楊德明（蘭州交大工程咨詢有限責(zé)任公司， 甘肅 蘭州 730000）

0 引 言

冰磧層是冰川作用過(guò)程中攜帶和搬運(yùn)的泥沙和巖石碎塊，在冰川消退以后留在原地并沉積形成的特殊地層，又稱冰川沉積層。冰磧層地段地下地質(zhì)狀況非常復(fù)雜，顆粒大小混雜，經(jīng)常是巨大的石塊和細(xì)微的泥質(zhì)物的混合物；均勻性差，可能是大石塊夾泥沙，也可能是河卵石夾泥沙，或是泥沙，無(wú)成層現(xiàn)象；密實(shí)程度不一，隨沉積年代和埋深不同，呈現(xiàn)出松散、較密實(shí)和密實(shí)狀態(tài)；地下水豐富，往往與地表水相連同，涌水量隨季節(jié)不同而變化較大。

青藏、川西高原地區(qū)廣泛分布著冰磧層，在冰磧層地段施工隧道工程會(huì)遇到各種問(wèn)題，問(wèn)題得不到有效解決，就會(huì)不同程度地出現(xiàn)塌方、涌水、突泥、變形等事故。監(jiān)理如何采取有效措施，避免出現(xiàn)以上問(wèn)題，是發(fā)揮監(jiān)理作用的著力點(diǎn)，也是各參建方的關(guān)切點(diǎn)?；诖耍P者結(jié)合施工實(shí)際案例，對(duì)工程施工中遇到的問(wèn)題進(jìn)行探討，并總結(jié)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，為隧道建設(shè)者提供一些思路和方法。

1 工程概況

米林隧道冰磧層位于西藏林芝米林縣境內(nèi)，是新建川藏線拉薩至林芝鐵路的控制性工程之一。米林隧道冰磧層實(shí)際里程為 D2K387＋424～D2K387＋723，共299 m，線路埋深在 160 m～175 m 之間。D2K387＋678～D2K387＋723 段分兩循環(huán)采用全斷面超前帷幕注漿施工，每循環(huán)加固長(zhǎng)度為 25 m（其中 5 m 作為止?jié){巖盤與安全儲(chǔ)備距離，不開(kāi)挖）；拱部采用 Φ89 管棚超前加強(qiáng)支護(hù)，管棚單根長(zhǎng)度為 10 m，環(huán)向間距 0.4 m，每環(huán) 27根，縱向間距 6.4 m，管棚搭接不小于 3 m，采用兩臺(tái)階法開(kāi)挖。D2K387＋424～D2K387＋678 段采用中管棚＋小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)，配合泄水孔泄水減壓，采用三臺(tái)階法施工；拱部采用 Φ89 管棚超前加強(qiáng)支護(hù)，管棚單根長(zhǎng)度為 20 m，縱向間距 15 m，搭接 5 m，環(huán)向間距 0.4 m，每環(huán) 27 根；小導(dǎo)管長(zhǎng)為 4 m，環(huán)向間距 0.3 m，每環(huán) 36 根，外插角10°～15°，可根據(jù)實(shí)際情況作調(diào)整。

2 工程地質(zhì)條件

隧址區(qū)位于念青唐古拉山脈與喜馬拉雅山脈之間的藏南谷地高山區(qū)，山高谷深。山脈呈南北向縱貫延展，谷嶺相間，地勢(shì)起伏跌宕。冰磧層段位于一順線路方向長(zhǎng)約500 m 的沖積臺(tái)地上，其圍巖巖性為第四系上更新統(tǒng)冰水堆積層（Q3fgl）之卵（碎）石土夾漂（塊）石土及細(xì)砂，呈密實(shí)狀、飽和狀。其中：卵（碎）石約占 80%，粒徑以60 mm～200 mm 為主；漂（塊）石土約占 5%，粒徑以200 mm～300 mm 為主，偶有大粒徑石塊，其余為細(xì)砂、粉土等充填。地下水呈“股狀”發(fā)育特征，主要為第四系松散孔隙水和圍巖裂隙水，水量在 50 m3/h～80 m3/h 之間，無(wú)水壓。

3 冰磧層隧道施工中的關(guān)鍵點(diǎn)及解決方案

3.1 土石分界線的判定

冰磧層段隧道的施工，首先遇到的問(wèn)題就是要提前準(zhǔn)確判定巖體與冰磧層的準(zhǔn)確分界里程，據(jù)此決定何時(shí)進(jìn)場(chǎng)專業(yè)隊(duì)伍、配套機(jī)械設(shè)備和材料，哪個(gè)里程起采用針對(duì)冰磧層的施工方法，并預(yù)留至少 5 m 的原巖土作為止?jié){巖盤與安全儲(chǔ)備距離；否則，塌方、突泥、涌水與變形等事故無(wú)可避免。具體解決方案如下。

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)階段鉆探與地質(zhì)調(diào)查，預(yù)設(shè)計(jì)冰磧層大致范圍為 D2K387＋305～D2K387＋795。在施工階段，對(duì)冰磧層體兩側(cè)進(jìn)行了地質(zhì)補(bǔ)勘，兩個(gè)探孔里程分別為 D2K387＋415 和 D2K387＋690，結(jié)合設(shè)計(jì)階段鉆探的D2K387＋560 中間孔，以及兩側(cè)山體地面線的延伸情況調(diào)查，進(jìn)一步較準(zhǔn)確地確定了冰磧層的范圍為 D2K387＋415～D2K387＋740。

（2）當(dāng)出口方向開(kāi)挖至 D2K387＋740、斜井大里程方向開(kāi)挖至 D2K387＋415 時(shí)，在兩個(gè)掌子面處采用了超前鉆孔取芯與孔內(nèi)攝像相結(jié)合的方法，超前鉆孔為 3 孔，在掌子面頂部中間位置、距兩側(cè)邊墻與底部 1 m 附近各鉆 1孔，取芯長(zhǎng)度為 30 m，鉆孔兼做泄水孔。通過(guò)對(duì)芯樣的研判和孔內(nèi)攝像的分析，準(zhǔn)確判定了土石分界線里程：出口方向?yàn)?D2K387＋723、斜井大里程為 D2K387＋424。

3.2 物質(zhì)成分的組成分析

冰磧層體物質(zhì)的主要組成成分為河卵石、漂石和泥沙。河卵石、漂石的粒徑與含量，泥沙的含量，河卵石、漂石的膠結(jié)程度等，在很大程度上決定了開(kāi)挖后掌子面的穩(wěn)定情況和突泥、涌水的出現(xiàn)概率，更直接決定了采用何種超前加固方法和開(kāi)挖方法，以及施工過(guò)程中的安全問(wèn)題，最終決定了工程的施工質(zhì)量、工期和效益。因此，分析冰磧層體物質(zhì)的組成成分，是遇到的最重要的問(wèn)題之一。具體解決方案如下。

（1）前期參見(jiàn)設(shè)計(jì)文件中冰磧層鉆孔資料，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段鉆探時(shí)，冰磧層段落只鉆了1孔，位置在 D2K387＋560 處，且在鉆孔時(shí)地下水發(fā)育，芯樣無(wú)泥沙，只有河卵石、漂石芯樣，因而僅有一個(gè)直觀的冰磧體概念：冰水堆積物厚度大于 200 m，物質(zhì)成分為卵石土和漂石土，地下水豐富。

（2）隧道無(wú)冰磧層段施工過(guò)程中，與設(shè)計(jì)院溝通，又補(bǔ)鉆了 2 孔，位置分別為：D2K387＋415 和 D2K387＋690。此兩鉆孔靠近兩側(cè)山體，且在枯水期鉆探，故芯樣較完整，具體揭示地質(zhì)情況為：0～35 m，除表層為漂石土、卵石土外，其余主要為細(xì)砂層；35 m 以下至洞身范圍內(nèi)，主要是卵石土夾漂石土及細(xì)砂，卵石土（粒徑以 60 mm～200 mm 為主）約占 50%，漂石土（粒徑 200 mm～1 500 mm）約占 10%，其余為細(xì)砂、粉土等充填物。結(jié)合抽水試驗(yàn)，得出該地層的綜合滲透系數(shù)為0.593 m/d～1.449 m/d（相當(dāng)于細(xì)砂層滲透系數(shù)）。綜合地層結(jié)構(gòu)和抽水試驗(yàn)成果，判定該段范圍內(nèi)的卵石土具有一定的膠結(jié)作用。

（3）根據(jù) D2K387＋678～D2K387＋723 段兩循環(huán)開(kāi)挖和探孔情況，判定冰磧層地層以卵石土和漂石土為主，粗顆粒含量在 70% 以上，主要特點(diǎn)如下：堆積體粗顆粒和巨顆粒排列緊密，相互之間棱角接觸，呈交錯(cuò)狀；堆積體細(xì)顆粒物質(zhì)的膠結(jié)作用強(qiáng)烈，大多以接觸式膠結(jié)為主，聯(lián)結(jié)巨顆粒與粗顆粒使之成為整體；隧道洞身位于溝口位置，冰磧層經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間的沉積和固結(jié)，大多結(jié)構(gòu)呈中密～密實(shí)狀態(tài)，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，其膠結(jié)程度一般較好，無(wú)明顯的架空現(xiàn)象，可注性差；由于膠結(jié)狀態(tài)良好且受骨架顆粒支撐等因素的影響，兩循環(huán)冰磧層開(kāi)挖后掌子面能較好地處于穩(wěn)定狀態(tài)而不發(fā)生破壞，近似呈直立狀。

3.3 施工方法的選擇

隧道施工方法的選擇一般取決于圍巖情況。對(duì)于本隧道冰磧層，在前期帷幕注漿兩循環(huán)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了一些經(jīng)驗(yàn)，例如：冰磧體粗顆粒含量大，各組分間膠結(jié)好，對(duì)掌子面具有穩(wěn)定作用，但可注漿性差。從開(kāi)挖后注漿孔的實(shí)際擴(kuò)散情況看，在大部分孔中未擴(kuò)散，僅填充了鉆孔，個(gè)別膠結(jié)差的鉆孔有擴(kuò)散現(xiàn)象，但也達(dá)不到設(shè)計(jì)的 2 m 擴(kuò)散半徑的要求。

經(jīng)專家會(huì)研討總結(jié)，確定地層以卵石土和漂石土為主，粗顆粒含量在 70% 以上，呈中密～密實(shí)狀態(tài)，當(dāng)掌子面能夠保持穩(wěn)定時(shí)，采用中管棚＋小導(dǎo)管超前支護(hù)，配合泄水孔泄水減壓，采用三臺(tái)階法施工；當(dāng)不滿足上述地質(zhì)條件時(shí)，遵照原設(shè)計(jì)采用全斷面帷幕注漿或周邊帷幕注漿施工的原則。

3.3.1 全斷面超前帷幕注漿法

在實(shí)際施工中，由于前期沒(méi)有成熟的冰磧層施工經(jīng)驗(yàn)，加之各參建方對(duì)冰磧層認(rèn)識(shí)還不夠深刻，本著安全和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的原則，對(duì) D2K387＋678～D2K387＋723 段采用設(shè)計(jì)的全斷面超前帷幕注漿的方法。具體措施如下。

（1）止?jié){墻施作。采用 C30 混凝土澆筑，厚度 2.0 m，高度 6.0 m。混凝土澆筑前在止?jié){墻內(nèi)埋設(shè)足夠數(shù)量的Φ108 排水管，實(shí)際埋設(shè)數(shù)量以將水排干不影響止?jié){墻施工為準(zhǔn)。止?jié){墻周邊采用兩環(huán) Φ32 鋼筋與周邊初支連接錨固，錨固鋼筋長(zhǎng)度 2.0 m，環(huán)向間距 1.5 m，插入止?jié){墻和初支各 1.0 m。

（2）超前全斷面帷幕注漿加固長(zhǎng)度 25 m（含止?jié){墻），開(kāi)挖長(zhǎng)度 20 m，預(yù)留 5 m 作為止?jié){盤。注漿孔沿掌子面周邊布設(shè)（外圈）與中間孔布設(shè)，注漿孔大小為 Φ90。外圈注漿孔終孔在開(kāi)挖輪廓線外 5 m?？紤]注漿孔漿液擴(kuò)散半徑 2.0 m，終孔斷面孔間距不大于 3.2 m，共設(shè) 25 m 終孔斷面和 15 m 補(bǔ)充斷面，兩個(gè)注漿斷面共 67 個(gè)注漿孔。在實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)涌水較大或其他明顯異常的情況，及時(shí)采取周邊補(bǔ)孔設(shè)計(jì)，作為補(bǔ)充注漿及效果檢查之用。

（3）超前注漿施工采用前進(jìn)式分段鉆孔注漿工藝和鉆桿后退式分段注漿工藝相結(jié)合的施工工藝。前進(jìn)式注漿每節(jié)長(zhǎng)度 5 m～8 m，鉆桿后退式注漿每節(jié)長(zhǎng)度為 2 m～4 m。注漿順序按“先外后內(nèi)，自上而下，間隔跳孔”原則進(jìn)行。材料以早強(qiáng)硫鋁酸鹽水泥單液漿為主，普通水泥-水玻璃雙液漿和普通水泥單液漿為輔。漿液配比參數(shù)為∶早強(qiáng)硫鋁酸鹽水泥單液漿、普通水泥單液漿 W∶C（0.6～0.8）∶1，普通水泥-水玻璃雙液漿 W∶C（0.8～1）∶1，注漿壓力為 3.0 MPa～5.0 MPa。

3.3.2 三臺(tái)階法

后期由于有了兩循環(huán)的施工經(jīng)驗(yàn)，并召開(kāi)專家會(huì)進(jìn)行了研討總結(jié)，確定地層符合中管棚＋小導(dǎo)管超前支護(hù)的地質(zhì)條件，對(duì) D2K387＋424～D2K387＋678 段采用了中管棚＋小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)，配合泄水孔泄水減壓，實(shí)施三臺(tái)階法施工。具體措施如下。

（1）超前鉆孔即泄水孔（3 孔），在上臺(tái)階布設(shè) 3個(gè)，拱部 1 個(gè)，兩側(cè)拱腰各 1 個(gè)，超前鉆孔單孔長(zhǎng)度不少于 30 m，搭接長(zhǎng)度不少于 5 m，通過(guò)孔內(nèi)攝像判明前方的水文及地質(zhì)情況。

（2）管棚采用 Φ89，環(huán)向間距 0.4 m，每環(huán)根數(shù)為 27根，單根長(zhǎng)度為 20 m，縱向間距為 15 m，搭接 5 m，外插角 10°～15°。注漿材料采用水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力在 0.5 MPa～1.0 MPa 之間。

（3）超前小導(dǎo)管選用熱軋鋼花管，外徑 42 mm，璧厚 3.5 mm。環(huán)向間距 30 cm，施作范圍為拱部 144°，外插角 3°～5°，小導(dǎo)管單根長(zhǎng) 4 m。注漿材料采用水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力一般在 0.2 MPa～0.3 MPa 之間。

4 關(guān)鍵工序監(jiān)理管控要點(diǎn)

4.1 超前鉆孔取芯

（1）核對(duì)鉆孔取芯設(shè)備及操作人員。設(shè)備應(yīng)選用扭矩大、適應(yīng)高海拔地區(qū)作業(yè)的機(jī)型；操作人員必須有操作經(jīng)驗(yàn)，能夠處置常見(jiàn)機(jī)型故障。

（2）現(xiàn)場(chǎng)檢查鉆孔取芯的位置和孔數(shù)。一般鉆 3 孔，在掌子面距拱頂 1 m 附近、距邊墻與底部各 1 m 附近的位置取芯。

（3）旁站取芯過(guò)程。主要查看記錄鉆孔深度、鉆孔過(guò)程中鉆進(jìn)速度與扭矩變化、出水顏色的變化、芯樣的放置及編號(hào)等。

4.2 帷幕注漿

（1）核對(duì)設(shè)備和操作人員。設(shè)備、人員進(jìn)場(chǎng)后，監(jiān)理要按照?qǐng)?bào)驗(yàn)資料進(jìn)行核對(duì)。主要核對(duì)點(diǎn)是鉆孔設(shè)備是否適應(yīng)高海拔地區(qū)，最好配置寶峨系列多功能地質(zhì)鉆機(jī)；注漿機(jī)是否是雙液高壓型，是否有備機(jī)。操作人員是否具有操作經(jīng)驗(yàn)，能否處置卡鉆、鉆桿扭斷等常見(jiàn)故障。

（2）檢查注漿材料和漿液質(zhì)量。對(duì)于注漿材料，主要是檢查水泥的品種和標(biāo)號(hào)，以及水玻璃的性能，檢查方式主要是參看質(zhì)量證明文件和平行檢測(cè)。對(duì)于漿液質(zhì)量，主要是通過(guò)拌和站配合比和出場(chǎng)漿液性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)控制。

（3）檢查鉆孔位置、孔深和數(shù)量。鉆孔位置應(yīng)按照方案經(jīng)測(cè)量放點(diǎn)確定，并要求按一定順序編號(hào)；孔深按鉆桿節(jié)數(shù)及每節(jié)長(zhǎng)進(jìn)行過(guò)程控制，成孔后要按至少 3 孔的實(shí)測(cè)深度來(lái)確定；在現(xiàn)場(chǎng)要清點(diǎn)孔數(shù)并作詳細(xì)記錄。

（4）旁站注漿全過(guò)程。首先要核對(duì)注漿順序，檢查是否按“先外后內(nèi)，自上而下，間隔跳孔”原則進(jìn)行；注漿量主要從注漿機(jī)安裝的流量計(jì)、每班漿液出場(chǎng)數(shù)量統(tǒng)計(jì)復(fù)核來(lái)控制；注漿壓力尤其是終壓要現(xiàn)場(chǎng)盯控，以在 3.0 MPa～5.0 MPa 之間為宜，并至少保持 5 min。

4.3 管棚施作

（1）檢查管棚制作質(zhì)量。主要檢查每節(jié)長(zhǎng)度、注漿小孔直徑、間距、錐頭、管末端鐵箍焊接情況、連接套長(zhǎng)度及焊接情況等。

（2）檢查鉆孔孔深和數(shù)量?？咨畎淬@桿節(jié)數(shù)及每節(jié)長(zhǎng)進(jìn)行過(guò)程控制，成孔后要按至少 3 孔的實(shí)測(cè)深度來(lái)確定；在現(xiàn)場(chǎng)要清點(diǎn)孔數(shù)并作詳細(xì)記錄。

（3）檢查下管長(zhǎng)度。記錄下管的節(jié)數(shù)和每節(jié)長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)后查看是否符合設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，并作詳細(xì)記錄。

（4）旁站注漿過(guò)程。檢查注漿是否按“從低往高，間隔跳孔”原則；檢查注漿壓力的初壓應(yīng)控制在 0.5 MPa～1.0 MPa 之間，終壓應(yīng)控制在 2.0 MPa，并至少保持 3 min。

5 結(jié) 語(yǔ)

冰磧層隧道施工難度大，不可預(yù)見(jiàn)因素多，在實(shí)際施工中，遇到過(guò)多次險(xiǎn)情。其間，監(jiān)理單位與各參建方積極溝通，共同解決土石分界線、物質(zhì)組成及施工方案確定等問(wèn)題，有效地確保了項(xiàng)目的順利實(shí)施。尤其對(duì)于關(guān)鍵工序，監(jiān)理單位積極督促施工單位做好技術(shù)交底，認(rèn)真檢查驗(yàn)收和全過(guò)程旁站，在各參建方的共同努力下，保證了施工中未出現(xiàn)塌方、突泥、涌水等事故，更有效確保了冰磧層隧道的施工質(zhì)量。同時(shí)，監(jiān)理站人員通過(guò)本工程的實(shí)踐，積累了冰磧層隧道施工的管理經(jīng)驗(yàn)，為今后川藏鐵路等類似地質(zhì)條件項(xiàng)目提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和做法。