武文婕

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原030006）

1 隧道地質(zhì)情況

銀山隧道為潮惠高速公路一座地質(zhì)情況比較復(fù)雜的隧道，該隧道位于潮州市，隧道左、右線起訖里程 分 別 為 ZK97+492—ZK98+130、YK97+520—YK98+165，分別長(zhǎng)638 m、645 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，銀山隧道左線ZK97+685—ZK97+840，長(zhǎng)155 m，處于凹形溝谷地段及WF121-1斷層影響帶，雨季時(shí)此處溝谷過(guò)水量大。通過(guò)前期右線沖溝地質(zhì)構(gòu)造來(lái)看，凹形溝谷地段一般溶洞較為發(fā)育，地下水比較豐富。隧道穿越?jīng)_溝處埋深15.8 m，隧道與沖溝位置關(guān)系基本為90°。

2 隧道施工概況

銀山隧道于2010年7月初組織人員進(jìn)場(chǎng)施工。2012年8月該隧道左線開挖即將進(jìn)入沖溝段及WF121斷層影響帶，開挖初支里程為右側(cè)壁ZK97+680，左側(cè)壁 ZK97+666，核心土 ZK97+650，二次襯砌里程ZK97+619。隧道開挖、二襯與沖溝位置關(guān)系如圖1所示。

3 銀山隧道左線進(jìn)口端洞頂?shù)乇硭萏幚泶胧?/h2>

3.1 塌方過(guò)程

銀山隧道開挖至ZK97+685時(shí)，圍巖主要為碳質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r及粉質(zhì)黏土縱橫交錯(cuò)，同時(shí)開挖過(guò)程中時(shí)有孤石出現(xiàn)且?guī)r溶發(fā)育經(jīng)常有溶土洞出現(xiàn)，開挖支護(hù)風(fēng)險(xiǎn)較高。該隧道左線開挖即將接近沖溝段及WF121斷層影響帶時(shí)，左線進(jìn)口段ZK97+630處出現(xiàn)較嚴(yán)重的坍陷。

圖1 隧道開挖、二襯與沖溝位置關(guān)系圖

3.2 處理措施

為安全通過(guò)銀山隧道左線進(jìn)口沖溝與破碎帶地段（里程ZK97+650—ZK97+760）、偏壓段（里程ZK97+760—ZK97+830）對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行局部加強(qiáng)，采取如下處治措施：

a）為了減少擾動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)采用機(jī)械破除法開挖。

b）超前支護(hù)由原設(shè)計(jì)單層調(diào)整為雙層φ42鋼花管，環(huán)向間距40 cm，縱向間距1.5 m[1]。

c）超前掌子面預(yù)加固，采用φ42鋼花管單根長(zhǎng)6 m進(jìn)行加固。

d）主洞上中臺(tái)階鎖腳φ42鋼花管由原來(lái)2根調(diào)整為6根，鎖腳高度不得大于80 cm，臨時(shí)側(cè)壁上中臺(tái)階鎖腳φ42鋼花管，原設(shè)計(jì)沒(méi)有，現(xiàn)增加調(diào)整為6根。

e）施工側(cè)壁導(dǎo)坑上中臺(tái)階時(shí)加設(shè)臨時(shí)鋼支撐，支撐采用I20b工字鋼，間距50 cm，同時(shí)中臺(tái)階橫撐安裝后，采用25 cm厚C25噴射混凝土。如圖2所示。

圖2 側(cè)壁上臺(tái)階臨時(shí)仰拱圖

f）初支成環(huán)后，對(duì)初支采用徑向φ42鋼花管注漿。鋼花管一環(huán)數(shù)量30根，環(huán)向間距1 m，縱向間距0.5 m，單根長(zhǎng)4 m。如圖3所示。

圖3 徑向注漿管布置圖

g）同時(shí)各側(cè)壁導(dǎo)坑仰拱、仰拱回填混凝土采取分部澆筑到水溝底，水溝底到頂部50 cm采用整幅澆筑。

h）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每一監(jiān)測(cè)段要及時(shí)整理數(shù)據(jù)，并形成報(bào)告上報(bào)監(jiān)理、設(shè)計(jì)等單位，相關(guān)單位收到監(jiān)測(cè)報(bào)告要對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行技術(shù)修正，以確保處理段處治有效安全。

i）對(duì)于沖溝地表局部小型凹地，容易積水處，采用人工回填黏土并夯實(shí)?；靥顣r(shí)要分層回填，每層厚度不得超30 cm。對(duì)于整個(gè)破碎段地表要及時(shí)修筑排水設(shè)施，因地制宜，確保地表在雨季不被雨水沖刷和倒灌。

4 銀山隧道左線進(jìn)口段初支大變形處理措施

4.1 隧道左線初支大變形

銀山隧道左線左側(cè)壁掌子面施工里程為ZK97+784，右側(cè)壁掌子面施工里程為ZK97+770，核心土掌子面施工里程為ZK97+750。左線于ZK97+730里程段開始已全部進(jìn)入到粉質(zhì)黏土夾雜殘積土段。

在ZK97+730—ZK97+784段施工期間，現(xiàn)場(chǎng)視監(jiān)控量測(cè)情況采取了左、右側(cè)壁導(dǎo)坑加設(shè)臨時(shí)橫撐、分幅施工二襯仰拱封閉以及初期支護(hù)注漿加強(qiáng)等措施，但初支變形收斂仍較大，初支局部發(fā)生開裂、混凝土剝落等現(xiàn)象。洞頂自然坡地表多處也出現(xiàn)小范圍塌陷現(xiàn)象。2012年11月24日上午現(xiàn)場(chǎng)在開挖右側(cè)壁YK97+760仰拱時(shí)，臨時(shí)側(cè)壁出現(xiàn)了滑移垮塌，垮塌縱向長(zhǎng)約7 m。同時(shí)，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察和量測(cè)，ZK97+717—ZK97+784段左右側(cè)壁初支開裂加劇，部分初支向隧道內(nèi)側(cè)鼓脹變形，鋼拱架扭曲失效，側(cè)壁上中臺(tái)階連接處拱架錯(cuò)位變形最為明顯，形成剪切破壞形態(tài)，多段初支侵入二襯輪廓線5～40 cm不等。

施工期間，第三方監(jiān)測(cè)單位在地表布監(jiān)測(cè)點(diǎn)和巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)口隧道K97+600—K97+680范圍左、右幅隧道間自然地表出現(xiàn)明顯開裂現(xiàn)象。其中，第一條張拉裂縫位于左幅隧道右導(dǎo)洞上方，走向近洞軸向，長(zhǎng)約20余米，最大寬度約10 cm，可測(cè)深超1 m；第二條裂縫位于左右幅隧道間，走向與洞軸向呈一定角度，長(zhǎng)約14 m，最大寬度約30 cm，可測(cè)深超1 m；第三條裂縫位于右幅隧道右導(dǎo)洞上方，走向近洞軸向，長(zhǎng)約9 m，最大寬度約10 cm，可測(cè)深超1 m。

為防止進(jìn)一步變形可能對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的危害，對(duì)該坡體進(jìn)行監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)采用全站儀進(jìn)行地面位移變形監(jiān)測(cè)，采用深孔測(cè)斜儀進(jìn)行深部位移監(jiān)測(cè)，同時(shí)結(jié)合變形跡象的巡查，對(duì)銀山隧道進(jìn)口端K97+600—K97+800段邊坡實(shí)施監(jiān)控。對(duì)該段坡體進(jìn)行地面變形監(jiān)測(cè)，在邊坡上設(shè)立變形觀測(cè)網(wǎng)，共布置5條斷面，116個(gè)觀測(cè)樁。對(duì)該邊坡布設(shè)4個(gè)深部位移監(jiān)測(cè)斷面，共10個(gè)監(jiān)測(cè)孔，總測(cè)深401 m。

施工期間監(jiān)測(cè)結(jié)果揭示：受前期持續(xù)強(qiáng)降雨影響，該段坡體局部位移有所增加，局部存在一定蠕滑變形（位于坡殘積粉質(zhì)黏土層中，潛在滑動(dòng)面埋深大約9～16 m），位移量8～14 mm，坡體局部穩(wěn)定性較差。初步分析認(rèn)為坡體暫處于降雨過(guò)后的應(yīng)力調(diào)整期，坡體局部位移呈緩慢增加趨勢(shì)，位移量較小，潛在滑動(dòng)面（帶）尚未貫通，有待于繼續(xù)監(jiān)測(cè)分析，后期不排除潛在滑動(dòng)面（帶）繼續(xù)發(fā)展，甚至向深部（灰?guī)r基巖頂面）進(jìn)一步發(fā)展的可能。

4.2 處治措施

為控制事態(tài)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)立即采取應(yīng)急加固措施，主要是對(duì)左右側(cè)壁進(jìn)行回填反壓，對(duì)中導(dǎo)坑加設(shè)豎向支撐等，防止其冒頂塌方。

其變形段經(jīng)過(guò)應(yīng)急加固基本穩(wěn)定后，參建各方由甲方組織召開銀山隧道技術(shù)協(xié)調(diào)會(huì)，進(jìn)一步確定暫停銀山隧道左洞進(jìn)口施工，在增設(shè)深孔位移監(jiān)測(cè)及常規(guī)地表沉降監(jiān)測(cè)的同時(shí)對(duì)左線進(jìn)口段地質(zhì)進(jìn)一步勘察。為確保隧道施工安全和施工進(jìn)度，決定選取一段長(zhǎng)約6 m（ZK97+717—ZK97+723）的初支侵限段實(shí)施換拱作為試驗(yàn)段。如有效控制變形，則對(duì)整個(gè)變形段進(jìn)行施工。對(duì)銀山隧道采取如下技術(shù)處治措施：

a）左線ZK97+723—ZK97+784段左、右側(cè)壁上、中臺(tái)階主洞初支實(shí)施換拱。由于ZK97+723—ZK97+784段臨時(shí)側(cè)壁初支上、中臺(tái)階變形嚴(yán)重，部分地段鋼支撐扭曲，無(wú)法與永久側(cè)壁支護(hù)形成封閉且有效的承載環(huán)。為方便側(cè)壁導(dǎo)坑和核心土（中導(dǎo)坑）的初支工字鋼（25b）的連接，需鑿除臨時(shí)側(cè)壁初支重新施做，鑿除后側(cè)壁初支按原設(shè)計(jì)參數(shù)施工。

b）采用4 m長(zhǎng)φ42 TSS管對(duì)侵限段初支背后圍巖進(jìn)行注漿固結(jié)，注漿管間距為1 m×1 m（環(huán)向×縱向）。注漿采用水泥單液漿，W∶C=1∶1，注漿終壓力0.5～1.0 MPa[2]，每米注漿量以0.2 m3計(jì)。注漿時(shí)注意壓力的控制，特別是要采取階段穩(wěn)壓持續(xù)注漿方式，確保注漿孔的漿液飽滿，形成有效的固結(jié)環(huán)。

c）超前支護(hù)采用3.5 m長(zhǎng)φ42注漿小導(dǎo)管，間距為40 cm（環(huán)形）×200 cm（縱向），設(shè)置小導(dǎo)管注漿孔呈梅花型布置，每環(huán)超前支護(hù)搭接長(zhǎng)度不小于1 m。

d）換拱段主洞采用I25b工字鋼，縱向間距為50 cm，噴射混凝土厚度調(diào)整為31 cm，每榀拱架間設(shè)置縱向HRB335直徑為25 mm連接筋，環(huán)向間距為1 m。

e）換拱時(shí)在永久側(cè)壁拱腳處打設(shè)4根鎖腳導(dǎo)管，在臨時(shí)側(cè)壁拱腳處打設(shè)2根鎖腳導(dǎo)管，拱架間采用HRB335直徑為22 mm鋼筋連接，環(huán)向間距1 m。

f）挖除側(cè)壁導(dǎo)坑內(nèi)反壓洞渣，施作I22a工字鋼臨時(shí)水平橫撐，間距50 cm，為了防止工字鋼受壓失穩(wěn)，工字鋼采用φ25鋼筋焊接連接間距1 m。

g）此段地下水發(fā)育，初期支護(hù)外側(cè)環(huán)向φ50軟式透水管加密設(shè)置，由原來(lái)10 m一環(huán)改為2 m一環(huán)。

5 結(jié)語(yǔ)

銀山隧道在處理措施確定后，承包人嚴(yán)格按照施工方案組織施工，上述地質(zhì)病害全部處理完成后，經(jīng)沉降觀測(cè)和第三方監(jiān)測(cè)確認(rèn)，隧道處治趨于穩(wěn)定，隧道各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，為后續(xù)施工贏得了時(shí)間并創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境和條件，確保了隧道工程施工質(zhì)量。