卓 越， 高廣義

(中鐵隧道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 廣東 廣州 510000)

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，長(zhǎng)大深埋鐵路隧道數(shù)量逐年增多[1]，施工環(huán)境惡劣、地質(zhì)條件復(fù)雜、技術(shù)難度大等問(wèn)題日益突出，施工中面臨的風(fēng)險(xiǎn)日益加大，主要有以下幾點(diǎn): 1)建設(shè)前期難以準(zhǔn)確探清全隧范圍內(nèi)的詳細(xì)地質(zhì)信息，導(dǎo)致復(fù)雜地質(zhì)問(wèn)題難以提前判知，加大了施工中的風(fēng)險(xiǎn)[2]； 2)隧道的埋深大，在高地應(yīng)力作用下易產(chǎn)生軟巖大變形和硬巖巖爆問(wèn)題； 3)地下水和大型斷層破碎帶一直以來(lái)是長(zhǎng)大山嶺隧道面臨的重要難題； 4)鐵路深大豎井和TBM施工在長(zhǎng)大隧道逐步推廣應(yīng)用，施工經(jīng)驗(yàn)欠缺。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)長(zhǎng)大隧道施工難題進(jìn)行了相關(guān)研究[3-16]。桂書超[3]介紹了長(zhǎng)大鐵路隧道施工中所面臨的洞內(nèi)施工環(huán)境狹小、隧道深埋較大、地質(zhì)條件等工程難題，并結(jié)合實(shí)際施工情況提出了相應(yīng)的解決方案。張梅等[4]依托蘭渝鐵路木寨嶺隧道，進(jìn)行了高地應(yīng)力軟巖隧道圍巖分級(jí)，制定初期支護(hù)破壞準(zhǔn)則，同時(shí)建立了地應(yīng)力合理釋放與有效約束之間的平衡，并從設(shè)計(jì)和施工入手制定控制變形的措施，有效控制了大變形發(fā)生。陳麗娟等[5]針對(duì)礦山豎井掘進(jìn)過(guò)程中遇到的涌水，采用地表深孔預(yù)注漿和工作面預(yù)注漿技術(shù)，使豎井工作面涌水量控制在安全范圍內(nèi)，取得了很好的效果。魏文杰[6]結(jié)合中天山隧道TBM過(guò)花崗巖節(jié)理密集帶，采用刀盤內(nèi)施作超前自進(jìn)式錨桿、注新型聚氨脂化學(xué)漿液、圍巖出護(hù)盾后徑向注漿補(bǔ)加固等方法，有效地控制了圍巖變形坍塌，提高了設(shè)備利用率，確保TBM安全掘進(jìn)。本文以高黎貢山隧道進(jìn)場(chǎng)施工3年來(lái)各工點(diǎn)遭遇的地質(zhì)難題為依托，研究復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道施工的成套關(guān)鍵技術(shù)，以期為今后長(zhǎng)大難隧道的建設(shè)提供參考。

1 工程概況

高黎貢山隧道是我國(guó)第一條穿越橫斷山脈、地形地質(zhì)條件極為復(fù)雜的國(guó)家Ⅰ級(jí)干線鐵路隧道，工程地質(zhì)條件差，施工難度極高，工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)突出，其工程規(guī)模、建設(shè)難度與工程風(fēng)險(xiǎn)，在目前國(guó)內(nèi)隧道施工領(lǐng)域首屈一指。隧道全長(zhǎng)34.538 km，最大埋深1 155 m。洞內(nèi)為 “人”字坡。上坡段21.8 km最大線路坡度為23.5‰，下坡段12.74 km最大線路坡度為9‰。全隧采用“貫通平導(dǎo)+1座斜井+2座豎井”的輔助坑道設(shè)置方案[7]，出口段采用TBM 法和鉆爆法相結(jié)合施工，其中TBM施工段長(zhǎng)10.180 km。高黎貢山隧道線路布置如圖1所示。

2 現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的地質(zhì)難題

自2015年12月工程開工以來(lái)，各工點(diǎn)地質(zhì)難題不斷涌現(xiàn)，施工難度和風(fēng)險(xiǎn)逐步遞增，主要表現(xiàn)在4個(gè)方面。

1)1#斜井在高地應(yīng)力作用下圍巖變形控制問(wèn)題。1#斜井采用主、副井設(shè)置，長(zhǎng)度3 850 m，施工過(guò)程中，后方初期支護(hù)持續(xù)變形，共計(jì)進(jìn)行6次停工處理變形段落。變形段落初期支護(hù)混凝土開裂、掉塊嚴(yán)重，局部段落鋼架扭曲呈“S”、“Z”型(如圖2所示)，初期支護(hù)失效。該變形段埋深400 m，揭示圍巖為灰色板巖，弱風(fēng)化，薄-中厚層，層間結(jié)合較差，左側(cè)圍巖受構(gòu)造影響，巖體破碎，右側(cè)巖體較破碎-破碎，巖層產(chǎn)狀： N30°W/73°SW，節(jié)理裂隙較發(fā)育。變形特點(diǎn)為： 1)變形部位多分布于兩側(cè)拱腰，連接板下部； 2)破壞力極強(qiáng)，I20拱架扭曲成“Z”型； 3)高地應(yīng)力空間分布呈現(xiàn)“上下小、兩側(cè)大”的形式。

圖2 斜井鋼拱架扭曲變形情況

2)1#豎井富水高角度裂隙施工治水問(wèn)題。1#豎井采用主、副井設(shè)置方式，井深764 m，根據(jù)井檢孔探測(cè)顯示整個(gè)井筒為混合花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層，共13段，分布較分散，總厚度為124 m。主井掘進(jìn)至130 m時(shí)涌水達(dá)30 m3/h，副井在132 m處超前鉆孔涌水量達(dá)70 m3/h。開挖揭示圍巖破碎、裂隙發(fā)育且以高角度為主、走向和連通不規(guī)律、裂隙與周邊及上部補(bǔ)水渠道暢通、水量大小及位置難以預(yù)測(cè)。

據(jù)施工統(tǒng)計(jì)，一般井筒內(nèi)涌水量小于5 m3/h時(shí)，月進(jìn)度達(dá)100 m左右；當(dāng)涌水量在10～20 m3/h時(shí)，月進(jìn)度僅為30 m左右；當(dāng)涌水量超過(guò)20 m3/h時(shí)，井筒施工難度極大。施工過(guò)程中，必須提前對(duì)井筒內(nèi)涌水進(jìn)行封堵，才能確保安全掘砌。副井超前鉆孔突涌水見(jiàn)圖3。

圖3 副井超前鉆孔突涌水Fig. 3 Water gushing in pilot hole of auxiliary shaft

3) 2#豎井井筒穿越大區(qū)段擠壓破碎帶超前加固問(wèn)題。2#豎井采用主、副井設(shè)置方式，井深642 m，井檢孔探測(cè)顯示井筒巖體受構(gòu)造擠壓影響，巖體完整性差，間斷出現(xiàn)巖體擠壓破碎帶、構(gòu)造影響帶(補(bǔ)勘孔部分巖芯樣如圖4所示)。構(gòu)造影響帶共14處，總厚度63.2 m，含水層7層，分布深度位于80～580 m，根據(jù)抽水試驗(yàn)確定巖層滲透系數(shù)K后，最大涌水量出現(xiàn)于第④含水層，為71.92 m3/h，厚度為31.95 m。含水層分布深度及預(yù)測(cè)最大涌水量詳見(jiàn)表1。

圖4 2#豎井補(bǔ)勘孔部分巖芯照片

Fig. 4 Photo of cores from #2 vertical shaft supplementary exploration borehole

表1 2#豎井含水層分布及涌水量預(yù)測(cè)

2#豎井地質(zhì)差，出水段多，井筒掘砌過(guò)程中易發(fā)生片幫、抽幫、突水等事故，必須對(duì)井筒系統(tǒng)加固處理后才能保證豎井順利到底。

4)敞開式TBM穿越不良地質(zhì)卡機(jī)問(wèn)題。出口大小TBM在掘進(jìn)過(guò)程中先后2次通過(guò)巖性接觸帶，6次通過(guò)節(jié)理密集帶，1次通過(guò)斷層破碎帶等不良地層，遭遇多次掘進(jìn)緩慢和5次卡機(jī)。揭示地層均為糜棱化花崗巖，圍巖整體破碎，強(qiáng)度低，整體呈碎顆粒狀砂石，穩(wěn)定性差，地下水較發(fā)育，破碎巖體遇水則成流沙狀，發(fā)生涌渣、涌泥及涌水現(xiàn)象，造成TBM掘進(jìn)困難?？C(jī)圖片如圖5和圖6所示。

圖5 破碎圍巖抱死TBM護(hù)盾

3 問(wèn)題對(duì)策及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 1#斜井井身初期支護(hù)變形控制技術(shù)

3.1.1 變形成因分析

1)高地應(yīng)力和圍巖強(qiáng)度低。依據(jù)地應(yīng)力測(cè)試成果，測(cè)試點(diǎn)位置附近的地應(yīng)力狀態(tài)以水平方向的構(gòu)造應(yīng)力為主，這一點(diǎn)與西南地區(qū)的宏觀整體地應(yīng)力表現(xiàn)基本一致，也與監(jiān)控量測(cè)顯示出的周邊收斂值始終大于拱墻下沉值基本一致。雖然絕對(duì)地應(yīng)力值不高，但初始強(qiáng)度應(yīng)力比、圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比均表現(xiàn)出處于極高的地應(yīng)力狀態(tài)，大變形風(fēng)險(xiǎn)高，加之巖塊的飽和抗壓強(qiáng)度雖然屬于次硬巖，整體看不屬于軟弱圍巖，但存在薄層板巖，圍巖整體的強(qiáng)度將進(jìn)一步降低，因此局部高地應(yīng)力、圍巖強(qiáng)度低是發(fā)生大變形的主要因素。

圖6 刀倉(cāng)內(nèi)糜棱化巖體

2)群洞效應(yīng)。初步數(shù)值分析結(jié)果顯示： 緩傾層狀地層由于層間軟弱帶及節(jié)理的存在，隧道開挖后的應(yīng)力場(chǎng)與位移場(chǎng)形式與均質(zhì)地層相比將有所變化，其主方向由豎直方向變?yōu)榇怪庇趯永矸较?，且位移出現(xiàn)明顯的增大；圍巖的層理及軟弱夾層的存在弱化了圍巖強(qiáng)度，改變了地層結(jié)構(gòu)，使得圍巖變形的趨勢(shì)及大小均發(fā)生了較大變化。因此，群洞效應(yīng)對(duì)隧道圍巖發(fā)生大變形有一定影響。

3)隧道埋深。變形段埋深約300 m，埋深較淺；按照埋深自重計(jì)算的垂直應(yīng)力約為7.5 MPa，實(shí)測(cè)垂直主應(yīng)力10.3 MPa，兩者差距2.8 MPa，因此埋深也是決定隧道圍巖發(fā)生大變形發(fā)生的因素。

3.1.2 變形控制措施

1)變形地段優(yōu)先選擇“早成環(huán)、快封閉”的施工工法。具備條件的可采用全斷面法或微臺(tái)階法施工[8]。

2)合理設(shè)置開挖輪廓線曲率。①主井仰拱開挖應(yīng)加大仰拱曲率。 ②副井由直墻改為曲墻并增加仰拱。 ③初期支護(hù)封閉成環(huán)的位置距掌子面應(yīng)不大于2倍洞徑。

3)加強(qiáng)支護(hù)措施。 ①優(yōu)先采用型鋼鋼架全環(huán)支護(hù)，鋼架縱向連接，必要時(shí)采用槽鋼等型鋼。②采用長(zhǎng)短錨桿結(jié)合的群錨方式。短錨桿施作快速便捷，用于初期變形控制，為長(zhǎng)錨桿創(chuàng)造施作時(shí)機(jī)，同時(shí)后期長(zhǎng)短結(jié)合形成群錨效應(yīng)。短錨桿采用砂漿錨桿或樹脂錨桿；長(zhǎng)錨桿采用普通中空錨桿、YE錨桿。

3.2 富水高角度裂隙下花崗巖豎井防治水施工技術(shù)

以“有掘必探、先探后掘”原則施工，施工中采取 “探、注、掘”三大工序轉(zhuǎn)換施工，每次工作面探水注漿長(zhǎng)度80 m，允許掘進(jìn)70 m。首先施作4個(gè)探水孔，采用下行式注漿方式，注漿孔沿井筒均勻布設(shè)，主井13個(gè)(副井12個(gè))注漿孔(其中1#、4#、7#、10#4個(gè)兼作探孔)，孔口管距井筒襯砌內(nèi)輪廓線60 cm，各注漿孔等間距均勻布置，終孔位置距豎井開挖輪廓線為3 m，注漿孔豎向外插角度為4°。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，普通硅酸鹽水泥注漿吸漿量小，將注漿材料調(diào)整為超細(xì)水泥，吸漿量大幅提升。初步分析原因： 花崗巖風(fēng)化成的高嶺土等礦物細(xì)度約為300目，但普通水泥的細(xì)度也是300目，造成普通水泥顆粒很難通過(guò)裂隙，800目以上的超細(xì)水泥能夠比較輕松的通過(guò)裂隙。注漿壓力為靜水壓力的2～4倍，漿液水灰比為(0.8～1)∶1。經(jīng)主、副井各9個(gè)階段“探、注、掘”循環(huán)施工，各循環(huán)開挖過(guò)程中裂隙滲水量較小，每段高累計(jì)出水量小于5 m3/h，井壁穩(wěn)定，無(wú)井壁偏幫現(xiàn)象。注漿堵水效果較好，襯砌后，井壁出水點(diǎn)及滲水量明顯減少，縮短了壁后注漿時(shí)間；掘砌過(guò)程中抽排水時(shí)間減少，保證了混凝土澆筑質(zhì)量。工作面預(yù)注漿孔口布置如圖7所示。

圖7 工作面預(yù)注漿孔口布置圖(單位： mm)Fig. 7 Layout of pre-grouting holes in working face (unit: mm)

3.3 豎井井筒地面深孔S型預(yù)注漿施工關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 鉆注設(shè)計(jì)

1)鉆孔布置。由于目前2#豎井場(chǎng)坪設(shè)備已安裝，同時(shí)為降低造孔難度，便于注漿孔造斜及降斜，在主、副井各布置3臺(tái)鉆機(jī)，施作6個(gè)S型孔鉆孔，分為2序施工，其中SZ1-1、SZ2-1和SZ3-1為1序孔，SZ1-2、SZ2-2和SZ3-2為2序孔，1、2序孔共用垂深0～50 m，2序孔為分支孔。2#豎井主、副井S孔軌跡示意圖如圖8所示。S型鉆孔軌跡如圖9所示。

(a) 主井

(b) 副井

Fig. 8 Schematic diagram of S-shape borehole trajectory of #2 main and auxiliary vertical shafts

圖9 S型鉆孔軌跡圖

2)鉆孔結(jié)構(gòu)。鉆孔開孔鉆至50 m處，下套管并注漿固管。1序孔定向鉆進(jìn)至垂深250 m入靶，之后鉆至鉆孔設(shè)計(jì)垂深590 m處； 1序孔注漿完成后施工2序孔，2序孔從1序孔垂深50 m處施作分支，定向鉆進(jìn)入靶后至垂深250 m，后鉆至鉆孔設(shè)計(jì)垂深590 m處。2#豎井主、副井S孔鉆孔結(jié)構(gòu)圖如圖10所示。

先施工的孔兼作注漿前水量檢查孔，后施工的孔作為注漿質(zhì)量檢查孔。

圖10 2#豎井主、副井S孔鉆孔結(jié)構(gòu)圖(單位： m)

Fig. 10 Structural diagram of S-shape boreholes for #2 main and auxiliary vertical shafts (unit: m)

3)注漿段高及漿液擴(kuò)散半徑。為保證注漿鉆孔可實(shí)施性，采用分段下行式注漿，由上而下分段，在同一段內(nèi)鉆孔與注漿交替進(jìn)行。

注漿孔終孔深度應(yīng)伸入含水層下方完整基巖不透水層10 m。注漿上限為第④含水層頂部270 m處，注漿下限為第⑦層含水層下10 m，即深度590 m。

根據(jù)GB 50511—2010《煤礦井巷工程施工規(guī)范》，漿液有效擴(kuò)散半徑宜為8～10 m，結(jié)合高黎貢山隧道2#豎井注漿段地質(zhì)情況，地面預(yù)注漿漿液擴(kuò)散半徑按9 m考慮。

4)注漿材料。結(jié)合豎井建井施工的特點(diǎn)，本次方案中地面注漿以堵水為主要目標(biāo)，兼顧一定的圍巖加固作用，同時(shí)結(jié)合含水層滲透系數(shù)的大小、漿液配合比的精度和施作工藝控制的難易程度，因此，固管段選擇單液水泥漿，地表注漿選擇黏土-水泥漿作為主要的注漿材料，若遇到漏漿嚴(yán)重的層段，可采用水泥-水玻璃漿作為補(bǔ)充注漿材料。

5)注漿段劃分及注漿壓力。垂深250～270 m段設(shè)置止?jié){巖帽，巖帽段注水泥漿，270～590 m注漿范圍共劃分為11個(gè)注漿段，注漿材料為黏土-水泥漿。

3.3.2 注漿情況及工藝要點(diǎn)

1序孔先行施工，分段注漿至590 m垂深后，開始2序孔施工及豎井井身掘砌。副井1序孔施工過(guò)程中遭遇30 m厚破碎帶，成孔困難，及時(shí)將下行式注漿調(diào)整為上行式注漿。

工藝要點(diǎn)： S孔造孔精準(zhǔn)度、黏土水泥漿配置及分段注漿的漿液防止上串是工藝控制重點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)使用JDT-6型陀螺測(cè)斜儀每30 m進(jìn)行一次測(cè)試與設(shè)計(jì)值對(duì)比，如出現(xiàn)孔位偏移，采用泥漿動(dòng)能驅(qū)動(dòng)螺桿鉆具進(jìn)行糾偏；通過(guò)陀螺儀定位在造孔過(guò)程中的適時(shí)糾偏來(lái)確保造孔精準(zhǔn)度，通過(guò)黏土質(zhì)量控制、制漿流程監(jiān)控確保漿液質(zhì)量，通過(guò)止?jié){塞的精準(zhǔn)定位來(lái)防止?jié){液上串。

3.3.3 效果驗(yàn)證

2#豎井地面深孔S型預(yù)注漿歷時(shí)5個(gè)月完成，累計(jì)完成造孔工程量7 080 m，黏土水泥漿51 494 m3，經(jīng)壓水試驗(yàn)檢查，滿足結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。目前主井已累計(jì)開挖417 m，副井累計(jì)開挖390 m，從開挖揭示情況來(lái)看，井筒范圍內(nèi)黏土漿液充填痕跡明顯，井筒內(nèi)滲水量小于5 m3/h，注漿效果較好，達(dá)到預(yù)期效果。

3.4 敞開式TBM穿越糜棱化花崗巖施工關(guān)鍵技術(shù)

3.4.1 方案設(shè)計(jì)

1)加強(qiáng)TBM段地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。采用TSP和激發(fā)極化法2種物探方式相互驗(yàn)證，異常段落采用超前地質(zhì)鉆進(jìn)行驗(yàn)證，做到提前預(yù)判，提前處理。

2)當(dāng)糜棱化花崗巖段落范圍小于5 m或浸入隧道范圍小于1/4時(shí)，則通過(guò)化灌盾體周邊加固、刀盤前方局部掏渣等手段加固。

3)當(dāng)糜棱化花崗巖段落距離長(zhǎng)(大于10 m)，需要進(jìn)行超前加固時(shí)，采用施作小導(dǎo)洞法施工，在導(dǎo)洞內(nèi)進(jìn)行超前注漿和管棚施工。

3.4.2 盾體周邊加固

1)漿液類型選擇。因TBM工法特殊性，盾體注漿位置處于刀盤及護(hù)盾周邊，無(wú)法做到漿液與設(shè)備的隔離。通過(guò)調(diào)研分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，TBM盾體周邊注漿宜采用化學(xué)漿液，具有低黏度、高強(qiáng)度、高黏結(jié)力、發(fā)泡倍數(shù)高(可適時(shí)調(diào)整)、可灌性等優(yōu)點(diǎn)?；瘜W(xué)漿液對(duì)巖體有黏結(jié)作用，但不會(huì)將設(shè)備與巖體固結(jié)在一起(已經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證)，化學(xué)漿液的固結(jié)體與鋼材黏結(jié)力差，不會(huì)使設(shè)備抱死。

化學(xué)漿液分為堵水型及加固型，在腰部集中出水點(diǎn)灌注堵水型漿液，其余部位均采用加固型漿液。

2)化灌注漿施工?？紤]TBM設(shè)備的特殊性，刀盤前方不可安裝鐵管(后續(xù)掘進(jìn)時(shí)鋼材損壞刀盤、刀具及皮帶機(jī)等設(shè)備)，因此刀盤前方需采用自進(jìn)式玻璃纖維管作為注漿管，護(hù)盾上方采用φ42小導(dǎo)管。注漿管位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況及刀盤內(nèi)空間確定，破碎松散處安裝。

3.4.3 小導(dǎo)洞施工

在護(hù)盾頂部人工開挖小導(dǎo)洞并向兩邊擴(kuò)挖，將刀盤上方、前盾頂部的積渣進(jìn)行清理，恢復(fù)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)利用擴(kuò)大洞室，施作超前管棚對(duì)前方不良地質(zhì)圍巖進(jìn)行超前加固，以及進(jìn)行護(hù)盾前端卷邊變形整修工作，完成后TBM掘進(jìn)通過(guò)。

施作小導(dǎo)洞的主要目的是為護(hù)盾上方盾尾至刀盤之間提供一個(gè)施工通道，兼顧用于掌子面后方護(hù)盾周邊擴(kuò)挖施工。小導(dǎo)洞布置位置為正拱頂，自盾尾后方2榀拱架之間開口進(jìn)入，小導(dǎo)洞內(nèi)凈空高度1.3 m，拱部寬度1.2 m，長(zhǎng)度6.25 m，采用化灌周邊固結(jié)+方木臨時(shí)支撐+HW150型鋼支撐架+140 mm槽鋼縱連+鎖腳錨管+超前小導(dǎo)管+噴射混凝土(視圍巖情況)聯(lián)合支護(hù)，小導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)如圖11所示。

(a) 小導(dǎo)洞剖面圖(A-A)

(b) 小導(dǎo)洞縱面圖(俯仰圖)

圖11小導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)示意(單位： mm)
Fig. 11 Structural schematic diagram of small pilot tunnel (unit: mm)

小導(dǎo)洞開口位置選擇在正拱頂最后2榀拱架之間，開口前需對(duì)該處及周邊徑向化灌注漿加固，然后割除開口處TBM初期支護(hù)，人工自下而上開挖，開挖完成后進(jìn)行初期支護(hù)。

3.4.4 擴(kuò)挖段施工

小導(dǎo)洞施作完成后，利用導(dǎo)洞沿著護(hù)盾環(huán)向向左右兩側(cè)開挖，開挖范圍為拱部162°，高度1.3 m(凈高)，長(zhǎng)度2 m。上半斷面擴(kuò)挖分6部，按照①-⑥的順序施工，不可同時(shí)進(jìn)行2個(gè)部位的開挖，每部開挖支護(hù)完成后方可進(jìn)行下一部，如圖12所示。開挖采用人工手持風(fēng)鎬施工，渣體裝袋人工轉(zhuǎn)運(yùn)至皮帶上輸送至礦車。開挖過(guò)程中采用木板+方木+鋼插板的臨時(shí)支撐體系進(jìn)行防護(hù)。

圖12 擴(kuò)挖斷面正視圖(單位： mm)

3.4.5 超前管棚施工

利用上斷面擴(kuò)挖空間，施作φ76超前中管棚對(duì)前方圍巖進(jìn)行支護(hù)。管棚長(zhǎng)度一般為25 m，施作范圍為拱部120°，間距40 cm，共計(jì)22根?？紤]長(zhǎng)距離管棚施作成拋物線狀前端會(huì)向下垂，因此管棚角度考慮為斜向上3～5°，理論上最前端距離隧道輪廓線2 m[17]。

3.4.6 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

敞開式TBM采用小導(dǎo)洞法處置糜棱化花崗巖不良地段，在開始掘進(jìn)前，綜合評(píng)估加固效果、試轉(zhuǎn)刀盤、清理完成護(hù)盾底部及仰拱塊端頭渣體具備立拱及仰拱塊安裝條件，掘進(jìn)時(shí)采取“三低(低推力、低轉(zhuǎn)速、低貫入度)、一快(快速支護(hù)封閉)、一連續(xù)(連續(xù)施工)、寧慢勿?！钡木蜻M(jìn)原則。具體參數(shù)及注意事項(xiàng)如下： 1)刀盤轉(zhuǎn)速控制在約1.5 r/min。2)掘進(jìn)過(guò)程中時(shí)刻觀察1#皮帶壓力及渣量情況，當(dāng)皮帶機(jī)壓力過(guò)大時(shí)(接近11 MPa)，啟動(dòng)皮帶機(jī)脫困模式，最大極限壓力可達(dá)到15.8 MPa； 當(dāng)皮帶機(jī)壓力達(dá)到極限壓力值時(shí)，必須停止推進(jìn)原地轉(zhuǎn)刀盤或向后退刀盤，降低1#皮帶機(jī)壓力。3)推進(jìn)時(shí)注意觀察主電機(jī)電流，將電流控制在360 A以內(nèi)，刀盤最大扭矩不能超過(guò)9 000 kN·m。

從已通過(guò)的5處卡機(jī)處理情況看，卡機(jī)處理綜合施工效率達(dá)到0.8～1 m/d，取得較好效果，主要表現(xiàn)在以下方面： 1)導(dǎo)洞可以提供超前支護(hù)作業(yè)空間，有效避免自盾尾打設(shè)管棚造成的外插角過(guò)大、長(zhǎng)距離管棚失效的問(wèn)題； 2)導(dǎo)洞可向兩邊繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)挖，對(duì)于護(hù)盾被卡同樣有效； 3)利用導(dǎo)洞對(duì)刀盤周邊積渣進(jìn)行清理加固，相對(duì)于刀盤內(nèi)施作，施工作業(yè)空間增大，速度及效率提高。

4 結(jié)論及建議

本文針對(duì)高黎貢山隧道施工地質(zhì)難題開展研究與分析，并總結(jié)出了一系列處置關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，結(jié)合類似工程施工特點(diǎn)提出以下建議：

1)針對(duì)斜井軟巖變形采用“早成環(huán)、快封閉”、合理設(shè)置開挖輪廓線曲率、加強(qiáng)支護(hù)的綜合防護(hù)技術(shù)，達(dá)到了初期支護(hù)不破壞、不拆換的目的。

2)富水高角度裂隙下花崗巖豎井施工應(yīng)優(yōu)先采用“有掘必探、以堵為主、堵排結(jié)合”的施工原則，將井筒掌子面涌水量(含井壁滲、淋)控制在10 m3/h以下，降低淹井風(fēng)險(xiǎn)。

3)采用S孔深孔地面預(yù)注漿對(duì)大區(qū)段擠壓破碎帶井筒進(jìn)行堵水加固，可以避免井筒淹井的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而保障井筒掘進(jìn)過(guò)程中的人員及設(shè)備安全。

4)采用小導(dǎo)洞工法通過(guò)刀盤頂部作業(yè)空間，對(duì)刀盤前方及上部圍巖進(jìn)行超前加固和支護(hù)，改良圍巖條件，確保TBM 能安全、順利地通過(guò)糜棱化花崗巖破碎圍巖。