■吳 強(qiáng)

（福建廈蓉高速公路漳龍段擴(kuò)建工程有限公司，龍巖 364000）

1 工程概況

龍巖廈蓉高速公路擴(kuò)建工程九峰隧道長4665m，隧道區(qū)屬構(gòu)造-剝蝕低山地貌，地形起伏較陡，自然坡度25～30°，局部達(dá) 35～45°，山脊平緩；進(jìn)口處地面高程 484～490m，出口處地面高程430～434m，隧道軸線最大海拔標(biāo)高1027m，植被較發(fā)育，多為雜木。隧址區(qū)處于我國東部著名的巨型新華夏系第二個隆起帶與南嶺緯向復(fù)雜構(gòu)造帶的復(fù)合部位，閩西南拗陷帶東部。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，進(jìn)口及洞身斷層發(fā)育地段見后期侵入的花崗巖體分布，出口段褶皺、斷層活動均較發(fā)育。設(shè)計勘察共發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造11條，斷裂特征多為擠壓破碎，應(yīng)力中心多見靡棱巖化，F(xiàn)4-10破碎帶是11條斷裂構(gòu)造帶中最大的一條，影響樁號YK140+195～YK140+325，巖層產(chǎn)狀127°∠70°，帶內(nèi)巖石受力擠壓變質(zhì)，褐鐵礦化較普遍，局部靡棱巖化，裂面多嚴(yán)重鐵錳質(zhì)渲染，巖體破碎，局部已成土狀，巖體極破碎，節(jié)理裂隙極發(fā)育，富水性好，水量豐富。物探資料顯示該段電阻率相對較低。[BQ]＜250，圍巖級別為V級。

系統(tǒng)錨桿采用Φ25中空注漿錨桿，長度4m，環(huán)向間距1m，縱向間距1m，呈梅花形布置，采用Φ6鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格20×20cm，墻拱設(shè)置；采用工20b型鋼鋼支撐，縱向間距0.7m。二襯采用C25防水混凝土。

2 總體施工思路及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 總體指導(dǎo)思想

為了安全快速通過富水?dāng)鄬樱眩┢扑閹В仨氂幸惶仔兄行У氖┕づ涮准夹g(shù)和管理措施，確保在通過地質(zhì)復(fù)雜地段的施工安全，超前地質(zhì)預(yù)報精準(zhǔn)、預(yù)注漿方案合理、開挖方法安全、機(jī)械設(shè)備配套合理等四種施工思路。

2.2 關(guān)鍵施工技術(shù)

主要關(guān)鍵技術(shù)包括綜合超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)、超前預(yù)注漿加固止水技術(shù)、開挖方法與支護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)、機(jī)械化配套快速施工技術(shù)、控制爆破技術(shù)等。

（1）超前地質(zhì)預(yù)報

以綜合超前地質(zhì)預(yù)報手段探明前方地質(zhì)情況，通過出水量的測定，制定對應(yīng)、合理的施工對策，確保施工安全。

總結(jié)現(xiàn)場的應(yīng)用和實(shí)踐，現(xiàn)場以TSP、30m超前探孔這兩種預(yù)報方式的結(jié)合最為有效、準(zhǔn)確、快速。TSP物理探測有效長度在100m左右，3～5個30m超前探孔 （直徑90mm），通過鑿巖臺車轉(zhuǎn)桿扭矩、鉆速、鉆進(jìn)速度、排渣情況等綜合分析判斷前方準(zhǔn)確距離的地質(zhì)情況，與TSP結(jié)果進(jìn)行比對分析，作出準(zhǔn)確判斷，在地質(zhì)復(fù)雜通過以上兩種手段還不能最終確定的情況下，可進(jìn)行鉆孔取芯，進(jìn)行更進(jìn)一步的確認(rèn)。

（2）注漿方案合理選擇

九峰隧道F4-10斷層破碎帶主要以石英砂巖、砂巖、粉砂巖為主，斷層主要為擠壓性斷層，斷層內(nèi)巖體極破碎，節(jié)理裂隙極發(fā)育，富水性好，水量豐富，在選擇超前預(yù)注漿方案時，主要考慮止水效果，附帶加固作用。

現(xiàn)場采取了全斷面帷幕、周邊帷幕、局部注漿三種方案完成了不同出水條件下的超前預(yù)注漿施工。當(dāng)超前探孔出水量達(dá)10～100L/min時采用單液水泥漿進(jìn)行局部注漿，注漿壓力 3.5MPa，水泥漿液水灰比 1∶1～0.8∶1，水泥外加劑用量：水玻璃3%～5%及食鹽0.5%，凝固時間300～480min，孔數(shù)為45個左右，注漿長度30m，注漿時間為7～10d；當(dāng)出水量在100L～300L/min時，采用周邊帷幕注漿方案，漿液采用水泥-水玻璃漿液，注漿壓力3.5MPa，水灰比 1∶1～0.8∶1，水玻璃濃度 35～40 波美度，水泥漿與水玻璃體積比 1∶1～1∶0.8，凝固時間 2～3min，注漿長度 30m，孔數(shù)為100個左右，注漿時間為15～18d；當(dāng)超前探孔出水量大于300L/min，斷層極為破碎時，采用全斷面帷幕注漿方案，漿液采用水泥-水玻璃漿液，設(shè)計注漿壓力參考注漿處靜水壓力加上 1～2MPa 進(jìn)行，漿液水灰比(0.8～0.6)∶1，水玻璃濃度35波美度，水泥漿與水玻璃體積比1:0.8～1:0.6，凝固時間 1～2min，注漿長度 30m，孔數(shù)為 167 個，注漿時間30d左右。

每環(huán)注漿孔先施工奇數(shù)編號注漿孔，然后施工偶數(shù)編號注漿孔同時作為檢查孔以判斷注漿效果。注漿結(jié)束后，單孔每延米用水量小于0.2L/min，隧道開挖后容許滲水量應(yīng)小于2.5L/mim，當(dāng)注漿完畢未達(dá)到設(shè)計要求時，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)注漿。

（3）注漿后隧道開挖方法和施工支護(hù)

①隧道開挖技術(shù)

開挖采用人工風(fēng)鉆鉆孔，非電毫秒雷管松動爆破，當(dāng)圍巖極軟時采用風(fēng)鎬開挖；開挖時采用挖掘機(jī)扒渣，裝載機(jī)配合大車出渣；CD法開挖分四部分進(jìn)行，開挖順序如圖1所示；上導(dǎo)坑與下導(dǎo)坑的開挖間距為3.0m，后行上導(dǎo)坑3與先行下導(dǎo)坑2的開挖間距5.0m；開挖循環(huán)進(jìn)尺70cm。

采用全斷面超前預(yù)注漿施工一循環(huán)后，經(jīng)過專家評價效果良好，且鉆孔檢驗(yàn)表明無長距離斷層泥，特別是無軟弱土層，斷層為破碎巖層。根據(jù)多方研究后作出施工方法的重大調(diào)整，將CD開挖施工方法調(diào)整為臺階法施工。

臺階法施工時開挖采用人工風(fēng)鉆鉆孔，非電毫秒雷管松動爆破；開挖時采用挖掘機(jī)扒渣，裝載機(jī)配合大車出渣；上部開挖預(yù)留核心土，上部與下部開挖距離為5.0m上部開挖進(jìn)尺70cm，下部開挖左、右側(cè)錯開施工，錯開距離5.0m、開挖進(jìn)尺70cm。

經(jīng)過現(xiàn)場施工實(shí)踐，此方法適應(yīng)于九峰隧道F4-10斷層的現(xiàn)場地質(zhì)，且施工速度比較快，達(dá)40～50m/月。而按照CD法開挖，進(jìn)度指標(biāo)為10～20m/月，提高了施工工效。

②施工支護(hù)技術(shù)

開挖前施作Φ50mm超前注漿小導(dǎo)管 （L=5.0m，δ=5mm）提前支護(hù)圍巖，鋼管環(huán)向間距50cm，縱向間距2.8m，外插角15°，小導(dǎo)管注漿采用水泥漿液，水灰比0.5∶1,注漿壓力0.5～1MPa，超前小導(dǎo)管尾端應(yīng)與初期支護(hù)鋼拱架焊接牢固，以增強(qiáng)整體剛度，發(fā)揮其最佳支護(hù)效能。超前注漿小導(dǎo)管按設(shè)計參數(shù)采用人工手持風(fēng)鉆鉆孔，風(fēng)鉆將小導(dǎo)管送入孔內(nèi)，采用機(jī)械拌制漿液，注漿泵注漿。

隧道噴、錨、網(wǎng)及拱架施工緊跟開挖工作面施工。下斷面開挖后，及時進(jìn)行仰拱初期支護(hù)，使初期支護(hù)結(jié)構(gòu)及早成環(huán)。

（4）機(jī)械化配套技術(shù)

為避免以往斷層注漿占用時間較長的情況，整個斷層施工期間的設(shè)備必須配套、高效。實(shí)際做法是，一方面充分挖掘鑿巖臺車 （九峰隧道采用兩臺三臂鑿巖臺車開挖）的設(shè)備潛力，承擔(dān)起全部的超前探孔、注漿孔的施工任務(wù)，縮短鉆孔時間，通過現(xiàn)場實(shí)踐證明，硬質(zhì)圍巖下采用鑿巖臺車能夠進(jìn)行30～40m長的90mm孔的鉆進(jìn)作業(yè)，與履帶式液壓鉆機(jī)相比效率提高到其的3～5倍。制漿采用高速注漿機(jī)、注漿采用穩(wěn)壓注漿機(jī)，現(xiàn)場孔口管采用法蘭盤連接工藝等提高注漿速度。注漿完成后的檢查孔施工和開挖鉆眼爆破也使用鑿巖臺車，液壓鑿巖臺車在進(jìn)行二次開發(fā)、挖掘潛能之后，鉆孔深度由10m提高到超過35m，施工速度由成孔10m消耗1.5h降低到成孔35m僅消耗2.5h，提高了現(xiàn)場的鉆孔速度，達(dá)到了多功能化，在硬質(zhì)巖層中替代多功能鉆機(jī)的作用充分顯現(xiàn)，是大斷面公路隧道過斷層破碎帶施工過程中的關(guān)鍵設(shè)備。

圖1 CD法開挖工藝圖(單位:cm)

3 動態(tài)施工監(jiān)測

為及時掌握圍巖和支護(hù)的動態(tài)，以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施，斷層帶施工時應(yīng)加強(qiáng)隧道監(jiān)控量測，按設(shè)計要求進(jìn)行布點(diǎn)觀測，并及時將觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指導(dǎo)施工。

斷層監(jiān)控量測內(nèi)容包括洞內(nèi)外觀察、凈空水平收斂量測、拱頂下沉量測。隧道量測斷面測點(diǎn)布置為：三個拱頂下沉點(diǎn)和兩條凈空水平收斂量測線組成一個量測斷面，縱向間距5～10m。拱頂下沉量測采用水平儀測量，凈空收斂量測采用道坑收斂計測量，及時對量測數(shù)據(jù)分析，并指導(dǎo)施工，量測頻率應(yīng)符合規(guī)范要求。采用的儀器有精密水準(zhǔn)儀、塔尺、掛尺量測、數(shù)顯式收斂計、地質(zhì)羅盤。

4 結(jié)束語

斷層破碎帶一直是隧道施工的難點(diǎn)，也是易于出現(xiàn)安全事故的地段，需引起高度重視。九峰隧道F4-10斷層破碎帶的施工實(shí)踐表明，超前地質(zhì)預(yù)報是非常重要的一環(huán)，其準(zhǔn)確性將直接影響到施工措施的制定及其有效性；選擇合理的注漿方案及開挖方法是保證圍巖整體穩(wěn)定性以及避免大面積坍塌的重要保證；可靠的支護(hù)方式及注漿方案是斷層破碎帶隧道施工的靈魂所在，具有特別重要的地位。將上述措施合理地結(jié)合和靈活運(yùn)用而形成關(guān)鍵技術(shù)，對破碎圍巖條件下的隧道施工具有普遍的適應(yīng)性。

[1]崔玖江 崔曉青.隧道與地下工程注漿技術(shù)[J].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]洪開榮,等.山區(qū)高速公路隧道施工關(guān)鍵技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2011.