趙建邦

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西太原 030012)

1 工程概況

山西省大營至神池高速公路，設(shè)計速度80 km/h，為兩車道高速公路。野馬梁隧道進口位于原平市雷家裕口村西南方向約600 m處，出口位于尚家溝村南側(cè)約200 m處。隧道穿越長大斷層破碎帶，設(shè)計為左右線分離式隧道，兩洞左側(cè)邊墻最大間距為30 m，隧道總體走向呈268°。右幅起止樁號為K11+045～K16+557，全長5 512 m，起點設(shè)計高程1 228．43 m，終點設(shè)計高程為1 337．78 m，隧道底板最大埋深335．0 m，位于 K13+280處。左幅起止樁號為ZK11+050～ZK16+562，全長5 512 m，起點設(shè)計高程1 228．57 m，終點設(shè)計高程為1 337．66 m，隧道底板最大埋深342．0 m，位于ZK13+300處。左右線均屬特長隧道。

2 地質(zhì)概況

隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件復(fù)雜。區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)斷層6處，隧道穿越的斷層有5條，在區(qū)域上形成單斜—半地塹構(gòu)造單元，故隧址區(qū)巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，圍巖質(zhì)量總體上較差。其中穿越的較軟巖段長2 971 m，占隧道總長的54%，圍巖巖體呈較破碎～破碎狀;隧址區(qū)洞身范圍內(nèi)存在地下水，其分布及富水性較復(fù)雜。5處斷層中，大廠溝斷層(K15+490處)附近巖體破碎，地表出露的砂巖、頁巖呈碎塊狀，并伴有強烈的變形或錯斷，形成寬約150 m的斷層破碎帶，對圍巖影響嚴(yán)重;洞內(nèi)有地下水分布，出水狀態(tài)可能為滴滲水。

地質(zhì)縱斷面圖見圖1。

3 隧道設(shè)計方案

3．1 設(shè)計方案的選擇

綜合本工程穿越長大斷層破碎帶的實際情況，設(shè)計中要確保絕對安全。以工程類比法進行設(shè)計，因隧道結(jié)構(gòu)的垂直壓力較大，在此破碎帶設(shè)計中采用了帷幕注漿、雙排小導(dǎo)管及雙層鋼拱架的結(jié)構(gòu)加強設(shè)計，并采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。

圖1 地質(zhì)縱斷面圖

帷幕注漿可以加固破碎帶段防止涌水、涌泥，還可以阻止地下水突涌。采用雙層鋼拱架可以增強初期支護對破碎巖體的承載力，同時采用雙排小導(dǎo)管注漿，以便增強初期支護，也可確保在穿越長大斷層破碎帶地段的施工安全。

3．2 設(shè)計方案

3．2．1 帷幕注漿設(shè)計

1)注漿范圍。

漿液擴散區(qū)域重疊50%;注漿段長為25 m，開挖20 m，預(yù)留5 m(可根據(jù)實際情況調(diào)整)作為下一段注漿的止?jié){巖盤。注漿時應(yīng)注意觀察掌子面的變形情況，必要時做50 cm～100 cm厚的模筑混凝土作為注漿封堵面。開挖隧道過斷層的第一個掌子面時先噴15 cm厚混凝土，現(xiàn)澆40 cm厚混凝土;以后噴15 cm厚噴射混凝土。

2)注漿材料。

采用水泥—水玻璃雙液漿，模數(shù):2．4～3．4，液度:30°Be～45°Be，水灰比取1∶1 ～1∶0．5，注漿壓力為0．5 MPa～1．0 MPa。

3)注漿方案。

注漿孔開孔直徑為102 mm～127 mm，開挖輪廓線上的注漿導(dǎo)管采用5 m～10 m長的φ89～φ108鋼花管作孔口管，中間部分注漿導(dǎo)管采用φ100 PVC花管。注漿應(yīng)在達到設(shè)計終壓之后維持一段時間，注漿壓力沒有明顯下降之時結(jié)束。每循環(huán)注漿結(jié)束后，應(yīng)做鉆孔檢查和紅外線探測，檢查合格后方可開挖，否則應(yīng)做補注。在注漿過程中應(yīng)經(jīng)常檢查，記錄注漿壓力、注漿量、凝固時間，掌子面以及附近的支護狀況，并根據(jù)地質(zhì)條件變化調(diào)整注漿參數(shù)。

帷幕注漿設(shè)計圖見圖2，圖3。

圖2 帷幕注漿孔縱向布置圖

圖3 帷幕注漿孔口斷面圖

3．2．2 雙排小導(dǎo)管及雙層鋼拱架設(shè)計

設(shè)計中超前支護采用φ42長度4．5 m的小導(dǎo)管，外插角為10°，小導(dǎo)管支護范圍為120°;初支采用 φ25自鉆式錨桿，長度450 cm，間距50 cm(縱)×80 cm(環(huán));雙層 φ8鋼筋網(wǎng)，間距20 cm×20 cm;第一環(huán)Ⅰ22b工字鋼，縱向間距50 cm，噴C25早強混凝土29 cm;第二環(huán)Ⅰ20b工字鋼，縱向間距50 cm，噴C25早強混凝土27 cm;二襯采用模筑C30鋼筋混凝土60 cm;預(yù)留變形量為15 cm。錨桿按梅花形布設(shè)。

破碎帶襯砌設(shè)計圖見圖4。

圖4 破碎帶襯砌設(shè)計圖

3．2．3 單側(cè)壁導(dǎo)坑法設(shè)計

長大斷層破碎帶巖體破碎，易滑動，采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法，可以有效控制破碎體沉降。開挖時，將斷面分成兩大塊，其中每一塊采用上下臺階法開挖，側(cè)壁導(dǎo)坑尺寸根據(jù)地質(zhì)條件、斷面形狀、機械設(shè)備和施工條件而定，寬度取洞寬的1/2［2］。

側(cè)壁導(dǎo)坑采用Ⅰ16工字鋼與初支鋼拱架連接，導(dǎo)坑范圍為拱部60°;φ42超前小導(dǎo)管，長度450 cm，環(huán)向間距40 cm，外插角10°;φ25早強砂漿錨桿，長度300 cm，間距50 cm(縱)×100 cm(環(huán));φ8鋼筋網(wǎng)，25 cm×25 cm;噴C25早強混凝土20 cm。單側(cè)壁導(dǎo)坑法設(shè)計圖見圖5。

圖5 單側(cè)壁導(dǎo)坑法設(shè)計圖

4 結(jié)語

1)由于長大斷層破碎帶整體上屬于軟巖，附近巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，地質(zhì)條件較差，為避免在開挖施工過程中出現(xiàn)塌方，因此，在設(shè)計過程中，必須采取一系列有效措施，來增強結(jié)構(gòu)承載力。

2)加深對新奧法的理解，堅持按新奧法原則設(shè)計，設(shè)計中通過帷幕注漿、雙排小導(dǎo)管、雙層鋼拱架及單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，以貫徹新奧法設(shè)計理念。

［1］ JTG D70-2004，公路隧道設(shè)計規(guī)范［S］．

［2］ JTG/T D70-2010，公路隧道設(shè)計細則［S］．