大断面复杂地层施工技术分析

2020-02-18刘亚枫

四川水泥 2020年2期

刘亚枫

（四川公路桥梁建设集团有限公司机械化施工分公司，四川双流 610200）

1 案例工程基本概况

峨眉至汉源高速公路2-7 项目大峡谷隧道出口位于乌斯河对面凉山自治州甘洛县乌史大桥乡尔苦滩村边苦滩沟右岸机耕道边坡上，主线左线长度为6169m、主线右线长度为6170m，最大埋深分别为1944m 和1932m。洞门形式为端墙式，隧道共设车行横通道6 个，人行横通道7 个。隧道设置一座斜井，斜井桩号为BSK0+000-BSK2+046，长度为2046m，后变更为BSK0+000-BSK2+120，长度为2120m，斜井底部设置一座地下风机房。隧道地质条件复杂，包含岩溶、水平围岩、岩爆、断层、大变形等多种不良地质。大峡谷險道长12.1km,其中白云岩段落长达10km,为目前省内最长岩溶地质隧道，考虑局部存在溶蚀管道和大泉的不确定性。白云岩性质：岩体破碎或较破碎，呈水平状，碎裂镶嵌结构，洞顶易沿层面掉落，正常段落以滴水为主，相对破碎段落呈小雨状，溶蚀发育段落呈股状出水。本隧道大断面施工段落埋深约1900m，且隧道轴线与区域构造线小角度相交，极易出现高地应力现象，以弱～中等岩爆为主，可能出现强岩爆。本段交通转换带岩体属于完整硬质岩类。

2 大断面复杂地层隧道施工技术分析

2.1 富水带施工技术分析

富水区域会严重影响到隧道施工的质量和安全性，需要采取针对性的措施加强施工质量。

①渗水的有效处理。若是隧道出现了一定量的滴水或者渗水问题，为了避免渗水会造成粉砂岩以及炭质泥岩发生软化而影响到其强度，在隧道开挖完成之后要马上进行喷射砼（一般控制在4-6cm 范围），同时采取锚杆和挂网支护等措施来进行围岩的封闭，从而大大降低围岩受到风化的影响，同时可以进一步提升后期围岩的观测频率，根据具体的监视结果实施二次钢筋混凝土施工；

②线状水流以及集中水流施工技术分析。在大断面复杂地层隧道开挖之后会出现非常明显的水流或者线状水流，严重影响到正常施工。一旦出现散状水流，那么在进行喷射砼之前要通过防水板实施集中引水，之后通过HPDE 管将其集中引排到隧道边墙排水沟内，避免影响正常施工；若是出现集中性水流，那么在进行喷射砼之前要在出水点之前设置Ω型的弹簧排水管，将其和已有纵向排水管紧密相连，完成水流的引流。

2.2 岩质泥岩和粉砂岩的施工技术分析

①富水区域的施工技术。首先，要按照隧道工程具体特性进行预先规划，保证不会由于涌水、突水汇积等造成隧道围岩地质条件的恶化。在隧道施工过程中，要按照事先设定的最大涌水量进行水量的动态监测，通过量水堰等形式进行动态调整设备以及开挖积水井，最大程度降低由于涌水而造成不良地质围岩区域拱脚浸泡的问题；其次，对于富水区域软弱围岩来说，不但要通过双液帷幕注浆方式进行施工，同时对于强度相对较低的围岩要通过台阶法进行开挖，之后通过机械开挖方式或者弱震浅孔爆破方式进行施工，严格遵照“短进尺、弱爆破”的原则来进行施工；最后，完成了隧道的开挖支护施工之后，要按照水平收敛和拱顶沉降监测结果，在隧道围岩稳定之后马上进行仰拱和二次钢筋混凝土的衬砌，最大程度上确保隧道施工的安全性，避免出现隧道关门等危险事故。

②无水区域的施工技术。在充分参考施工现场围岩的完整性以及岩石坚硬程度的情况下，对于无水区域进行施工主要采取的是光面爆破工艺来进行。需要注意的是，要有效控制爆破周边眼之间的距离≤45cm，一般情况下要保证抵抗线距离=1-1.2 倍周边眼间距，同时要控制进尺量为两榀钢架或者≤2m 纵向开挖间距。为了能够实现有效爆破，需要将周边眼设置成为间隔不连续耦合装药结构，在进行光面爆破时可以通过毫秒雷管电力起爆的方式来进行。

2.3 隧道变形控制技术分析

因为隧道存在着炭质泥岩以及粉质砂岩，所以一旦受到水分的侵入就容易发生膨胀、软化等问题，强度会发生较大的下降。一旦隧道的初期支护存在着比较显著的变形或者其水平收敛＞2mm，可以采取下述几种方式进行隧道变形的控制，避免造成隧道塌方、掉拱以及隧道关门等事故。

①一旦隧道发生变形，那么要马上恢复并增强收敛观测和拱顶沉降观测频率，要保证≥2-3 次/天。同时要对数据进行及时的整理分析，从而为后续防止塌方、偏帮、掉拱等提供相应参考依据；

②若是隧道发生局部变形的问题，那么可以通过化学药卷锚杆辅以钢筋网，之后通过和设计同样的等级的混凝土进行喷射，能够避免围岩变形的扩展，最后要通过二衬施工来限制隧道的进一步变形；

③若是隧道发生偏帮而造成岩体顺层滑动或者拱腰出现V 字形塌腔时，可以在较为稳定的围岩周边增设化学药卷锚杆，之后根据塌腔的范围进行钢筋网的挂设，可以通过焊接的方式和锚杆固定，之后通过和设计同样的等级的混凝土进行喷射，能够避免围岩变形的进一步扩展，同时要增强隧道拱顶沉降观测以及水平收敛观测。

2.4 岩溶岩爆地质的施工技术措施

①岩溶的处理措施。对于较小型岩溶来说，可以通过洞内整治措施进行控制，利用超前措施实现提前填充并固结岩溶的效果，并且更改开挖方式可以有效防止围岩失稳问题；对于中小型岩溶来说，可以通过加强工程措施进行治理。例如可以对隧道地表采取预加固（分工层或者岩层，通过高压旋喷桩或者钻孔注浆的方式），隧道施工过程中可以利用设计变更来更改隧道胃炎级别、增强工法和支护参数，提前采用30m 帷幕注浆，3m 或者5m 超前周边预注浆，采用三台阶临时仰拱、四步或者六步法，洞身超前长管棚，双层小导管等措施；对于较大的岩溶需要采取地表预注浆固结和洞身帷幕注浆的方式进行控制。

②岩爆地段的防护措施。在岩爆段开挖之前要加强岩爆类型、规模、具体位置等资料的收集，事先进行预报，提前做好岩爆防治准备；岩爆区域开挖后第一时间向掌子面及洞壁喷洒高压水用于降温除尘，同时湿润岩面，提升围岩的塑性，能够有效降低岩爆强烈程度；要针对施工区域的具体情况加强施工打眼台车的改造，在台车上面和侧方设立钢筋防护网。钻眼施工过程中一定要在掌子面位置设立钢筋防护网，从而保证施工人员的安全性。

为了降低岩爆的危害，可以在洞内开挖之前以及开挖之后对围岩实施支护，能够有效改善应力大小和分布情况，同时能够将洞室周围岩体从平面应力转变为空间应力，有效降低岩爆危害。若是发生较轻的岩爆，首先要洞壁和掌子面的危岩清理掉，之后喷射3cm 厚混凝土实施封闭围岩。初喷完成后实施锚杆挂网支护，在拱部挂钢筋网后进行二次喷射混凝土；若是发生中等岩爆，支护方式和轻微岩爆相同，不同的是在挂网之后在锚杆外露端头焊接钢筋进行加固后再进行二次喷射混凝土。