雅泸路泥巴山隧道变形段施工技术探讨

陈雷　杨庆国

[摘要]本文介绍了雅泸高速公路C7合同段泥巴山隧道（即大相岭隧道）软弱围岩挤压变形控制施工技术，由于施工中采用了有效的支护技术、开挖顺序、超前地质预报和积极的围岩量测手段，避免了因围岩挤压发生的变形侵限及塌方，此文可向同类型围岩施工提供一些经验。

[关键词]支护手段；围岩变形；超前地质预报；监控量测。

随着长大隧道在高速公路设计中的广泛应用，各种不良地质构造给隧道施工造成的难题也日益增多，而隧道变形地质地段是其中常见的一种，在变形段施工中，屡屡发生隧道坍塌事故，造成不良后果，因此，解决隧道在变形段施工中的难点是一个突出问题。

一、工程概况：

泥巴山隧道左洞全长9962米，右洞全长10007米，c7合同段隧道出口部分左洞长5116米，右洞5130米。施工时从出口进洞，为上坡施工。

泥巴山隧道地层岩性复杂，隧区围岩为火山碎屑岩和火山熔岩为主，隧道出口附近少量分布有陆源碎屑岩和碳酸盐岩。岩质坚硬，断裂构造发育，构造节理以陡倾角为主，NW向为主。除主要节理外，隧道中与主断裂节理产状相近的次级断裂也较发育，在与线路近于平行的勘察线上，每间隔50-150m就分布一条。影响带宽约1-2米。隧址围岩赋存裂隙水和空隙水。泥巴山隧道的不良地质主要有岩爆、断层破碎带、涌水、大变形、高地温、岩溶。围岩以Iv、v级围岩为占据较多。

二、大变形地质简介：

泥巴山隧道穿过的几条规模较大的断层，其岩体大多数成碎裂状，隐含裂隙发育，局部呈网状，造成岩体整体完整程度不高，故从断裂特征上分析认为，泥巴山隧道具有大变形的条件，而根据设计资料和现场施工情况看，本合同段的大变形段主要受以下两条断层带影响：

（一）FW6断层：

FW6断层为物探所揭示并被钻探所证实。物探揭示Fw6为宽约130m的异常带。工可阶段所布置的钻孔AZK3正好位于此异常带内，钻孔揭示石质较松软，易击碎，裂隙密集而杂乱，岩芯极破碎，多呈3-7cm的碎块状。

（二）F7断层：

F7断层是隧道区的一条重要构造，是金坪向斜和大相岭背斜的分界，它控制着大相岭背斜的构造形态。断层沿下震旦统苏雄组火山岩和上震旦统沉积岩的薄弱面附近发育，具有一定的顺层断层特征和性质。断层沿走向和倾向有强烈的舒缓波状，总体呈近NNW走向，断面倾向NE，倾角50-70°。在隧道穿越段，地表为宽缓的负地形，除受开建桥组火山沉积岩岩性影响外，F7断层影响造成岩体破碎易于风化剥蚀也是重要因素。

三、隧道大变形段施工措施

（一）施工方案：

泥巴山隧道大变形段围岩破碎，稳定性极差，开挖后极易失稳坍塌，不仅存在施工上的干扰，也存在对地层扰动的相互影响和叠加，因此依据隧道断面尺寸，围岩地质情况，确定科学的开挖方法和支护参数，合理安排各个工序，控制隧道挤压变形，确保隧道开挖掘进不受较大的影响是施工的关键。

根据隧道开挖揭露的地质条件，结合以往隧道的施工经验，参照理论分析和模型试验成果，挤压变形段（V中变）总体施工方案为：超前地质预报和超前探孔相结合（超掌子面6米以上）分析围岩情况及水量大小，采用“三台阶七步流水开挖法”施工并预留核心土，辅助工法采用超前小导管和径向小导管注双液浆，系统锚杆采用8米自进式中空锚杆支护并及时封闭仰拱。小导管超前注浆加固范围为拱部120°。该段施工时总体遵循：“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则。

采用“三台阶七步流水开挖法”，综合考虑机械施工作业空间、便于支护作业和确保施工安全，上导开挖高度3.6米，中导3.5米，下导2.9米。上、中、下台阶总长度控制在15米之内，每循环进尺控制在0.6米。开挖顺序为：超前地质预报——超前小导管支护——上、中、下台阶同时爆破——初喷混凝土、打锚杆、挂网——立钢拱架喷锚一开挖仰拱打锚杆、立拱架——浇注仰拱、填充——二次衬砌。

（二）施工方法

1.施工支护

大变形段的隧道围岩极破碎，围岩自稳性较差，因此，采用工法为“三台阶七步开挖”法。施工顺序是：第一步：拱顶在超前小导管的“保护下”将传统的上导坑改为弧形导坑，循环进尺0.6米，开挖结束后打径向锚杆，网喷4cm砼，架设工字钢架再喷锚，形成较稳定的承载拱；第二、三步：在拱顶承载拱的支持下，分段开挖边墙，以一定的时间差先后按同样的方法进行支护，使同一断面钢拱架在拱脚处暴露的开挖面仅限于一侧；第四步：挖中部核心土；第五、六步：在已完成边墙支护后，分段左右开挖边墙下部，以一定的时间差作边墙下部支护；第七步：下台阶核心土及仰拱开挖，做仰拱初期支护，衬砌砼紧跟。

三台阶总长度不大于15米，根据围岩情况采用小药量掏槽爆破，周边人工修整或风镐直接开挖。初期支护施工中，锚杆钻孔方向与初期支护面垂直。喷射混凝土采用钢纤维混凝土，喷射混凝土应分段、分片、分层进行，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，多水处先行注双液浆堵水或安放排水管将水排出。仰拱距掌子面下导距离控制在25米之内，衬砌距掌子面下导距离控制在60米之内，这样既可以保证已开挖洞段的稳定性，有效发挥围岩的自承能力，同时又限制围岩发生松动，使二次衬砌承受不必要的松动压力，保证隧道安全。

2.钢拱架变形的预防和处理

大变形段围岩极不稳定，易出现拱顶和边墙拱架变形的情况。为了保证围岩的稳定，边墙拱架变形时采用增加8米自进式锚杆加固并注浆，梅花型布置。拱顶拱架变形采用增加支护参数，在原有拱架中间再架设1榀拱架，打系统锚杆，再进行混凝土的喷射，减轻了既有拱架的变形。以上初支增加支护参数后，及时进行仰拱和衬砌的施工，保证施工安全。

（三）超前地质预报及围岩量测：

为了动态的监控整个施工过程，施工组织设计强调必须在施工时做好超前地质预报工作。超前地质预报内容主要包括：

1.预测、预报地质条件变化及其对施工的影响。

2.断层或不稳定岩层预测、预报。

3.涌水（涌水地点、涌水量大小、地下水泥砂含量等）预测、预报。

4.其它不良地质状况预测、预报。

泥巴山隧道主要采用TSP、瞬变电磁仪法及超前钻孔三种方法进行超前地质预报，预报成果显示，变形段的围岩破碎不均，岩体完整性较差，风化严重，含水量大，易受地下水的不良作用，据施工过程中揭示的地质情况显示，地质预测准确率达到了85%，有效地为隧道施工探明地质情况，为施工方法和结构参数的确定提供了准确依据，避免了由于变形可能产生的安全事故发生，确保了施工顺利进行。

（四）围岩量测

根据施工情况，每5米布设一组变形观测断面，进行跟踪施工的实时变形观测，并将观测结果及时反馈到施工中，根据反馈信息调整开挖方案和支护参数。

根据以上监测结果，初期支护闭合后所有的变形均在设计要求范围之内。从施工角度分析，及时施做仰拱、二次衬砌闭合成环，是抑制变形、确保安全的关键。

（五）施工中应注意事项：

隧道穿越软弱变形段施工时，应注意以下几点：

1.采用三台阶法施工，台阶长度不超过5米，三台阶长度以不大于15米为宜；

2.尽量减少工序间相互干扰，使各工序平行作业，缩短施工时间，加快进度；

3.超前支护必须严格按照设计方案到位；

4.自进式长锚杆主动约束洞周变形；

5.仰拱和衬砌必须紧跟掌子面，仰拱距掌子面距离不得大于25米，必要时跟至下台阶，衬砌与掌子面距离控制在70米以内。

通过采取以上措施，有效地控制了围岩-支护体系的变形，保证了隧道结构体系的稳定和施工安全。

结论：

变形段围岩隧道的施工，关键在于超前支护和侧向软岩加固注浆的控制，施工时还要特别注意开挖支护的时效性和超前预报、监控量测的信息反馈，及时调整支护参数，仰拱、衬砌及时施做，尽早成环，约束围岩变形。从施工情况分析，变形段初期支护及二衬稳定，变形在允许范围之内，变形段施工月进度达到90米，由此可见，上述的施工方案是科学、合理的。

参考文献

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[2]徐则民，黄润秋.深埋特长隧道及其施工地质灾害[M].成都：西南交通大学出版社，2000.

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