五指山通风斜井水平岩层超挖控制技术

何青明

（四川公路工程咨询监理公司）

1 工程概况

五指山隧道位于四川盆地西南缘向云贵高原过渡带上，地处于沐川县建和乡境内。斜井起讫里程为XK0+000～XK1+602，长1602m，坡度为-10.89%，高差174.5m。其中Ⅳ级围岩1540m、Ⅴ级围岩62m、洞门形式为端墙式洞门。

2 地质情况

隧道穿越整个五指山背斜，岩层产状近水平～缓倾变化。围岩以粉、细砂岩、粉砂质泥岩为主，局部偶夹煤线。岩质软～较软，呈薄～中厚层状，层状砌体结构，节理裂隙发育。含层间孔隙、裂隙水及风化裂隙水，呈线流状渗出。

3 超欠挖情况

五指山通风斜井XK1+440～XK0+220 段开挖揭示岩层产状为近水平岩, 呈薄～中厚层状块石镶嵌结构，爆破后周边轮廓较圆顺，在2～3 小时后拱部发生掉块，出渣完成后机械和人工排险时有大量松动岩块被轻松排下，最终拱部范围超挖较大，在拱部形成近平顶状（见图2）。现场根据岩性和层厚选取不同岩性和层厚的三段进行比较分析，见表1。

图1、掉块、“平顶”现象

4 超欠挖原因分析

4.1 五指山通风斜井开挖轮廓线于岩层夹角约2.67°，每进尺1m 拱顶高程下降11cm，例如XK0+967～950 段层厚10～50cm，2m 开挖进尺一般轮廓线切割2～4 层岩层，3m 开挖进尺切割3～6 层岩层。

表1、超挖情况对比表

4.2 五指山隧道斜井XK0+750～740 段薄层～中厚水平岩层，拱部附近层厚比较均匀，每层厚20cm，呈层状碎石～块石镶嵌结构，开挖进尺2m。块石镶嵌结构就从切口部位开挖逐层剥落，靠近上循环拱架部位超挖最大达107cm，据现场观察剥落岩层有6 层之多。

4.3 周边眼的爆破压缩破坏开挖轮廓线之外的岩层，岩体较完成时破坏现象比较明显，在薄层中一般破坏1～2 层；

4.4 “找顶”排危工作会感觉有找不完的“危石”，敲敲碰碰总是有松动的石块下来。

5 水平岩层斜井超挖控制技术

5.1 加强超前支护

超前支护设计采用22 药卷锚杆，长度4.5m，搭接1.5m，外插角10～14°，拱部90°范围布设，环向间距30cm。由于受拱架和作业空间上的影响，超前支护外插角难于控制，在2m 开挖进尺前提下，特别对于大于3m 的超前支护杆体来说，第二循环超前支护受杆体的切割作用效果较差。水平薄层围岩段采取“短而密、顶密腰疏”的超前支护：长度3m，搭接1.0m，外插角5～10°，拱部90°布设，拱部45°范围环向间距10cm，其余部位20～30cm。

5.2 减少分部开挖，动态调整开挖进尺

粉砂质泥岩、粉砂岩的Ⅳ及围岩及Ⅴ级围岩偏好开挖方法采取两台阶法（见表2），开挖进尺Ⅴ级1～2 榀拱架（2 榀最大1.2m），Ⅳ级围岩开挖进尺2 榀拱架（2 榀最大2m），上台阶控制5～6m，下台阶4～6m 的微台阶开挖；Ⅳ级围岩偏好采取全断面开挖，开挖进尺不超过2m。

表2、开挖方法选择表

5.3 优化周边眼爆破设计

（1）内移周边眼，根据周边眼爆破压缩破坏范围1～2 层，周边眼沿设计轮廓线适当内移，拱部层厚50cm 以内的水平层内移 20cm 进行周边眼定位，拱部层厚100cm 以内的水平层内移 10cm 进行周边眼定位。拱部为炭质页岩或夹煤线时要根据现场试验确定数值。

（2）适当增加周边眼间距，拱顶和拱腰是超挖严重部位，周边眼设置间距为30～60cm，当围岩情况较好时取大值，反之取小值；钻孔位置处于较软的泥岩层时取大值，当钻孔位置处于相对较硬的砂岩层时，则取小值。

（3）进尺2m 时周边眼采用“长短眼”布孔方式，周边眼钻孔深度一长一短间隔布置，短孔1m 深，距离设计轮廓线10cm；深孔2.5m，距离设计轮廓线20cm。

（4）减少装药量，拱顶部位（拱顶环向5m 范围）间隔装药，装药孔每孔1节炸药。

5.4 严禁过分找顶、及时初喷封闭

对于碎石～碎块镶嵌结构或夹炭质页岩，拱部掉块较大并持续较长时，及时进行初喷封闭，然后再进行出渣或立架作业，严禁过分排险。

6 结束语

在五指山通风斜井前期，由于对水平岩层特性认识不足，致使掌子面超挖严重。后期通过对水平岩层的认识和研究，分析超挖较大产生的原因，不断优化控制措施，取得了良好的超欠挖控制效果，确保了施工安全和质量，节约了施工成本。