王文燦

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

1 工程概況

1.1 工程簡介

昆明繞城高速公路東南段項(xiàng)目是云南首條由省市合作、以市為主投資建設(shè)的國家高速公路。其中的控制性工程楊林隧道長9.5km，投資達(dá)20億元，是目前亞洲雙向6車道高速公路中的最長隧道，一隧跨兩縣，進(jìn)口在嵩明縣，出口在宜良縣。

楊林隧道海拔2400m，進(jìn)口位于昆明市楊林鎮(zhèn)老余屯村，洞口緊鄰在建的滬昆高鐵。隧道經(jīng)過連片的山脈，穿越三個(gè)斷層破碎帶，地質(zhì)地層復(fù)雜多變，圍巖破碎、富水容易塌方，溶洞頻繁出現(xiàn)，施工難度極大，在公路隧道施工中十分罕見。楊林隧道出口位于云南省宜良縣北古城鎮(zhèn)海發(fā)村，單洞平均開挖斷面約150m3，左線里程為：ZK19+740～ZK22+712，長度為2972m；右線里程為：K19+740～K22+690，長度為2950m。其中，III級圍巖1460m，IV級圍巖3200m，V級圍巖1262m。除出口段右幅1333.349m位于半徑1752.213m、左幅1370.665m位于半徑1714.2468m的曲線外，其余均位于直線上。右幅縱坡為-1.980%，起點(diǎn)ZK19+740設(shè)計(jì)高程為1833.35，終點(diǎn)ZK22+680設(shè)計(jì)高程為1774.50。左幅縱坡為-1.980%，起點(diǎn)ZZK19+740設(shè)計(jì)高程為1834.31，終點(diǎn)ZZK22+715設(shè)計(jì)高程為1774.48m。本合同段內(nèi)右幅隧道最大埋深約為290m，左幅隧道最大埋深約為299m。

1.2 地質(zhì)情況

工區(qū)段內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育，地勢起伏較大，從地貌上主要屬構(gòu)造侵蝕中山地貌（巖溶發(fā)育），出露地層主要為澄江組（Zac）砂巖、泥巖；燈影組（Zbdn）白云巖、灰?guī)r；滄浪鋪組（∈1C）石英砂巖、泥質(zhì)頁巖、云母質(zhì)石英砂巖；湯池組（01t）泥巖、砂巖；泥盆系（D2-3）白云巖。白云質(zhì)灰?guī)r；二迭系倒石頭組（P1d）主要巖性為淺灰、灰黃、紫紅色細(xì)粒石英砂巖、鋁土巖、黏土質(zhì)頁巖，部分地段夾炭質(zhì)泥巖、煤層（2—4m）或煤線和泥晶灰?guī)r；棲霞茅口組（P1q+m）灰?guī)r；峨眉山組（P2β）玄武巖；總體地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

2 總體施工原則與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

2.1 總體施工原則

（1）堅(jiān)持先探測后施工的原則。

洞身通過圍巖破碎帶時(shí)，易發(fā)生突水、突泥及存在高承壓水，存在較大的安全質(zhì)量隱患。為安全通過圍巖破碎帶，施工中堅(jiān)持以“探注結(jié)合，先探后注，以物探為主，超前探孔為輔，邊勘探邊處理”的原則進(jìn)行超前預(yù)測、預(yù)報(bào)工作；隧道施工時(shí)采用TSP和地質(zhì)雷達(dá)探測，根據(jù)TSP和地質(zhì)雷達(dá)探測結(jié)果在距斷層帶6～10m時(shí)進(jìn)行超前鉆孔超前探測，掌握前方水文地質(zhì)情況，確定超前預(yù)注漿堵水加固方案［1］。

（2）堅(jiān)持“短進(jìn)尺、弱爆破、緊封閉、強(qiáng)支護(hù)、勤量測”的施工原則。

由于圍巖破碎帶巖體破碎，呈破碎狀松散結(jié)構(gòu)，層間結(jié)合力差，圍巖自穩(wěn)性差，易坍塌。施工時(shí)必須短進(jìn)尺、弱爆破，以減少對圍巖的擾動，通過加強(qiáng)支護(hù)手段，確保安全與質(zhì)量，施工過程中加強(qiáng)量測，通過變形量測，指導(dǎo)施工［2］。

2.2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

圍巖破碎帶是本標(biāo)工區(qū)隧道施工主要的地質(zhì)隱患之一，如果施工組織不當(dāng)或管理過程不規(guī)范，容易造成坍塌、冒頂、突水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害，影響工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，在穿越圍巖破碎帶時(shí)，要加強(qiáng)過程控制，充分利用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)控量測等手段輔助指導(dǎo)施工，對施工過程實(shí)行動態(tài)、全過程監(jiān)控［3］。

在用TSP地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)或地質(zhì)雷達(dá)探測到的可能有圍巖破碎帶，以及設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)定的圍巖破碎帶里程前6m，采用水平地質(zhì)鉆機(jī)對地層進(jìn)行超前鉆探，確定巖層產(chǎn)狀、破碎程度、含水量大小等，并用紅外線探水儀復(fù)探含水量。同時(shí)，采用地質(zhì)素描、地表監(jiān)測等輔助預(yù)報(bào)措施進(jìn)行預(yù)報(bào)。

對開挖面前方30m范圍的地質(zhì)巖層整體性、含水構(gòu)造、水量及水壓進(jìn)行預(yù)測。超前探孔施工時(shí)應(yīng)注意前一循環(huán)鉆孔與后一循環(huán)鉆孔之間的搭接不小于5m，利用加長的鉆桿，在開挖斷面的中部和周邊施鉆5個(gè)孔，均水平施鉆。鉆孔位置：中部2個(gè)，周邊5個(gè)。

（1）在隧道施工通過圍巖破碎帶每開挖24m，利用超前水平地質(zhì)鉆孔對開挖前進(jìn)方向進(jìn)行30m的鉆探。

（2）超前鉆孔在圍巖破碎帶全段進(jìn)行，探孔成放射形布設(shè)。對超前探測的異常段，需增加鉆探。

（3）鉆機(jī)鉆孔時(shí)要固定牢固，并安設(shè)孔口管及高壓閘閥，確保超前鉆孔涌出高壓地下水時(shí)，能夠有效地控制。

（4）紅外線探水。在斷層破碎區(qū)每開挖15～24m，對開挖面前方施作一紅外線探測技術(shù)，對地下水進(jìn)行預(yù)報(bào)。

2.3 工作面地質(zhì)素描

地質(zhì)素描在圍巖破碎帶全段進(jìn)行。地質(zhì)素描內(nèi)容為：

（1）根據(jù)鉆探預(yù)報(bào)結(jié)果，對開挖面和洞身周邊綜合分析圍巖的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和地下水情況，判斷開挖面前方圍巖的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征。并依此提出工程措施建議和進(jìn)一步預(yù)報(bào)的方案［4］。

（2）根據(jù)開挖段圍巖的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征進(jìn)行預(yù)報(bào)結(jié)果的驗(yàn)證，提出是否修改預(yù)報(bào)方法及參數(shù)的意見。

（3）根據(jù)開挖段及開挖面水文地質(zhì)情況，提出針對性工程方案建議。

3 圍巖破碎帶注漿施工

3.1 注漿方法、工藝、材料

3.1.1 止水（漿）巖盤或止?jié){墻厚度的確定

為防止未注漿段地下水涌向工作面及下段注漿時(shí)跑漿，根據(jù)設(shè)計(jì)每注漿段采用帶有φ6鋼筋網(wǎng)20×20cm的20cm厚C20噴射混凝土封閉掌子面；一個(gè)注漿段完成后留6m不開挖作為下一注漿段的止?jié){巖盤。如果施工中地下水壓力增大超過設(shè)計(jì)值或水量過大，將網(wǎng)噴止?jié){墻改為混凝土止?jié){墻，用C25混凝土澆注制作，止水（漿）墻厚度3～6m，將掌子面封閉。

由工作面向開挖方向呈傘形輻射狀布置注漿孔，鉆孔布置成數(shù)圈，內(nèi)外圈按梅花形排列，并采用長短孔相結(jié)合，以達(dá)到注漿充分、不留死角的目的，漿液擴(kuò)散半徑2m，孔底間距不大于3m，開孔直徑φ110，終孔直徑φ90。全斷面帷幕預(yù)注漿堵水，注漿范圍為隧道開挖線以外6m，注漿段長度為30m，分3環(huán)施工，第1環(huán)12m，第2環(huán)10m，第3環(huán)8m，一個(gè)注漿段完成后留6m不開挖作為下一注漿段的止?jié){巖盤，全斷面鉆孔183個(gè)。

全斷面周邊預(yù)注漿堵水，注漿范圍為開挖線以外6m，注漿段長30m，分3環(huán)施工，第1環(huán)12m，第2環(huán)10m，第3環(huán)8m，一個(gè)注漿段完成后留6m不開挖作為下一注漿段的止?jié){巖盤，全斷面鉆孔94個(gè)。具體方案見圖1、圖2。

圖1 斷層破碎全斷面周邊注漿縱斷立面圖

圖2 斷層破碎全斷面周邊注漿開孔布置

局部斷面預(yù)注漿堵水，注漿范圍為隧道局部開挖線以外6m，注漿段長度為30m，分3環(huán)施工，第1環(huán)12m，第2環(huán)10m，第3環(huán)8m，一個(gè)注漿段完成后留6m不開挖作為下一注漿段的止?jié){巖盤，共計(jì)鉆孔34個(gè)。具體方案見圖3、圖4。

圖3 圍巖破碎帶局部注漿立面圖

圖4 圍巖破碎帶局部注漿開孔布置圖

3.1.3 注漿方式和分段長度的確定

（1）注漿方式：為使?jié){液在巖層裂隙中均勻擴(kuò)散，保證注漿質(zhì)量，提高注漿堵水率，宜采用分段前進(jìn)式的注漿方式。

（2）分段長度：分段注漿的分段長度根據(jù)巖層裂隙發(fā)育程度、涌水量大小而定。在施工時(shí)，分段長度的選擇見表1。

表1 注漿分段長度參考表

因此全斷面帷幕注漿和全斷面周邊注漿采用前進(jìn)式分段注漿方式，即先用鉆機(jī)開深2.5～3.0m，直徑φ130mm孔，安設(shè)、埋設(shè)固結(jié)孔φ108mm無縫鋼管作為孔口管，孔口管長3m，孔口外露0.2～0.3m，然后在孔口管內(nèi)鉆設(shè)φ90mm注漿孔。

2.2 兩組產(chǎn)婦泌乳始動時(shí)間、血清泌乳素(PRL)水平比較 觀察組產(chǎn)婦泌乳始動時(shí)間明顯早于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。兩組產(chǎn)婦體內(nèi)PRL水平比較，產(chǎn)后4 h PRL水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。產(chǎn)后24 h PRL水平比較，觀察組明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見表2。

選定圍巖破碎帶每次注漿分段長度為3～5m，即鉆進(jìn)3～5m，注漿一次，注漿結(jié)束后再鉆3～5m進(jìn)行注漿，依次循環(huán)，直到結(jié)束該孔注漿。其它地層每次注漿分段長度為5～8m。

3.1.4 注漿參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，全斷面帷幕注漿和全斷面周邊注漿采用分段前進(jìn)式注漿，注漿參數(shù)見表2。

3.1.5 注漿工藝流程

全斷面帷幕注漿、全斷面周邊注漿和局部注漿施工工藝流程見圖5。

表2 全斷面帷幕注漿和全斷面周邊注漿參數(shù)

3.1.6 注漿材料確定

注漿材料主要采用水泥漿（必要時(shí)采用普通水泥-水玻璃雙液漿），根據(jù)設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)確定漿液的配比。根據(jù)理論、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)確定的理論配比為水泥漿的比為0.5∶1～1∶1；如采用雙液漿，其配合比參數(shù)C∶S=1∶（0.6～1.0）（體積比）水泥漿水灰比（0.8～1）：1、漿液比1∶（0.6～1）），水玻璃模數(shù)2.6～2.8，水玻璃濃度35B。

現(xiàn)場配比選擇：根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，暫定配比為水泥漿水灰比0.8∶1，水泥漿與水玻璃漿液比例根據(jù)水量及水壓大小從1∶0.8～1∶1之間選取，水玻璃濃度為35B。

3.2 機(jī)械設(shè)備選型

（1）鉆機(jī)的選擇。

鉆機(jī)選用履帶式液壓鉆機(jī)JK590，其鉆孔深度可達(dá)到30～50m，鉆孔直徑最大可達(dá)到φ130mm，鉆頭根據(jù)孔徑的大小調(diào)換，可以滿足施工需要。

圖5 全斷面帷幕注漿、全斷面周邊注漿和局部注漿施工工藝流程

（2）注漿泵選擇。

注漿泵采用YZB-100/9液壓雙液注漿泵，其參數(shù)見表3，可注單液漿、雙液漿、化學(xué)漿，該泵配有雙液調(diào)節(jié)器，利用工作介質(zhì)（漿液、油液）傳遞壓力信號，組成閉環(huán)自動控制，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)控及時(shí)準(zhǔn)確，可以無級調(diào)節(jié)排漿量及排漿壓力，并具有按照預(yù)定的注漿終壓自動調(diào)節(jié)排漿量的性能，其排漿壓力可在0-9MPa之間調(diào)節(jié)，因此選用該注漿泵可滿足注漿堵水的需要。

表3 YZB-100/9液壓注漿泵參數(shù)表

4 結(jié)束語

楊林隧道山體破碎帶地層巖性復(fù)雜，圍巖破碎，結(jié)合楊林隧道的現(xiàn)場施工，開展了隧道穿越斷層破碎帶超前預(yù)報(bào)，破碎帶注漿施工的研究，為隧道穿越斷層破碎帶施工安全提供了技術(shù)指導(dǎo)。目前，隧道施工已安全穿越山體破碎帶地層，為以后類似巖層的隧道施工提供了施工經(jīng)驗(yàn)。

［1］JTGB01-2003. 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［S］.

［2］JTGF60-2009. 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》［S］.

［3］ 吳劍，鄭波，師亞龍. 季節(jié)凍土地區(qū)強(qiáng)風(fēng)化砂泥巖隧道邊墻開裂原因分析及整治對策研究［J］. 鐵道建筑，2015（06）：67-71.

［4］ 楊昌賢，馬志富，張鳳武，等. 牡綏鐵路雙豐隧道富水第三系砂泥巖地層超前注漿加固施工技術(shù)［J］. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2017，61（07）：125-130.