工前方不良地质情况。同时，进行监控量测，指导施工，确保隧道结构稳定和施工安全。

2.1洞口大管棚超前支护施工技术（图1）

根据阳条湾隧道进出口地质特性，为了在软弱围岩下安全开挖，预先提供增强地层承载力，设计采用大管棚超前支护进洞。在施工完成洞口边坡锚喷和洞口拱形骨架护坡后，管棚施工采取了以下措施。①洞口开挖面刷面，开挖套拱施工操作平台并预留核心土。②在套拱内安设4榀I20a工字钢，并且将管棚端头与I20a工字钢焊接牢固。③立模型灌注C30套拱砼。④从顶向两侧用‘φ150钻头的潜孔钻机钻眼钻孔。⑤沿二衬外轮廓线以外30cm，从洞顶开始布孔，间距为40cm，利用钻机将外径φp108mm，壁厚6mm的热轧无缝钢管顶入孔内，左右各15根。⑥采用了0.8：1～1：1的水泥浆液注浆。

2.2洞身超前小导管施工技术

大管棚保护段洞身开挖完成后，采用φp50*4mm无缝钢管超前支护施工，每根长度为4. Sm，每环间距3m，钻孔仰角70-排，仰角300 -排，超前小导管布置于隧道的拱部范围内，将端部焊接于钢拱架上，施工时采用自制型钢台架作为工作平台。采用气腿式凿岩机配螺旋钻杆钻孔，人工配合钻机顶入小导管，安装完成后注浆前进行压水实验，然后采用注浆机注浆。为防止工作面坍塌，用塑胶泥封堵周围裂隙及小导管孔口，根据注浆后工作面稳定情况，必要时在工作面喷砼。

2.3初期支护施工技术

由于阳条湾隧道为软弱围岩，开挖后围岩极其不稳定，施工易发生突然性塌方，须采取边开挖边支护的措施，以保证隧道的安全，初期支护随开挖进尺紧跟。采用湿喷技术喷混凝土，采用混凝土喷射机分二次进行，第一次喷的厚度《4cm，在完成钢架，钢锚杆，筋网安装后进行复喷。锚杆施工采用气腿式凿岩机配螺旋钻杆，及时将加工好的杆体插入孔内，锚杆尾端与拱架焊接，使锚杆与拱架成为一个联合承载体。然后铺设钢筋网，拼装钢架。

2.4洞身开挖施工技术（图2）

洞身开挖采用三台阶七步法，开挖时左右线掌子面里程至少錯开30m以上。仰拱末端距离掌子面不大于30m。导坑开挖进尺为0.6m。中台阶左右两侧和下台阶左右两侧台阶错开2m～ 3m，开挖高度为3～3. Sm，开挖进尺最大不超过0.6m～1.2m。预留核心土长度为3m～ Sm。仰拱循环开挖长度2m一3m。仰拱砼浇筑长度3m。洞身开挖主要施工步骤如下，上台阶拱部开挖及其初期支护→中台阶左侧开挖及其初期支护→中台阶右侧开挖及其初期支护→下台阶左侧开挖及其初期支护一下台阶右侧开挖及其初期支护→上中下台阶核心土开挖→仰拱开挖及其初期支护一浇筑仰拱砼及填充砼→浇筑拱墙砼衬砌。

2.5监控量测

监控量测是指导软弱围岩隧道安全施工，反映隧道支护结构稳定性最重要的信息化手段。阳条湾隧道监控量测项目主要包括。利用地质罗盘仪等进行地质和支护状况信息的观察（工作面及初期支护后的地段进行观察），利用精密水准仪，铟钢尺等进行隧道涌水量及涌水含泥量与含砂量观察，利用全站仪，水准仪进行拱顶下沉及收敛量测，利用各种类型收敛计进行周边位移及收敛量测，利用精密水准仪，水准尺等进行隧道洞口段，浅埋和偏压段地表沉降监测。根据监测数据的分析结果，提出针对性的解决措施。阳条湾隧道量测频率，变形管理等级标准，结构允许相对位移见表1～3。