王友 ，湯文武 ，田海光 ，陳鵬

（1.中交二航局第六工程分公司，武漢430000；2.武漢神舟人力資源開(kāi)發(fā)服務(wù)有限公司,武漢430000）

1 工程概況

隨著我國(guó)高速公路的發(fā)展，高速公路網(wǎng)越來(lái)越復(fù)雜，截至2017年3月，中國(guó)高速公路通車總里程數(shù)達(dá)到1.25×105km，超過(guò)美國(guó)居于世界第一。蘭州至海口國(guó)家高速公路（G75）為國(guó)家主干道“五縱七橫”規(guī)劃的重要組成部分，渭源至武都段施工土建WW04標(biāo)涵蓋路基、橋涵及隧道工程。大草灘隧道位于甘肅省定西市漳縣大草灘鄉(xiāng)大草灘村，隧道為雙向分離兩車道，右洞全長(zhǎng)807m，里程為YK203+090~YK203+897。其中，富水破碎淺埋段長(zhǎng)50m，里程為YK203+610~YK203+660，最小埋深約10m，圍巖等級(jí)為V級(jí)，圍巖類型為石炭系強(qiáng)-中風(fēng)化砂巖、泥巖，巖體結(jié)構(gòu)薄弱，發(fā)生輕微變形就會(huì)發(fā)生滑塌，施工地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度大。

1.1 富水破碎情況

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)，該淺埋段位于沖溝底部，沖溝中常年有流水，下游無(wú)出水口，雨季時(shí)兩側(cè)山體的降水在淺埋段洞頂附近匯集，地表水沿巖體裂隙通道下滲流入隧道內(nèi)，施工時(shí)掌子面巖體極為破碎，拱部有多處線狀水流，初支面有淋雨?duì)畛鏊F(xiàn)象，經(jīng)測(cè)量隧道掌子面附件出水量約50m3/h。

1.2 圍巖情況

根據(jù)開(kāi)挖掌子面揭示圍巖為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，屬于軟巖類，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，結(jié)合程度差，薄中層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，多呈碎裂結(jié)構(gòu)，巖體完整性較差，圍巖級(jí)別為V級(jí)，在遇水的情況下，迅速氧化膨脹，最后形成半液態(tài)軟泥狀，完全無(wú)自穩(wěn)能力。

1.3 埋深情況

隧道YK203+610~YK203+660段通過(guò)山體一處深切沖溝段，溝底沿線路方向兩側(cè)山坡較陡，隧道洞身位于沖溝下區(qū)，山體土層較薄，沖溝上區(qū)對(duì)隧道側(cè)壓較大，隧道洞身最小埋深約10m。

2 施工措施

現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)大草灘隧道淺埋段山體圍巖富水、破碎、淺埋、易軟化的特點(diǎn)，制訂處理措施。

2.1 地表處理措施

2.1.1 地表防排水

洞頂防排水采用45cm厚M10漿砌片石+5cm厚M15水泥砂漿封層。復(fù)合防排水結(jié)構(gòu)層能夠?qū)⒔^大多數(shù)地表降水排入漳河。

2.1.2地表塌坑回填、封閉

開(kāi)挖過(guò)程中洞內(nèi)拱頂出現(xiàn)較大下沉，導(dǎo)致地表出現(xiàn)塌陷、裂縫。對(duì)施工中出現(xiàn)的塌坑、裂縫，人工進(jìn)行修整，盡量修整成規(guī)則的基坑、溝槽，采用摻灰量8%的灰土回填，壓實(shí)度不小于90%。填至距原地面50cm時(shí)，鋪設(shè)一層防水板，填筑50cm黏土層進(jìn)行封閉，最后再施做50cm厚復(fù)合式防排水層。

2.1.3 采用地表井點(diǎn)降水

未降雨期間，洞內(nèi)施工時(shí)掌子面拱頂出現(xiàn)線狀流水，說(shuō)明山體地下水十分豐富，為減少地下水對(duì)掌子面的影響，采用在地表洞身兩側(cè)設(shè)置井點(diǎn)降水井，對(duì)洞身附近地下水進(jìn)行抽排，進(jìn)而將隧道洞身地下水將至仰拱底。降水井設(shè)置在隧道洞身外3.3m，兩側(cè)各3個(gè)，縱向間距15m，孔徑600mm，深度為仰拱底以下20m，井壁管采用φ300×4mm鋼管，濾石為3~5cm碎石，抽水管采用120mm鋼管（見(jiàn)圖1）。

2.1.4 地表預(yù)注漿

隧道淺埋段施工前，從地表沿隧道縱向打設(shè)豎向注漿小導(dǎo)管進(jìn)行巖體預(yù)加固。注漿管縱向按1.2m每排，橫向按洞頂向兩側(cè)間隔1.2m每排，主要加強(qiáng)開(kāi)挖輪廓線至向外5m范圍的巖體結(jié)構(gòu)。洞身部分注漿管打設(shè)深度至開(kāi)挖輪廓線；洞身外側(cè)部分注漿管打設(shè)深度至仰拱底標(biāo)高。注漿采用φ48mm注漿鋼花管，管口段1m不開(kāi)孔，其余部分按15cm間距交錯(cuò)設(shè)置注漿孔，孔徑12mm。注漿為水泥漿加5%水玻璃漿液，水灰比1∶1（具體濃度可以根據(jù)圍巖破碎情況調(diào)整），注漿終壓為1.0MPa。

2.2 洞內(nèi)處理措施

2.2.1 采用短三臺(tái)階七步預(yù)留核心土法

開(kāi)挖方式由兩臺(tái)階法調(diào)整為短三臺(tái)階七步預(yù)留核心土法，短臺(tái)階可以保證初期支護(hù)迅速連續(xù)成環(huán)，從而盡早形成封閉的環(huán)狀受力結(jié)構(gòu)?？s短二襯、仰拱距掌子面的距離，確保仰拱距掌子面不超過(guò)30m，二襯距掌子面不超過(guò)45m。開(kāi)挖過(guò)程中掌子面每次只能開(kāi)挖1榀，中下臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)3m每次開(kāi)挖不超過(guò)3榀，仰拱每次開(kāi)挖不超過(guò)3m，每循環(huán)仰拱不超過(guò)6m。掌子面開(kāi)挖完成后及時(shí)噴護(hù)4cm初噴層混凝土封閉掌子面。

2.2.2 施做洞內(nèi)超前管棚

為順利渡過(guò)軟弱段，在洞內(nèi)施做超前大管棚。采用4榀間距50cm，I22b鋼拱架搭設(shè)2m套拱，套拱拱部120°范圍內(nèi)埋設(shè)φ105mm的導(dǎo)向管，大管棚采用長(zhǎng)25m，φ98mm的自進(jìn)式管棚。采用潛孔鉆機(jī)打設(shè)，注漿材料為水泥漿加5%水玻璃漿液，水泥漿水灰比1∶1（具體濃度可以根據(jù)圍巖破碎情況進(jìn)行調(diào)整），注漿終壓為1.0MPa，管棚注漿完成后，管內(nèi)采用M30水泥沙漿填充。

2.2.3 增設(shè)超前小導(dǎo)管

超前小導(dǎo)管對(duì)控制隧道拱頂?shù)魤K超挖具有良好的效果，施工開(kāi)挖過(guò)程中，超前支護(hù)環(huán)向間距為0.4m/根，拱部若仍然有掉塊超挖現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，小導(dǎo)管應(yīng)加密至0.2~0.25m時(shí)，掉塊超挖即可以有效控制。超前小導(dǎo)管采用φ42mm無(wú)縫鋼管，L=3m，前端呈尖錐狀，尾部焊上φ6mm加勁箍，管壁四周按15cm間距梅花形、鉆設(shè)8mm壓漿孔，管端預(yù)留1m不設(shè)壓漿孔，鋼管與襯砌中線平行以10°～15°仰角打入拱部圍巖，小導(dǎo)管口裝上孔口閥，連接注漿管路，注漿為水泥漿，水灰比1∶1（具體濃度可以根據(jù)圍巖破碎情況調(diào)整），注漿終壓為1.0MPa。

2.2.4 增設(shè)鎖腳錨管

鎖腳錨管是保證初期支護(hù)安全的重要措施，為控制鋼拱架下沉，每處鋼拱架拱腳采用雙層4根長(zhǎng)3.5m，φ42mm鎖腳錨管進(jìn)行加固，每2根鎖腳錨管采用U形鋼筋進(jìn)行加固。

2.3 增強(qiáng)隧道后期防排水

為減少地下水對(duì)后期二襯的破壞，需要進(jìn)一步加大增強(qiáng)永久防排水措施，增加隧道環(huán)向排水管數(shù)量，加大排除盲管尺寸，設(shè)置雙層防水板，增設(shè)止水帶等。

2.3.1 初支背后圍巖注漿封堵地下水

施工時(shí)初支表面出現(xiàn)線狀水流流出，局部以噴流的形式排出，初支背后水壓力較大。施工采用“堵”“排”相結(jié)合方法進(jìn)行處理。采用長(zhǎng)4~6m注漿管對(duì)初支背后圍巖采用雙液漿進(jìn)行注漿加固，注漿材料為水泥漿加5%水玻璃漿液，水泥漿水灰比1∶1（具體濃度可以根據(jù)圍巖破碎情況進(jìn)行調(diào)整），注漿終壓為1.0MPa。

2.3.2 加密排水管

加密初支面環(huán)向排水管，2~3m設(shè)置1環(huán)，滲入初支面的地下水通過(guò)環(huán)向盲管排入縱向排水溝，在仰拱施工縫頂部沿橫向增加埋設(shè)φ150mm HDPE排水管，確保將通過(guò)仰拱底部滲入的地下水通過(guò)橫向盲管及時(shí)排入縱向排水溝。

2.3.3雙層防水

為進(jìn)一步控制地下水對(duì)二襯耐久性造成影響，采用雙層防水板進(jìn)行加強(qiáng)處理。雙層防水層是在原有厚1.5mm防水板的基礎(chǔ)上增加1層厚1.2mm防水板。

2.4 加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)

施工過(guò)程中，對(duì)洞內(nèi)和洞外地表進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，主要監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容包括洞外觀察、洞內(nèi)地質(zhì)素描、拱頂下沉、水平收斂及地表下沉監(jiān)測(cè)等。通過(guò)監(jiān)控量測(cè)及時(shí)取得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析反饋數(shù)據(jù)用以修正設(shè)計(jì)參數(shù)和及時(shí)調(diào)整施工作業(yè)方法。當(dāng)位移－時(shí)間曲線趨于平穩(wěn)時(shí)，實(shí)時(shí)把握數(shù)據(jù)變化，通過(guò)數(shù)據(jù)處理或回歸分析，推算位移和位移變化規(guī)律，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)；當(dāng)位移－時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)、非工序變化所引起的位移急劇增長(zhǎng)時(shí)，則表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，必須停止開(kāi)挖，加強(qiáng)圍巖支護(hù)強(qiáng)度，密切監(jiān)視圍巖動(dòng)態(tài)，采取補(bǔ)救措施妥善處理，避免位移進(jìn)一步擴(kuò)大。

3 實(shí)施效果

大草灘隧道施工至YK203+610附近時(shí)掌子面發(fā)生涌水、涌泥及塌方現(xiàn)象，初支下沉、收斂較大，洞頂?shù)撞砍霈F(xiàn)塌陷、裂縫等現(xiàn)場(chǎng)，掌子面基本無(wú)法施工，嚴(yán)重威脅隧道施工安全，對(duì)施工質(zhì)量和進(jìn)度也有較大影響。通過(guò)上述措施，各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)得到了有效控制，初支裂縫、塌方、掉塊、涌水涌泥現(xiàn)場(chǎng)未再次出現(xiàn)，施工進(jìn)度也得到了有效保障，最終該隧道也在確保安全、質(zhì)量、進(jìn)度的情況下順利渡過(guò)了該淺埋段，為隧道順利貫通奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，目前隧道已經(jīng)貫通，二襯也未受到任何破壞，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

大草灘隧道YK203+610~YK203+660在穿越淺埋段施工中，在隧道圍巖富水破碎、砂質(zhì)泥巖的情況，地表采用加強(qiáng)防排水、地表井點(diǎn)降水、地表預(yù)加固；洞內(nèi)采用超前大管棚結(jié)合超前小導(dǎo)管、初支背后注漿加固技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，調(diào)整三臺(tái)階七步開(kāi)挖法，縮短工序時(shí)長(zhǎng)等技術(shù)對(duì)策，利用先進(jìn)的監(jiān)控量測(cè)技術(shù)對(duì)隧道洞內(nèi)洞外變形數(shù)據(jù)分析反饋，并及時(shí)采取相應(yīng)措施，順利完成了大草灘隧道淺埋段的施工，表面本工程施工是成功的，為今后類似施工條件隧道順利實(shí)施提供施工經(jīng)驗(yàn)和參考依據(jù)。