老何家隧道特殊地段施工技术

龙文斌

(贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳 550008)

1 工程概况

老何家隧道工程位于贵州省六盘水市水城县长流乡文笔村境内，为路线穿越北西走向山体而建设。拟建隧道进出口附近均无公路通过，仅有简易乡村路，交通条件差，隧道建设时需修建便道。隧道左线起讫桩号为ZK108+233～ZK111+270，长3 037 m；右线起讫桩号为YK108+233～YK111+221，长2 988 m。为分离式隧道。隧道左线位于A=520、R=1 500、A=520、R=1 500圆曲线上；右线进口位于R=4 000、R=1 500、A520、R=1 500圆曲线上。隧道采用单向坡，左线纵坡依次为-2%/2 426.344、-0.6%/2 215.684，右线纵坡依次为-2%/2 254.729、-1.1%/1 767.220。

2 隧道施工的常见问题

1)稳定性问题。隧道施工中易发生局部乃至整体失稳的情况，并且失稳的覆盖范围较广，体现在爆破不稳定、隧址区围岩不稳定、加固结构不稳定等方面，而某部分的不稳定性均会作用于隧道工程整体，不利于建设进程的顺利推进[1]。可见，以有效的方法规避失稳、处理稳定问题至关重要。

2)隧址区岩体的问题。隧道开挖具有扰动作用，易诱发岩土坍塌、掉落现象，产生稳定性不足的岩体断层，此类断层的规模较大时将明显制约正常施工。针对特殊地段所显现出的岩体问题，必须从技术可行性、施工安全性等角度出发合理选择，维持岩体的原始结构状态，规避岩体问题对隧道造成的危害[2]。

3 断层破碎带施工

由于断层破碎带地质条件差，围岩级别一般为V、VI级且通常地下水较丰富，施工中应施作超前钻孔探测前方地质及地下水情况。根据地质超前预报成果，首先采用超前小导管注浆、超前帷幕注浆作为施工辅助描施对断层破碎带或接触带围岩进行堵水和加固。如发现承压性地下水，应采用全断面超帷前幕注浆堵水方案，并在开挖后沿洞周设置一定数量的泄水孔。断层破碎带或接触带地段采用预留核心土的上下台阶分部开挖法施工；其中土质地段以机械开挖为主，并辅以微量的弱爆破进行开挖：岩石地段的上台阶采用控制爆破技术开挖。开挖遵循“短进尺、弱爆破”的原则，二次衬砌与仰拱施做应紧跟开挖面进行。

1)考虑到隧道破碎带地质条件的特殊性，施工遵循“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”等基本原则，以安全为前提，有序开展建设工作。适配水平钻机、地质预报仪、地质雷达等，以此为硬件支撑；综合应用地质法、声波法、地球物理法，以此为软件支撑。通过软硬件的共同应用做好地质超前预报工作，根据探测的前方地质状况灵活采取应对措施，提升施工的主动性，例如施作封闭衬砌、修筑排水设施。

2)断层破碎带的防水施工要点有：地下水的来源形式主要为地表水补给时，重点从源头上截流，即在地表设置截排水系统；在处理断层承压水时，沿巷道方向钻凿深度超4 m的超前钻孔，用于探明地下水的具体状况，钻孔数量至少为2个；紧密结合工程施工进度，随工作面的向前推进，适时修筑合适尺寸的排水沟；反坡施工时，一方面配备高性能的机械设备用于快速抽水，另一方面修筑积水坑；部分地层的强度偏低或偏松散、偏脆弱，遇地下水时更易坍塌，出于安全考虑，宜采取先支护后开挖、边挖边封闭的方法。

3)断层带施工期间，防排水是基础工作，需要优先落实到位，为其他工序的作业创设良好的条件。合理协调工序，尽快封闭全断面，缩短围岩开挖后的暴露时间，以免在外部环境影响下失稳。开挖前展开设计与分析，确定炮眼数量、深度、装药量，在保证爆破效果的同时减小对周边的破坏性影响。遇两侧软硬不均的地质条件时宜采用偏槽法开挖。

4)断层破碎带施工采用中隔壁法，必要时加以调整，即应用双侧壁导坑法。下台阶施工时，为保证结构的稳定和现场安全，采用左、右错进的方法，有秩序地推进施工进程。

5)开挖后安排混凝土喷射施工，采用此方法有效封闭岩面，起到防护的作用；而后联合应用钢架支撑、锚、网、喷多重方法构成联合支护体系。

4 隧道软岩地段的施工技术

在软岩地段施工时，适当进行应力释放，待该值被调控到特定的区间后施作初期支护装置，即综合采用预支护、喷锚网、钢架、钢筋混凝土，通过多类结构的应用共同维持结构的稳定性[3]，此外需保证围岩不侵入净空。

针对软岩地段易变形的特点，采取如下应对措施。

1)合理规划，分部开挖、随即支护及封闭，避免开挖面长期暴露于外界。

2)围岩喷射施工以分层的方法有序完成，此举在保证喷层结构完整性的同时，还有利于增强支护结构的柔性。

3)塑性围岩区施工期间设置合适尺寸的加长锚杆，起到加固的作用。

4)较之于正常段，软岩地段的位移量较大，考虑到此特点，适当增加预留变形量，以免因变形过大而引发侵限问题。

5)合理施作二次衬砌，例如选择标号相对较高的混凝土，加大衬砌结构的厚度。为有效控制初期支护的变形量，在条件允许时尽快设置二次模筑衬砌，此结构与初期支护共同作用，承受围岩压力，以防因受力效果差而诱发变形、失稳坍塌等问题。

6)在掌子面设置小导管，依托于此方法达到应力释放的效果，还可在此基础上压注水泥浆，随着浆液的固结加固掌子面。

5 隧道洞口及浅埋段的施工技术

地质勘察结果显示，隧道进出口及浅埋段的地质条件特殊，具体体现在岩体完整性差、强度不足等方面，若盲目施工将明显加大隐患。对此，根据特殊地段的地质条件选择相适应的开挖方法，设置足够强度和刚度的初期支护，利用此结构控制土体的变形量；此外，根据施工进度及时施作二次衬砌和仰拱，联合应用，共同组成完整、封闭的结构[4]。部分地段呈破碎状，以注浆的方法加固，使原本相对松散的围岩转变为完整状态。施工期间加强监控量测，以实测数据为指导，动态优化施工方法。

5.1 主要施工内容

浅埋隧道施工时，非必要不刷坡，分部开挖，以循序渐进的方法完成开挖作业。主要的施工内容为如下。

1)洞口段加固：洞内管棚注浆和小导管注浆两种方法相结合，其中管棚的规格为φ108 mm×6 mm,打设施工中将单次打入长度控制在10～40 m，具体视现场实际地质条件而定，确保打设到位的管棚均具有足够的稳定性；联合应用注浆方法，在浆液固结作用下提升加固效果。

2)洞身超前支护：基础装置为I20b型钢钢架支撑，按照纵向2.0～2.5 m的间距依次打设超前小导管，并安排注浆，有效加固洞身。

3)短开挖：开挖施工采取的是预留核心土台阶法，严格控制开挖进尺，以1.0 m以内较为合适。

4)加强初期支护：支护体系集多类结构于一体，包含钢拱架、注浆锚杆、挂网、喷射混凝土，部分区段地质条件偏薄弱时额外增设I18工字钢，增强该处围岩的稳定性，以防坍塌。

5)掌子面加固：施工方法为喷射混凝土和注浆。

6)快衬砌，早成环：在设置初期支护结构的基础上，根据工程进度适时安排二次衬砌施工，及时发挥出二衬的支护作用，以免因支护的时间滞后而影响整体加固效果。

5.2 关键施工技术

1)切实保证初期支护结构的稳定性，联合应用喷射混凝土、格栅钢架等方法。以喷射混凝土为例，采取的是分两次逐步施工的方法，首先喷射厚度为10～20 cm，再继续喷射10 cm，直至成型结构的厚度达到要求为止。由于喷层变形后易侵入二次支护净空，在许可范围内适当加大预留变形量。

2)开挖的破坏性较强，若缺乏有效的防控措施，极易导致周边无关的结构以及围岩受损。开挖时，按照“短进尺、弱爆破”的思路施工，控制好炮孔参数以及装药量，在不影响爆破开挖效果的前提下适当减小对岩体的扰动性影响，使围岩在开挖后具有足够的稳定性。及时施作支护，为了保证支护效果，时间尽可能安排在围岩剥落松弛前，进而给后续施工创设良好的条件。开挖施工需具有灵活性，根据现场实际情况选择相适应的方法，例如限定进尺、弱爆破，由此保证开挖效果。

3)加强监控量测，用实测数据指导施工，保证开挖方法、支护方法的合理性。监控量测数据显示某处存在异常时，深入分析原因，采取针对性的处理措施。

6 可能产生突水、突泥地段施工

由于隧道埋深较大，受断层破碎带等地下富水带影响，在隧道施工时局部地段可能产生涌水现象。针对该种情况，本次施工图设计中考虑了几种预案与应对措施。

1)施工阶段应加强超前地质预报。由于本隧道工程地质及水文地质情况较为复杂，隧道施工阶段应坚持全程进行超前地质预报，情况未探明前不得贸然向前开挖施工。

2)对于已探明的含水体(段)，若水量较大、水压较高，可采用全断面(帷幕)注浆方式加固掌子面前方软弱围岩和封堵隐伏含水体，然后采用分步开挖方式掘进。

3)对于已探明的小型含水体(段)，经评估后可考虑采用局部钻孔泄水的疏排、降压方式。

4)承压性富水地段施工时，不管是超前钻孔还是系统锚杆及超前锚杆等均应采取可靠的孔口防突装置，以避免钻孔安装时钻杆或高压水柱突出伤人。

5)对于承压性富水地段，在采取上述辅助施工措施的基础上，可根据不同情况分别采用全封闭式衬砌结构或半封闭式衬砌结构，以应对衬砌周边的静水压力，保证结构安全可靠。

7 结束语

隧道施工难度大、质量要求高，遇特殊地段时更是如此。本文着重围绕特殊地段的施工技术、具体优化措施等方面展开了分析，提出一些工作要点，希望给类似工程提供参考。

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