陳思曉

（福建省交通建設(shè)質(zhì)量安全中心，福州 350001）

0 引言

隨著國(guó)家路網(wǎng)建設(shè)的逐漸完善， 在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境里建設(shè)橋隧工程已經(jīng)成為所有建設(shè)者都要面臨的課題。 公路隧道多建設(shè)于山嶺中，存在著隱蔽性強(qiáng)、地質(zhì)條件復(fù)雜多變、勘探不徹底等諸多不確定性因素，給工程施工建設(shè)帶來(lái)安全隱患，是工程質(zhì)量監(jiān)督管理的難點(diǎn)，尤其近距離裂隙密集帶等不良的地質(zhì)條件， 對(duì)隧道工程安全施工及管理的影響更顯突出。裂隙帶內(nèi)節(jié)理發(fā)育，巖土體較為破碎，是控制隧道圍巖變形破壞的主要軟弱結(jié)構(gòu)面，一般蘊(yùn)藏著豐富的地下水，極容易引發(fā)隧道突泥、塌方等事故。裂隙帶與隧道間距越小，越容易引發(fā)問(wèn)題，給隧道設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了挑戰(zhàn)， 也給質(zhì)量安全監(jiān)督工作提出了更高的要求。 因此，基于復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道圍巖受力特點(diǎn)，對(duì)建設(shè)過(guò)程中各種不利影響因素進(jìn)行分析， 研究施工方案的調(diào)整，可為工程質(zhì)量監(jiān)督管理提供技術(shù)支撐，具有一定的理論意義和工程實(shí)踐價(jià)值。

目前，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者采用數(shù)值仿真、模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等手段進(jìn)行了大量的類似工程研究[1-5]。然而，由于隧道所處的工程地質(zhì)條件、施工環(huán)境等的不同，過(guò)程質(zhì)量控制技術(shù)也存在差異。本文依托公路隧道工程實(shí)例，分析近距離裂隙帶對(duì)隧道施工質(zhì)量的影響， 并提出可靠有效的現(xiàn)場(chǎng)管理技術(shù)手段， 可供今后類似工程的施工及質(zhì)量監(jiān)管提供有益借鑒。

1 工程概況及地質(zhì)條件

福建某隧道建設(shè)于既有隧道左側(cè)， 全長(zhǎng)2.67km，單孔雙車道，內(nèi)跨度11.06m，凈高9.43m。 隧道位于低山丘陵山坡地帶， 其表層覆蓋坡殘積粉質(zhì)黏土、 粉質(zhì)粘化體（孤石），洞身圍巖為全、強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰熔巖。隧道區(qū)域內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造，樁號(hào)從ZK8+455 至ZK9+425，長(zhǎng)度約970m。 鉆探揭露為一裂隙密集帶，與擬建隧道斜交，裂隙帶與拱頂巖層厚最小處僅0.8m 且走勢(shì)向下。裂隙帶內(nèi)巖石破碎，裂隙發(fā)育，圍巖等級(jí)主要為Ⅲ～Ⅳ級(jí)，部分極破碎帶為Ⅴ級(jí)圍巖。洞身地下水主要聚集在裂隙密集帶附近，地下水位標(biāo)高均高于路面設(shè)計(jì)高程， 尤其洞身圍巖裂隙較發(fā)育處，完整性較差，巖層透水性強(qiáng)。

2 圍巖荷載

隧道的圍巖壓力分為兩種類型， 松弛壓力和形變壓力。在多數(shù)隧道中，圍巖的強(qiáng)度均比應(yīng)力重分配產(chǎn)生的應(yīng)力大， 因此， 大部分的隧道圍巖壓力只有松弛壓力的問(wèn)題。在裂隙圍巖里，松弛壓力主要受到不連續(xù)面方向的控制， 開(kāi)挖過(guò)程和支護(hù)結(jié)構(gòu)的施設(shè)過(guò)程也會(huì)對(duì)松弛應(yīng)力產(chǎn)生影響。松弛壓力是一個(gè)隨機(jī)的物理力學(xué)現(xiàn)象，其基本形態(tài)多是局部的，不對(duì)稱的，具有很大的不均勻性，因此很難用解析方法求解，一般采用經(jīng)驗(yàn)方法推定[6]。

在裂隙帶圍巖下開(kāi)挖隧道， 破壞了原始結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)，導(dǎo)致巖塊滑動(dòng)、掉落、松弛等現(xiàn)象，塌方就是這類圍巖破壞最直接的表現(xiàn)形式。 通過(guò)工程實(shí)例分析可知， 在Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)圍巖中，塌方多為局部塌方，亦佐證了荷載作用是局部作用且不對(duì)稱的。因此，近距離裂隙帶下開(kāi)挖的隧道受力情況難以準(zhǔn)確確定， 給工程安全建設(shè)帶來(lái)較大的不確定性。

3 因素分析

（1）設(shè)計(jì)方案

隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用新奧法， 即充分利用圍巖的自我承載力，達(dá)到支護(hù)體系和圍巖共同承擔(dān)荷載。復(fù)合式支護(hù)的各項(xiàng)支護(hù)參數(shù)根據(jù)隧道的地質(zhì)條件， 采用工程類比和理論分析相結(jié)合的方式確定。工程類比法普遍性強(qiáng)，但是針對(duì)特殊的地質(zhì)條件，適用性不強(qiáng)，需要結(jié)合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，及時(shí)進(jìn)行圍巖級(jí)別的調(diào)整，并對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化。

（2）地質(zhì)條件

隧道區(qū)域內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造較多處， 裂隙密集帶距離拱頂巖層最小厚度僅0.8m，并且走勢(shì)向下。 圍巖的完整性差且強(qiáng)度不高，圍巖等級(jí)多為Ⅳ～Ⅲ級(jí)，極破碎處為Ⅴ級(jí)。裂隙密集帶中巖層的富水性比較強(qiáng)，地下水削弱隧道圍巖主要軟弱結(jié)構(gòu)面的承載力， 導(dǎo)致洞身開(kāi)挖時(shí)易發(fā)生地下水滲漏、涌水。富水區(qū)粉質(zhì)粘化體亦遇水容易化成稀泥，極大地降低土體的c、φ 值，使得巖土體不再具備承載能力，繼而造成坍塌。 因此，不良的地質(zhì)情況是影響隧道建設(shè)的一個(gè)重要因素。在進(jìn)行隧道建設(shè)前，對(duì)隧道沿線的地質(zhì)條件勘探盡量完整、準(zhǔn)確，遇到裂隙帶等不良地質(zhì)段需加密勘測(cè)點(diǎn)。 施工過(guò)程中，重視超前預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)，對(duì)于前方未可見(jiàn)的不良地質(zhì)要提前預(yù)警， 及時(shí)作出設(shè)計(jì)及施工技術(shù)措施的調(diào)整，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行全程控制。

（3）控制技術(shù)

開(kāi)挖方式采用爆破掘進(jìn)技術(shù)，爆破當(dāng)量過(guò)大，進(jìn)尺過(guò)大， 或是支護(hù)架設(shè)不及時(shí)或不當(dāng)?shù)惹闆r均會(huì)造成圍巖松動(dòng)，從而導(dǎo)致隧道的坍塌，施工質(zhì)量控制難度大。因此，在掘進(jìn)過(guò)程中，合理的施工步驟是安全施工的重要環(huán)節(jié)，尤其對(duì)于裂隙破碎帶， 一般應(yīng)根據(jù)開(kāi)挖斷面大小采用合適的施工步驟和相應(yīng)的質(zhì)量控制技術(shù)。

4 質(zhì)量控制

隧道開(kāi)挖行進(jìn)至裂隙帶與隧道拱頂距離最小處，圍巖受到擾動(dòng)， 產(chǎn)生松動(dòng)壓力， 巖層的承載力快速達(dá)到極值，出現(xiàn)了局部坍塌，右側(cè)拱腰出現(xiàn)小溜方。 塌方體以黏土為主，少量為強(qiáng)風(fēng)化巖。此處隧道洞身圍巖為全、強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰熔巖，與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示的地質(zhì)情況相符。隧道局部塌方位置詳見(jiàn)圖1。

圖1 局部坍塌位置圖

根據(jù)隧道塌方的位置和工程量等情況， 對(duì)設(shè)計(jì)及施工技術(shù)措施進(jìn)一步調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)其過(guò)程質(zhì)量的控制：

（1）噴漿封閉塌腔：塌腔體上部噴射20cm 厚混凝土對(duì)操作面進(jìn)行封閉， 下部反壓足量的片石并噴射10cm厚混凝土。

（2） 架設(shè)注漿導(dǎo)管： 塌方口處架設(shè)3 根Φ108mm×6mm 的導(dǎo)管，鋪設(shè)Φ8mm 鋼筋網(wǎng)，間距20×20cm，塌腔體上部復(fù)噴20cm 混凝土。

（3）填充塌腔體：通過(guò)Φ108mm×6mm 厚的導(dǎo)管向塌方體泵送1:1 水泥砂漿，順序先泵送長(zhǎng)管后短管。

（4）小導(dǎo)管注漿補(bǔ)強(qiáng)：補(bǔ)打6mΦ42mm 超強(qiáng)小導(dǎo)管，注水泥漿（水灰比：1:1，注漿壓力0.5～1.0MPa），環(huán)向間距40cm，施打范圍需超出塌方區(qū)不小于1m。

（5）增強(qiáng)支護(hù)：同段隧道圍護(hù)等級(jí)提升一級(jí)，網(wǎng)噴混凝土厚度由原來(lái)的24cm 調(diào)整成26cm，3.5m 長(zhǎng)的空注漿錨桿布置由之前的70×100cm 加密布置成50×80cm。超前小導(dǎo)管按每1m 一個(gè)循環(huán)施工。

對(duì)隧道設(shè)計(jì)及施工技術(shù)措施進(jìn)行優(yōu)化實(shí)施后， 該隧道右側(cè)拱腰不再出現(xiàn)局部坍塌，在進(jìn)行增強(qiáng)支護(hù)后，依據(jù)“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、二襯緊跟”的原則，施工順利通過(guò)該裂隙密集帶，隧道施工質(zhì)量得到有效控制。

5 結(jié)論

（1）裂隙帶圍巖所受的松弛應(yīng)力受其不連續(xù)面方向的影響，具有較大的不均勻性和隨機(jī)性，其基本形態(tài)多為局部、不對(duì)稱的，造成在裂隙帶下開(kāi)挖隧道出現(xiàn)的塌方多為局部塌方。

（2）復(fù)雜地質(zhì)條件下，隧道施工應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制開(kāi)挖過(guò)程，并完善各類施工預(yù)案，以保證隧道施工質(zhì)量與安全。

（3）隧道施工出現(xiàn)局部塌方應(yīng)及時(shí)封閉塌腔，利用注漿導(dǎo)管對(duì)塌腔進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)，可以遏制塌腔的擴(kuò)展。從實(shí)踐效果來(lái)看，該措施是行之有效的，可為類似隧道工程的質(zhì)量控制提供借鑒。