白秀峰

(湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢 430068)

1 工程概況

成貴鐵路將軍山隧道進(jìn)口里程D1K388+293，出口里程D1K390+325，全長(zhǎng)2 032 m。隧道為19.3‰的單面上坡，設(shè)計(jì)時(shí)速為250 km/h采用臺(tái)階法+臨時(shí)橫撐施工方法進(jìn)行開(kāi)挖施工。隧道處于淺埋地段，D1K390+300～D1K390+275段最大埋深11.48 m，最小埋深為3.14 m。圍巖為屬Ⅳ級(jí)軟石，巖體受風(fēng)化易剝落，遇水易軟化變形，圍巖含水量較高（經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，含水率高達(dá)26.3%），力學(xué)性質(zhì)較差。隧道內(nèi)滲水主要為地表裂隙水，受降雨影響大。

2 現(xiàn)場(chǎng)施工及監(jiān)控量測(cè)的情況[1,2]

2.1 施工方法

將軍山隧道出口采用三臺(tái)階法施工。

（1）洞內(nèi)拱頂下沉情況

出口洞內(nèi)布置 3個(gè)斷面（D1K390+295、D1K390+290、D1K390+285）。由于天降暴雨，4 月21日突發(fā)沉降14 mm，截至5月9日，D1K390+295拱頂下沉累計(jì)157 mm；D1K390+290拱頂下沉累計(jì)129 mm；D1K390+285拱頂下沉累計(jì)102 mm。從監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析，上臺(tái)階開(kāi)挖期間（未施作臨時(shí)仰拱）拱頂沉降約10 cm，中臺(tái)階開(kāi)挖并施作臨時(shí)仰拱過(guò)程中拱頂沉降約5 cm。

（2）地表下沉情況

洞外地表共設(shè)置5個(gè)斷面，每5 m一個(gè)斷面，每斷面布置9個(gè)測(cè)點(diǎn)。截止2015年05月09日，295-05測(cè)點(diǎn)累計(jì)下沉131.4mm，日下沉最大值14mm；290-05累計(jì)下沉155 mm，日下沉最大值16 mm；285-05累計(jì)下沉129 mm，日下沉最大值14 mm；280-05累計(jì)下沉41 mm，日下沉最大值5 mm。

2.2 隧道下沉原因分析

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況勘察及相關(guān)的調(diào)查，造成隧道地表及隧道拱部下沉的原因是多方面的，它既與圍巖本身的強(qiáng)度和地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，也與施工時(shí)天氣情況有關(guān)。主要有以下幾點(diǎn)：

（1）圍巖為全風(fēng)化頁(yè)巖含水量較高，力學(xué)性質(zhì)較差，遇水成泥狀。

（2）隧道洞口段最大埋深為11.48 m，最小埋深為3.14 m。

（3）隧道出口施工期間為雨季。

（4）現(xiàn)場(chǎng)正在采取三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法對(duì)隧道上半斷面開(kāi)挖及支護(hù)，由于場(chǎng)地限制和上臺(tái)階施工斷面較小的原因，上臺(tái)階未能及時(shí)封閉成環(huán)。

（5）洞口明洞段在暗洞工程未封閉成環(huán)前已落底施作完成明洞仰拱工程，造成暗洞工程前緣臨空，不利于洞口段圍巖穩(wěn)定。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)處理措施[3]

結(jié)合隧道洞口段地層巖性及現(xiàn)狀，若不及時(shí)處理，后期可能造成隧道大面積侵限，為了避免出現(xiàn)因?yàn)榍窒薅鴵Q拱的情況，經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、咨詢單位、施工單位幾方現(xiàn)場(chǎng)會(huì)勘后，確認(rèn)對(duì)洞口段采取一系列加固處理措施，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)處理措施詳細(xì)施作情況如下：

（1）地表及邊仰坡處理，洞頂截水天溝裂紋處采用2 cm厚M20砂漿進(jìn)行封閉，并對(duì)邊仰坡用塑料布進(jìn)行覆蓋，見(jiàn)圖1。

（2）現(xiàn)場(chǎng)對(duì)洞口段立即采取土石反壓回填，并用機(jī)械設(shè)備碾壓密實(shí)，見(jiàn)圖2。

（3）對(duì)D1K390+300～+290段施作臨時(shí)I18豎撐，縱向間距0.6 m，并采用鋼墊板固定，同時(shí)采用2根φ60鋼花管固定豎撐，鋼花管垂直于上臺(tái)階加固，每根長(zhǎng)8 m，見(jiàn)圖3。

圖1 地表及邊仰坡處理

圖2 土石反壓回填

圖3 臨時(shí)I18豎撐

（4）5月1日～5月13日，為控制隧道整體下沉量，洞內(nèi)采用I18型鋼鋼架將鋼架縱向連接，同時(shí)加密縱向連接鋼筋，環(huán)向間距0.5 m。期間共打設(shè)136根φ76鎖腳錨管，并注漿加固，每個(gè)拱腳接頭各增設(shè)2根，同時(shí)于鋼架之間每隔0.2 m施作1根鎖腳錨管，錨管每根長(zhǎng)8 m，打設(shè)角度按與水平線呈65°夾角斜向下打設(shè)，并注水泥漿加固，與縱向連接鋼架形成整體。

（5）施作D1K390+300～+286.8段臨時(shí)仰拱，臨時(shí)仰拱施作完成后做到了及時(shí)封閉成環(huán)，見(jiàn)圖4。

圖4 臨時(shí)仰拱

（6）采用192根φ42小導(dǎo)管替代拱部系統(tǒng)錨桿對(duì)拱部圍巖進(jìn)行注漿加固，逐段注漿，小導(dǎo)管每根長(zhǎng)5 m，見(jiàn)圖5。

圖5 拱部圍巖進(jìn)行注漿加固

（7）對(duì)掌子面前方采用φ42超前小導(dǎo)管補(bǔ)注漿，加固前方拱部圍巖，小導(dǎo)管環(huán)向間距0.4 m。每根長(zhǎng)4 m?？v向間距2.4 m，見(jiàn)圖6。

（8）對(duì)洞口D1K390+315～+286段反壓回填洞渣，回填至導(dǎo)向墻基礎(chǔ)底齊平，碾壓密實(shí)，回填長(zhǎng)度為洞內(nèi)13 m，洞外25 m。為進(jìn)一步強(qiáng)化洞內(nèi)支護(hù)體系對(duì)洞口段5.0 m范圍內(nèi)兩側(cè)增加I18臨時(shí)豎撐，兩側(cè)I18臨時(shí)豎撐距中心線3.0 m，豎撐中部用I16與中臺(tái)階已加固的縱向I18連接牢固，増強(qiáng)豎撐支撐強(qiáng)度，豎撐0.6 m/榀，見(jiàn)圖7。

圖6 超前小導(dǎo)管補(bǔ)注漿

圖7 反壓回填洞渣

（9）回填完成后，護(hù)住導(dǎo)向墻兩側(cè)基礎(chǔ)，在導(dǎo)向墻基礎(chǔ)左側(cè)外緣施做樁徑1.25 m的鉆孔樁1根；右側(cè)外緣施工樁徑1.25 m的鉆孔樁2根，嵌入巖層2.0 m，樁頂施工至導(dǎo)向墻擴(kuò)大基礎(chǔ)底。樁頂1 m往下施作1.0 m高牛腿與樁基成整體，并伸入導(dǎo)向墻擴(kuò)大基礎(chǔ)內(nèi)0.8 m，托住導(dǎo)向墻防止下沉。再把導(dǎo)向墻擴(kuò)大基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋鑿出20 cm，焊接接長(zhǎng)與樁頂鋼筋形成骨架，立模澆筑C30混凝土與導(dǎo)向墻擴(kuò)大基礎(chǔ)形成整體，有效阻止導(dǎo)向墻下沉。

（10）對(duì)洞口D1K300+300～+290.4段下臺(tái)階進(jìn)行分步開(kāi)挖，下臺(tái)階開(kāi)挖采用機(jī)械+人工法進(jìn)行施工，施工過(guò)程中遵循“隨挖、隨接、隨噴”的原則，盡快施工仰拱，確保鋼拱架盡快成環(huán)及封閉。下臺(tái)階拱架每榀增加4根Φ76的鎖腳錨管，每根長(zhǎng)8.0 m，與水平夾角45°，并注漿加固。施工過(guò)程中加大監(jiān)控量測(cè)頻率，將監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果及時(shí)反饋到施工現(xiàn)場(chǎng)，見(jiàn)圖8。

圖8 下臺(tái)階進(jìn)行分步開(kāi)挖

4 加固處理技術(shù)措施取得的效果[4]

從圍巖監(jiān)控量測(cè)累計(jì)數(shù)據(jù)與洞內(nèi)加固處理技術(shù)措施時(shí)間關(guān)系表可以看出，由于天氣降雨，隧道拱頂下沉及地表下沉數(shù)據(jù)較大。自4月29日現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始實(shí)施加固處理，進(jìn)行反壓回填，施作豎向支撐和鎖腳錨管期間共下沉25 mm，拱頂下沉量已經(jīng)有明顯的減緩趨；加固處理技術(shù)措施完成期間共下沉1 mm，基本已經(jīng)趨于穩(wěn)定；開(kāi)挖下臺(tái)階和施作仰拱及填充的過(guò)程中，拱頂累計(jì)下沉量為-2 mm，視為測(cè)量誤差，基本達(dá)到了“零沉降”的效果。由圖9可以看出，將軍山出口加固處理技術(shù)措施可以說(shuō)是立竿見(jiàn)影，行之有效。

5 總結(jié)與探討

在對(duì)將軍山隧道出口D1K390+300～+290淺埋、軟弱破碎段進(jìn)行加固處理并施作二襯后，主要總結(jié)為以下施工理念：

（1）淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段總體施工理念為：管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、速反饋。

（2）淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)段隧道施工初期支護(hù)預(yù)留變形量為15 cm，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留25 cm仍不能滿足變形需要，由此可見(jiàn)，類似地質(zhì)的隧道施工，預(yù)留變形量可提高到50 cm以上，允許初期支護(hù)有一定程度的變形后進(jìn)行支護(hù)。

圖9 隧道拱頂下沉及地表下沉

（3）隧道監(jiān)控量測(cè)為非常關(guān)鍵的措施，監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果直接反饋指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，如現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道下沉變化并反饋現(xiàn)場(chǎng)，將會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。

（4）對(duì)于淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段必須選擇安全有效的開(kāi)挖方法，確保施工安全；在后續(xù)的施工過(guò)程中，做到優(yōu)化爆破方式及參數(shù)，特別對(duì)于孤石的爆破方式，宜局部采用預(yù)裂爆破，不得整體移除，避免形成大的臨空面。開(kāi)挖后，現(xiàn)場(chǎng)要及時(shí)對(duì)拱部進(jìn)行噴砼封閉，特別是對(duì)超挖部位，噴砼回填密實(shí)，避免巖體軟化脫落，引起地表沉降。

（5）由于圍巖巖體受風(fēng)化易剝落，遇水易軟化變形，圍巖含水量較高，力學(xué)性質(zhì)較差。因此必須要求臨時(shí)仰拱、仰拱、二襯施作的時(shí)間、步距盡可能的短。

（6）規(guī)范要求二襯施工應(yīng)在初支穩(wěn)定后進(jìn)行，但對(duì)于淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段由于圍巖自穩(wěn)能力較差，因此洞內(nèi)在采取加固措施穩(wěn)定變形后，可以提前施作二襯，給圍巖強(qiáng)有力的受力支持，達(dá)到控制圍巖變形，避免因變形過(guò)大引起圍巖失穩(wěn)和侵限現(xiàn)象。

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)隧道處于淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生隧道拱部下沉、地表下沉的地質(zhì)災(zāi)害，這也是許多類似地質(zhì)隧道的共同問(wèn)題。將軍山隧道出口在通過(guò)淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段時(shí)，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)及時(shí)反饋的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析了隧道拱頂下沉、地表下沉的原因。現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)增加豎向支撐、鎖腳錨管、小導(dǎo)管注漿加固、洞口增加支撐樁等一系列加強(qiáng)處理措施，構(gòu)建了新的支護(hù)體系，有效地控制了拱頂下沉、地表下沉；通過(guò)及時(shí)施作洞口段二襯，避免了洞口淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段圍巖失穩(wěn)和結(jié)構(gòu)限界侵限等情況的發(fā)生。將軍山隧道出口加固處理工作為施工類似地質(zhì)的隧道積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也起到了很好的借鑒作用。

[1]TZ204-2008,鐵路隧道工程施工技術(shù)指南[S].

[2]蹤敬良.合福高速鐵路軟弱富水淺埋隧道設(shè)計(jì)技術(shù)及工程實(shí)例分析[J].交通建設(shè)與管理,2015(6)：264-266.

[3]趙歡.城市淺埋軟弱圍巖地鐵隧道施工引起的地表沉降及控制研究[D].重慶：重慶交通大學(xué),2014.

[4]王建平.水平旋噴樁在鐵路隧道淺埋軟弱富水圍巖加固中的應(yīng)用[J].科技風(fēng),2011(1)：140-141.