李平

（中鐵隧道局集團(tuán)建設(shè)有限公司，廣西 南寧 530006）

0 引言

新建玉磨鐵路位于云南省南部，北起昆玉鐵路玉溪西站，途經(jīng)玉溪、普洱、西雙版納等市州，南至中（國(guó)）老（撾）邊境口岸磨憨，線路全長(zhǎng)508.535km。玉磨鐵路向北通過(guò)昆玉線進(jìn)入昆明樞紐連接昆明，向南通過(guò)擬建老撾鐵路經(jīng)瑯勃拉邦至萬(wàn)象，經(jīng)曼谷至新加坡，是泛亞鐵路通道的重要組成部分，也是“一帶一路”倡議的重要組成部分。

新平隧道位于玉溪市新平縣境內(nèi)，全長(zhǎng)14.835km，于2016 年4 月開(kāi)工建設(shè)，是玉磨鐵路全線控制性工程之一。由于揚(yáng)武-青龍廠大斷裂與新平隧道幾近平行且距離約200m，隧道洞身幾乎全部處于斷裂影響帶中，受多期次生斷裂及構(gòu)造影響，隧道圍巖節(jié)理裂隙極其發(fā)育，巖體破碎，風(fēng)化極為嚴(yán)重，穩(wěn)定性極差，施工過(guò)程中突水涌泥頻發(fā)，對(duì)隧道施工安全構(gòu)成極大的威脅。自開(kāi)工至今，隧道累計(jì)發(fā)生突水、涌泥（砂）28次，涌泥（砂）約6.4 萬(wàn)m3，單次最大涌突量達(dá)1 萬(wàn)m3，最大涌水量達(dá)1 175 m3/h；發(fā)生溜坍413 次，溜坍量達(dá)5.6 萬(wàn)m3。突泥涌水的頻率及規(guī)模都是國(guó)內(nèi)外隧道設(shè)計(jì)與施工中罕見(jiàn)的。此外，新平隧道軟巖變形明顯，施工期表現(xiàn)為：變形周期長(zhǎng)、數(shù)量大，最大沉降1 000mm，最大收斂650mm。

為克服上述技術(shù)困難，本文依托新平隧道建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)研究，對(duì)斷裂破碎帶含水體超前探測(cè)、超前預(yù)加固、軟巖大變形控制、帶仰拱一次開(kāi)挖以及銑挖法非爆開(kāi)挖等技術(shù)難題及其隧道修建技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，以期為同類隧道設(shè)計(jì)與施工提供參考。

1 工程概況

1.1 線路概況

新平隧道玉溪端接大開(kāi)門(mén)河雙線大橋，磨憨端接揚(yáng)武雙線中橋。隧道進(jìn)口里程為D1K46+285，出口里程為D1K61+120，全長(zhǎng)14 835m，最大埋深約578m。該隧道全部設(shè)計(jì)為雙線隧道，設(shè)計(jì)旅客列車(chē)行車(chē)速度目標(biāo)值為160km/h，采用彈性支撐塊式無(wú)砟軌道。

隧 道 內(nèi) 線 路 縱 坡 依 次 為0‰ （65m）、 12‰（600m）、 22.5‰ （9 750m）、 12‰ （700m）、 3‰（600m）、-9%（700m）、-20‰（2 420m）人字坡。隧道進(jìn)口端2 342.322m 位于R=6 004.3m 的右偏曲線上，出口端1 232.362m 位于R=4 004.334m 的右偏曲線上，其余1 126.316位于直線上。

1.2 施工方案

采用鉆爆法施工，結(jié)合新平隧道的洞身地形條件，設(shè)置1 座斜井、6 座橫洞總長(zhǎng)度4 569m 的輔助坑道輔助正洞施工，完成斜井和橫洞施工后，利用斜井和橫洞的工作面同時(shí)掘進(jìn)，輔助施工正洞（見(jiàn)圖1），各斜井和橫洞的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 新平隧道輔助坑道方案示意圖

表1 輔助坑道參數(shù)表

2 工程難點(diǎn)及特點(diǎn)

新平隧道區(qū)域山麓陡峭，溝谷縱橫，受多期地震影響，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，山體受斷裂切割，斷層破碎帶節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎；區(qū)內(nèi)也存在與隧道走向幾乎平行的斷裂，對(duì)隧道影響較大。新平隧道是Ⅰ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)隧道標(biāo)段所在區(qū)域?qū)侔Ю紊缴矫}。哀牢山是一個(gè)復(fù)雜的、頗具特色的構(gòu)造～變質(zhì)帶。哀牢山群中深變質(zhì)巖系屬揚(yáng)子地臺(tái)的結(jié)晶基底，于晚華力西～印支期逆沖推覆于西側(cè)淺變質(zhì)巖系上，哀牢山斷裂兩側(cè)巖石均強(qiáng)烈糜棱巖化，構(gòu)成一條寬達(dá)1 000～2 000m的糜棱巖～韌性剪切帶，總體為一套變質(zhì)砂巖、板巖、千枚巖、片巖夾結(jié)晶灰?guī)r、變質(zhì)火山巖和綠泥片巖等，形成一系列大小不等的構(gòu)造透鏡體。本標(biāo)段穿越的斷層還未穩(wěn)定，是活動(dòng)斷層，具有斷層深大及導(dǎo)熱特性。根據(jù)地質(zhì)資料和地勘調(diào)查，隧道附近發(fā)育許多未探明的次生斷裂和構(gòu)造，受斷層及構(gòu)造影響，隧道圍巖節(jié)理裂隙極其發(fā)育，巖體破碎，風(fēng)化極為嚴(yán)重，存在突泥涌水風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)施工安全構(gòu)成極大威脅。

2.1 隧道位于斷裂破碎帶中，突水涌泥災(zāi)害頻發(fā)

開(kāi)工至今，新平隧道累計(jì)發(fā)生突水、涌泥（砂）28 次，涌泥（砂）約6.4 萬(wàn)m3，單次最大涌突量達(dá)1 萬(wàn)m3，最大涌水量達(dá)1 175 m3/h，如圖1 所示。經(jīng)分析研究，造成隧道突水涌泥主要有兩方面原因，一是隧道處于斷裂破碎帶中，圍巖完整性差、巖體破碎且自穩(wěn)性極差；二是在隧道爆破和開(kāi)挖卸荷作用下，對(duì)圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)，造成構(gòu)造附近地下水涌出，隨著地下水水量聚集和攜帶能力加強(qiáng)，造成松散破碎巖體在地下水作用下失穩(wěn)并形成流體涌出，隧道穿越地質(zhì)構(gòu)造除了向斜是含水構(gòu)造，背斜及擠壓性逆斷層都是排水、隔水地質(zhì)構(gòu)造。由于施工擾動(dòng)影響，斷裂帶在一定范圍內(nèi)往往出現(xiàn)較強(qiáng)烈的附加切向應(yīng)力和圍壓變化，從而導(dǎo)致斷裂帶松弛、原有裂隙發(fā)展及新生裂隙產(chǎn)生與張開(kāi)，形成新的水力通道，導(dǎo)致突水涌泥的發(fā)生。由于無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)判隧道前方山體中的不可預(yù)見(jiàn)性次生斷裂構(gòu)造和富水囊狀構(gòu)造，極大地增加隧道施工中發(fā)生涌突的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 開(kāi)挖面巖體自穩(wěn)性差，容易發(fā)生溜坍

溜坍是開(kāi)挖面局部失穩(wěn)的表現(xiàn)。新平隧道施工過(guò)程中迄今為止發(fā)生不同程度的溜坍413 次，溜坍量達(dá)5.6 萬(wàn)m3。因巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，破碎、松散，層間黏結(jié)力差，加之隧道開(kāi)挖擾動(dòng)、荷載作用以及地下水作用，巖體因存在臨空面容易發(fā)生坍塌失穩(wěn)，發(fā)生不同程度的溜坍。統(tǒng)計(jì)分析表明，由于開(kāi)挖面巖體的完整性、膠結(jié)程度、風(fēng)化程度、地下水發(fā)育程度差異，新平隧道大多數(shù)溜坍發(fā)生在開(kāi)挖面上半斷面的左右拱腰處，開(kāi)挖面溜坍也成為發(fā)生突水涌泥的前兆。見(jiàn)圖2。

圖2 新平隧道開(kāi)挖面溜坍

2.3 軟巖大變形問(wèn)題

新平隧道圍巖主要巖性為前震旦系黑山組（Pt1hsf）板巖夾砂巖；富良棚組（Pt1f）凝灰?guī)r、板巖夾砂巖；大龍口組（Pt1d）灰?guī)r、白云巖夾板巖；三疊系上統(tǒng)干海子組（T3g）頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖。板巖為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)軟。砂巖、頁(yè)巖夾層為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，薄層夾中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)軟。受構(gòu)造影響，巖層擠壓變形嚴(yán)重，巖體極破碎，在地下水作用下容易出現(xiàn)軟化和泥化現(xiàn)象。

隧道開(kāi)挖引起的圍巖重分布應(yīng)力超過(guò)巖體強(qiáng)度，使原巖進(jìn)入塑性屈服狀態(tài)，稱為圍巖的擠出作用，擠出性巖體向隧道凈空擠入時(shí)并無(wú)明顯體積變化，而是緩慢發(fā)生變形［4-5］。新平隧道圍巖極度破碎、風(fēng)化程度高，圍巖自穩(wěn)能力極差，加之開(kāi)挖卸荷作用，使松動(dòng)圈內(nèi)圍巖出現(xiàn)典型的塑性流變特性，表現(xiàn)為隧道凈空收斂的位移隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)，隧道變形無(wú)法穩(wěn)定，最終導(dǎo)致初支侵限、開(kāi)裂變形等軟巖大變形問(wèn)題。見(jiàn)圖3。

圖3 初期支護(hù)系統(tǒng)變形

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)

（1）地質(zhì)調(diào)查法：根據(jù)隧道已有勘察資料、地表補(bǔ)充地質(zhì)資料、洞內(nèi)地質(zhì)資料、隧道開(kāi)挖工作面揭示的地質(zhì)素描，通過(guò)地質(zhì)作圖進(jìn)一步分析地層巖性、圍巖含水量變化趨勢(shì)，推測(cè)開(kāi)挖工作面前方可能揭示的地質(zhì)情況。

（2）地震波反射法：利用人工激發(fā)的地震波在不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特性來(lái)預(yù)報(bào)隧道開(kāi)挖工作面前方地質(zhì)情況。對(duì)掌子面前方100m 左右的構(gòu)造、節(jié)理裂隙密集帶、軟弱破碎、巖脈等在隧道內(nèi)的大概位置和規(guī)模進(jìn)行探測(cè)，初步判斷隧道軟弱破碎重點(diǎn)里程范圍，一般每100m 施作一次，當(dāng)有異常情況時(shí)適當(dāng)加密測(cè)試頻率，連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩次應(yīng)重疊10m以上。

（3）地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)：利用地質(zhì)雷達(dá)電磁波，在隧道開(kāi)挖工作面前方巖體中的傳播及反射，根據(jù)傳播速度和反射脈沖波走勢(shì)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。一般探測(cè)前方距離約10～30m，連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩次重疊長(zhǎng)度應(yīng)在5m以上。

（4）瞬變電磁法：適用于探測(cè)任何地層中存在的地下水體、斷層破碎帶、溶洞、溶隙、暗河等。每次預(yù)報(bào)距離采用60～100m，前后兩次搭接長(zhǎng)度不小于25m，由于測(cè)量線圈和發(fā)射線圈面積及匝數(shù)不同，致使前方存在不同深度盲區(qū)，盲區(qū)段落的數(shù)據(jù)不能參與資料解釋。

（5）超前鉆探法：在地質(zhì)調(diào)查法、物探法和原設(shè)計(jì)超前鉆探法（含超前地質(zhì)鉆孔、加深炮孔）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施的基礎(chǔ)上，采用超前鉆探法對(duì)發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)體、物探異常進(jìn)一步驗(yàn)證，確定掌子面前方不良地質(zhì)情況。

加深炮孔探測(cè)：利用在隧道開(kāi)挖工作面上鉆小孔徑淺孔獲取地質(zhì)信息的方法，掘進(jìn)中在每一循環(huán)鉆設(shè)炮孔時(shí)布設(shè)加深炮孔，鉆桿長(zhǎng)度為6m，較循環(huán)進(jìn)尺加深3m 以上作為探測(cè)孔，孔位布置及相關(guān)參數(shù)如“加深炮孔孔位布置表及示意圖”所示。當(dāng)有異常情況時(shí)，加密加深炮孔進(jìn)行探測(cè)，必要時(shí)應(yīng)增加徑向5m 探孔進(jìn)一步探測(cè)。

超前鉆孔探測(cè)：采用沖擊鉆和回轉(zhuǎn)取芯鉆，驗(yàn)證中近距離物探超前探測(cè)存在異常的地段，活動(dòng)斷裂帶超前探測(cè)長(zhǎng)度80～100m，搭接長(zhǎng)度不小于10m，其余地段超前探測(cè)長(zhǎng)度不小于30m，前后兩次搭接長(zhǎng)度不小于5m。鉆孔是否取巖芯根據(jù)不同地質(zhì)條件和探測(cè)目的確定。超前鉆探法孔位布置可參照“超前鉆探孔位布置表及示意圖”指導(dǎo)性意見(jiàn)執(zhí)行，當(dāng)受現(xiàn)場(chǎng)施工條件制約或局部出現(xiàn)夾泥、裂隙增多、含水量增大等特殊情況時(shí)，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整孔位位置。

3.2 超前預(yù)加固技術(shù)

防涌突應(yīng)以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)對(duì)突水突泥、掌子面失穩(wěn)進(jìn)行防范；防涌突治理按照“注漿加固、排水減壓”的原則，采取“注漿改良+加筋錨固+超前管棚”的方式處理，現(xiàn)場(chǎng)采取信息化注漿技術(shù)和專業(yè)化管理模式，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)突水突泥發(fā)生規(guī)模、部位，采取不同防突措施。

（1）掌子面前方為富水（斷層）破碎帶、軟弱夾層時(shí)，在保證掌子面穩(wěn)定巖盤(pán)不小于5m 的情況下處理措施如下（L 為富水（斷層）破碎帶、軟弱夾層在隧道縱向長(zhǎng)度）。

①L＜5m時(shí)：拱墻設(shè)置一環(huán)15m長(zhǎng)Φ89中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m 長(zhǎng)Φ42大外插角小導(dǎo)管。適當(dāng)增大預(yù)留變形量，掌子面采用8m 長(zhǎng)玻璃纖維錨桿加固，開(kāi)挖施工采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法（中上臺(tái)階預(yù)留核心土），掌子面上臺(tái)階采用噴C20 混凝土封閉；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，增設(shè)或加大鎖腳錨管，拱墻系統(tǒng)錨桿采用5m 長(zhǎng)Φ42 注漿小導(dǎo)管代替；隧道開(kāi)挖后，仰拱采用5m 長(zhǎng)Φ42 注漿小導(dǎo)管注漿加固隧道基底；襯砌采用加強(qiáng)襯砌。

②5m＜L＜10m：拱墻設(shè)置一環(huán)20m 長(zhǎng)Φ108 大管棚，間距0.4m，大管棚間隔設(shè)置4.5m 長(zhǎng)Φ42 大外插角小導(dǎo)管。適當(dāng)增大預(yù)留變形量，掌子面采用8m 長(zhǎng)玻璃纖維錨桿加固，開(kāi)挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法（中上臺(tái)階預(yù)留核心土），掌子面上臺(tái)階采用噴C20 混凝土封閉；型鋼鋼架采用I20b 或I22b，加密至0.6m/榀，增設(shè)或加大鎖腳錨管，拱墻系統(tǒng)錨桿采用5m 長(zhǎng)Φ42 注漿小導(dǎo)管代替；隧道開(kāi)挖后，仰拱采用5m 長(zhǎng)Φ42 注漿小導(dǎo)管注漿加固隧道基底；襯砌采用加強(qiáng)襯砌。

③L＞10m：掌子面穩(wěn)定巖盤(pán)不足時(shí)，掌子面上、中臺(tái)階設(shè)置封堵墻，開(kāi)挖輪廓線外5m 內(nèi)采用超前帷幕注漿，設(shè)置泄水孔集中引排地下水；拱墻超前支護(hù)采用Φ108 大管棚及局部超前小導(dǎo)管加強(qiáng)，超前管棚長(zhǎng)度不小于（L+10）m；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，開(kāi)挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法（中上臺(tái)階預(yù)留核心土）或CRD 法；注漿達(dá)不到要求時(shí)徑向補(bǔ)注漿加固地層；型鋼鋼架采用I20b或I22b，加密至0.6m/榀，增設(shè)或加大鎖腳錨管；襯砌采用加強(qiáng)襯砌。

（2）易發(fā)生突水涌泥不良地質(zhì)體位于掌子面拱部及拱部上方時(shí)，在保證掌子面穩(wěn)定巖盤(pán)不小于5m 的情況下處理措施如下（H為不良地質(zhì)體位于開(kāi)挖輪廓線外高度，h為開(kāi)挖輪廓線內(nèi)高度，b為不良地質(zhì)體寬度，B為隧道開(kāi)挖跨度，L為在隧道縱向長(zhǎng)度）。

①b/B＜1/2 且H＜3m、L＜5m 時(shí)：拱部設(shè)置一環(huán)15m 長(zhǎng)Φ76 中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m長(zhǎng)Φ42 大外插角小導(dǎo)管，每環(huán)47 根；適當(dāng)增大預(yù)留變形量；當(dāng)h＞0m 時(shí)，掌子面上臺(tái)階采用6m 長(zhǎng)玻璃纖維錨桿加固，再噴C20混凝土封閉；開(kāi)挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法（中上臺(tái)階預(yù)留核心土）；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，拱部系統(tǒng)錨桿采用4.5m 長(zhǎng)Φ42 注漿小導(dǎo)管代替。

②b/B＜1/2 且3m＜H＜5m、5m＜L＜10m 時(shí)：拱部設(shè)置一環(huán)20m 長(zhǎng)Φ89 中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m 長(zhǎng)Φ42 大外插角小導(dǎo)管，每環(huán)47 根；適當(dāng)增大預(yù)留變形量；當(dāng)0m＜h≤4m 時(shí)，掌子面上臺(tái)階采用8m 長(zhǎng)玻璃纖維錨桿加固，并噴C20混凝土封閉；當(dāng)h＞4m 時(shí)，掌子面上、中臺(tái)階采用8m 長(zhǎng)玻璃纖維錨桿加固，并噴C20混凝土封閉；開(kāi)挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法（中上臺(tái)階預(yù)留核心土）；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，拱部系統(tǒng)錨桿采用4.5m 長(zhǎng)Φ42 注漿小導(dǎo)管代替。

③b/B＞1/2 且H＞5m、L＞10m 時(shí)：掌子面穩(wěn)定巖盤(pán)不足，當(dāng)0m＜h≤4m 時(shí)，掌子面上臺(tái)階設(shè)置封堵墻，上臺(tái)階開(kāi)挖輪廓線外5m 范圍內(nèi)采用超前局部注漿，設(shè)置泄水孔集中引排地下水；當(dāng)h＞4m時(shí)，掌子面上、中臺(tái)階設(shè)置封堵墻，中、上臺(tái)階開(kāi)挖輪廓線外5m 范圍內(nèi)采用超前局部注漿，設(shè)置泄水孔集中引排地下水；不良地質(zhì)體與拱墻外緣線交點(diǎn)向外延伸2m 范圍超前支護(hù)采用Φ108 或Φ89 大管棚及局部超前小導(dǎo)管加強(qiáng)，超前管棚長(zhǎng)度不小于（L+10）m；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，開(kāi)挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法（中上臺(tái)階預(yù)留核心土）或CRD 法；注漿達(dá)不到要求時(shí)徑向補(bǔ)注漿加固地層；型鋼鋼架采用I20b 或者I22b，加密至0.6m/榀；襯砌加強(qiáng)襯砌。

（3）易發(fā)生突水涌泥不良地質(zhì)體位于掌子面邊墻時(shí)，在保證掌子面穩(wěn)定巖盤(pán)不小于5m 的情況下處理措施如下（b為不良地質(zhì)體寬度，L為在隧道縱向長(zhǎng)度）。

①b＜3、L＜5m 時(shí)：?jiǎn)蝹?cè)邊墻及拱部設(shè)置一環(huán)15m長(zhǎng)Φ76 中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m 長(zhǎng)Φ 42 大外插角小導(dǎo)管；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，掌子面一側(cè)采用8m 長(zhǎng)玻璃纖維錨桿加固，開(kāi)挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法（中上臺(tái)階預(yù)留核心土），掌子面一側(cè)噴C20混凝土封閉；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，加大或增設(shè)鎖腳錨管，單側(cè)拱部及邊墻系統(tǒng)錨桿采用4.5m長(zhǎng)Φ42注漿小導(dǎo)管代替。

②3m＜b＜5m、5m＜L＜10m 時(shí)：?jiǎn)蝹?cè)邊墻及拱部設(shè)置一環(huán)20m 長(zhǎng)Φ89 中管棚，間距0.4m，中管棚間隔設(shè)置4.5m 長(zhǎng)Φ42 大外插角小導(dǎo)管；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，掌子面一側(cè)采用8m 長(zhǎng)玻璃纖維錨桿加固，開(kāi)挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法（中上臺(tái)階預(yù)留核心土），掌子面一側(cè)采用噴C20混凝土封閉；型鋼鋼架采用I20b，加密至0.6m/榀，加大或增設(shè)鎖腳錨管，單側(cè)拱部及邊墻系統(tǒng)錨桿采用4.5m長(zhǎng)Φ42注漿小導(dǎo)管代替。

③b＞5m、L＞10m 時(shí)：掌子面穩(wěn)定巖盤(pán)不足時(shí)，掌子面設(shè)置封堵墻，單側(cè)拱墻開(kāi)挖輪廓線外5m 范圍內(nèi)采用超前局部注漿，設(shè)置泄水孔集中引排地下水；不良地質(zhì)體側(cè)拱墻超前支護(hù)采用Φ108 或Φ89 大管棚及局部超前小導(dǎo)管加強(qiáng)，超前管棚長(zhǎng)度不小于（L+10）m；適當(dāng)增大預(yù)留變形量，開(kāi)挖采用三臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法（中上臺(tái)階預(yù)留核心土）或CRD 法；注漿達(dá)不到要求時(shí)徑向補(bǔ)注漿加固地層；型鋼鋼架采用I20b 或I22b，加密至0.6m/榀；襯砌采用加強(qiáng)襯砌。

（4）易發(fā)生突水涌泥不良地質(zhì)體位于掌子面下方或仰拱以下時(shí)處理措施如下（h 為不良地質(zhì)體在開(kāi)仰拱挖輪廓線外高度）。

①h＜3m 時(shí)，仰拱開(kāi)挖完鋼架封閉成環(huán)后，采用4.5m 長(zhǎng)Φ42 注漿小導(dǎo)管對(duì)隧道基底注漿加固，加大或增設(shè)鋼架鎖腳。

②h＞3m 時(shí)，仰拱開(kāi)挖完鋼架封閉成環(huán)后，邊墻基底采用8m長(zhǎng)、仰拱下采用5m長(zhǎng)Φ76鋼管樁對(duì)隧道基底注漿加固，加大或增設(shè)鋼架鎖腳。

3.3 帶仰拱一次非爆開(kāi)挖技術(shù)

針對(duì)新平隧道圍巖軟弱破碎、變形大及施工效率低的問(wèn)題。采用三臺(tái)階（預(yù)留核心土）帶仰拱一次開(kāi)挖施工工法，三臺(tái)階（預(yù)留核心土）帶仰拱一次開(kāi)挖工法能及時(shí)將仰拱初支封閉成環(huán)，拱頂下沉和周邊收斂趨于穩(wěn)定，累計(jì)變形量明顯減少，解決了傳統(tǒng)施工工法仰拱初支成環(huán)時(shí)間長(zhǎng)、持續(xù)變形不可控及變形大的難題。

3.3.1 工法原理

仰拱與上、中、下臺(tái)階同步開(kāi)挖、出碴、施做初期支護(hù)，縮短了掌子面與仰拱端頭的距離，促進(jìn)初支結(jié)構(gòu)快速封閉成環(huán)，保證了施工安全步距，避免了仰拱與掌子面分部開(kāi)挖相互干擾，提高了仰拱開(kāi)挖進(jìn)度。仰拱初支混凝土施工完成后采用洞碴回填以滿足掌子面施工的行車(chē)需求，待施作仰拱襯砌與填充時(shí)再以人工配合機(jī)械清除洞碴。

3.3.2 施工工序

上臺(tái)階銑挖、修路、初噴、扒碴；上臺(tái)階立拱、打超前、施作鎖腳，同步中臺(tái)階開(kāi)挖、立拱、噴漿，下臺(tái)階出碴、開(kāi)挖、立拱、噴漿，仰拱開(kāi)挖、立拱、噴漿、修路；上臺(tái)階退臺(tái)架，同步中下臺(tái)階噴漿后機(jī)械手行至上臺(tái)階噴漿。

3.3.3 作業(yè)空間要求

（1）為滿足機(jī)械施工效率及施工作業(yè)空間要求，在仰拱初支緊跟掌子面的前提下，根據(jù)設(shè)備種類和型號(hào)，棧橋引橋端頭距離掌子面宜保持在30～50m左右。

（2）以非爆破開(kāi)挖為例，上臺(tái)階主要考慮銑挖機(jī)作業(yè)半徑及作業(yè)效率，并考慮立拱過(guò)程中下臺(tái)階出碴量盡量少，以滿足立拱和出碴平行作業(yè)，提高濕噴機(jī)械手作業(yè)效率，上臺(tái)階高度為4.5m；中、下臺(tái)階（帶仰拱）考慮立拱架操作方便，其臺(tái)階高度不宜過(guò)高，可免去繁瑣的機(jī)械運(yùn)輸、吊裝、定位、調(diào)整等工序。高度分別為3.2m、4.5m。

（3）上、中臺(tái)階長(zhǎng)度的選擇考慮施工作業(yè)空間、開(kāi)挖后機(jī)械扒碴效率，濕噴機(jī)械手停放位置及臂長(zhǎng)等因素，確定上臺(tái)階長(zhǎng)度均為3～5m，預(yù)留核心土?xí)r為4～8m，中臺(tái)階長(zhǎng)度3～5m （濕噴機(jī)械手車(chē)身長(zhǎng)度8.1m），下臺(tái)階至仰拱棧橋端頭根據(jù)機(jī)械裝碴作業(yè)空間與安全步距宜控制在30m以內(nèi)，保證機(jī)械裝碴、濕噴機(jī)械手有充足的操作空間。同一臺(tái)階左右側(cè)錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖，杜絕鋼架同時(shí)懸空。

3.3.4 三臺(tái)階帶仰拱一次開(kāi)挖工序流程

開(kāi)挖支護(hù)工序管控的核心是組織上、中、下及仰拱平行作業(yè)。平行作業(yè)的開(kāi)展對(duì)工序掌控要求高，應(yīng)對(duì)開(kāi)挖支護(hù)工序進(jìn)行精細(xì)化的管理，主要施工組織如下：

（1）銑挖機(jī)上臺(tái)階開(kāi)挖，利用銑挖頭扒碴至中下臺(tái)階。（2）上臺(tái)銑挖、初噴完成后，將初期支護(hù)所需材料運(yùn)至上臺(tái)階，開(kāi)始立拱，中、下臺(tái)階及仰拱繼續(xù)銑挖，利用裝載機(jī)在后方進(jìn)行出碴。（3）中、下臺(tái)階出碴完成進(jìn)行立拱，同步仰拱開(kāi)挖。（4）仰拱立拱，上、中、下臺(tái)階施作鎖腳及超前支護(hù)。（5）機(jī)械手進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)行仰拱噴混凝土封閉。（6）回填洞碴并修路至上臺(tái)階；上臺(tái)階退出臺(tái)架，機(jī)械手由下臺(tái)階至上臺(tái)階進(jìn)行噴漿作業(yè)。（7）噴漿完成后進(jìn)臺(tái)架，恢復(fù)下臺(tái)階及仰拱開(kāi)挖面，進(jìn)入下一循環(huán)。

4 結(jié)論

（1）采用綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，規(guī)避了單項(xiàng)地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)無(wú)法有效論證的弊端，實(shí)現(xiàn)了物探與鉆探的相互論證，能更準(zhǔn)確地探明前方地質(zhì)情況，為隧道突泥涌水風(fēng)險(xiǎn)判別提供詳實(shí)依據(jù)和安全保障。

（2）根據(jù)新平隧道斷裂破碎帶的地層特點(diǎn)，制定了超前帷幕注漿、超前局部注漿、超前周邊注漿及有水、無(wú)水段的注漿方式。避免注漿方式單一、針對(duì)性不強(qiáng)和降低施工投入，保證了施工質(zhì)量。

（3）通過(guò)支護(hù)參數(shù)比選、優(yōu)化計(jì)算分析，通過(guò)大管棚注漿加固圍巖、采用I22b 型鋼鋼架及Φ76 大鎖腳加強(qiáng)支護(hù)，有效控制隧道圍巖變形，支護(hù)結(jié)構(gòu)更安全。

（4）通過(guò)采用帶仰拱一次非爆開(kāi)挖技術(shù)，更有效控制圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工變形，使初期支護(hù)結(jié)構(gòu)盡早封閉成環(huán)，形成完整承載結(jié)構(gòu)體系，更有利于控制斷面的前期變形，且使初支結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布更趨于合理，保障了隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（5）采用銑挖法非爆開(kāi)挖技術(shù)進(jìn)行軟巖隧道開(kāi)挖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，不易造成大面積變形和局部溜坍；同時(shí)銑挖法定位準(zhǔn)確，便于控制超欠挖，實(shí)現(xiàn)隧道輪廓的精確成型，具有簡(jiǎn)便、快速、精確的特點(diǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析，銑挖法循環(huán)工序時(shí)間為95min，平均施工工效達(dá)34m3/h。實(shí)踐表明，銑挖法是一種安全經(jīng)濟(jì)的比較適合軟巖隧道開(kāi)挖的方法。

（6）管控措施有效落地，實(shí)現(xiàn)最短時(shí)間內(nèi)對(duì)已開(kāi)挖面噴混凝土封閉，降低裸露圍巖風(fēng)化引發(fā)的突泥涌水及溜坍變形，有效提升了施工效率。

（7）針對(duì)新平隧道斷裂破碎帶軟弱圍巖，通過(guò)采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、預(yù)注漿加固、監(jiān)控量測(cè)、專業(yè)化施工等措施，各工序以“防突、控變、防塌方”為目的，實(shí)現(xiàn)了Ⅰ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)隧道施工的安全、高效、順利的建設(shè)目標(biāo)。