白秀峰

(湖北工業(yè)大學，湖北武漢 430068)

1 工程概況

成貴鐵路將軍山隧道進口里程D1K388+293，出口里程D1K390+325，全長2 032 m。隧道為19.3‰的單面上坡，設計時速為250 km/h采用臺階法+臨時橫撐施工方法進行開挖施工。隧道處于淺埋地段，D1K390+300～D1K390+275段最大埋深11.48 m，最小埋深為3.14 m。圍巖為屬Ⅳ級軟石，巖體受風化易剝落，遇水易軟化變形，圍巖含水量較高（經(jīng)試驗測定，含水率高達26.3%），力學性質(zhì)較差。隧道內(nèi)滲水主要為地表裂隙水，受降雨影響大。

2 現(xiàn)場施工及監(jiān)控量測的情況[1,2]

2.1 施工方法

將軍山隧道出口采用三臺階法施工。

（1）洞內(nèi)拱頂下沉情況

出口洞內(nèi)布置 3個斷面（D1K390+295、D1K390+290、D1K390+285）。由于天降暴雨，4 月21日突發(fā)沉降14 mm，截至5月9日，D1K390+295拱頂下沉累計157 mm；D1K390+290拱頂下沉累計129 mm；D1K390+285拱頂下沉累計102 mm。從監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析，上臺階開挖期間（未施作臨時仰拱）拱頂沉降約10 cm，中臺階開挖并施作臨時仰拱過程中拱頂沉降約5 cm。

（2）地表下沉情況

洞外地表共設置5個斷面，每5 m一個斷面，每斷面布置9個測點。截止2015年05月09日，295-05測點累計下沉131.4mm，日下沉最大值14mm；290-05累計下沉155 mm，日下沉最大值16 mm；285-05累計下沉129 mm，日下沉最大值14 mm；280-05累計下沉41 mm，日下沉最大值5 mm。

2.2 隧道下沉原因分析

經(jīng)過對現(xiàn)場情況勘察及相關的調(diào)查，造成隧道地表及隧道拱部下沉的原因是多方面的，它既與圍巖本身的強度和地質(zhì)構(gòu)造有關，也與施工時天氣情況有關。主要有以下幾點：

（1）圍巖為全風化頁巖含水量較高，力學性質(zhì)較差，遇水成泥狀。

（2）隧道洞口段最大埋深為11.48 m，最小埋深為3.14 m。

（3）隧道出口施工期間為雨季。

（4）現(xiàn)場正在采取三臺階加臨時仰拱法對隧道上半斷面開挖及支護，由于場地限制和上臺階施工斷面較小的原因，上臺階未能及時封閉成環(huán)。

（5）洞口明洞段在暗洞工程未封閉成環(huán)前已落底施作完成明洞仰拱工程，造成暗洞工程前緣臨空，不利于洞口段圍巖穩(wěn)定。

3 現(xiàn)場應對處理措施[3]

結(jié)合隧道洞口段地層巖性及現(xiàn)狀，若不及時處理，后期可能造成隧道大面積侵限，為了避免出現(xiàn)因為侵限而換拱的情況，經(jīng)建設單位、設計單位、監(jiān)理單位、咨詢單位、施工單位幾方現(xiàn)場會勘后，確認對洞口段采取一系列加固處理措施，現(xiàn)場根據(jù)處理措施詳細施作情況如下：

（1）地表及邊仰坡處理，洞頂截水天溝裂紋處采用2 cm厚M20砂漿進行封閉，并對邊仰坡用塑料布進行覆蓋，見圖1。

（2）現(xiàn)場對洞口段立即采取土石反壓回填，并用機械設備碾壓密實，見圖2。

（3）對D1K390+300～+290段施作臨時I18豎撐，縱向間距0.6 m，并采用鋼墊板固定，同時采用2根φ60鋼花管固定豎撐，鋼花管垂直于上臺階加固，每根長8 m，見圖3。

圖1 地表及邊仰坡處理

圖2 土石反壓回填

圖3 臨時I18豎撐

（4）5月1日～5月13日，為控制隧道整體下沉量，洞內(nèi)采用I18型鋼鋼架將鋼架縱向連接，同時加密縱向連接鋼筋，環(huán)向間距0.5 m。期間共打設136根φ76鎖腳錨管，并注漿加固，每個拱腳接頭各增設2根，同時于鋼架之間每隔0.2 m施作1根鎖腳錨管，錨管每根長8 m，打設角度按與水平線呈65°夾角斜向下打設，并注水泥漿加固，與縱向連接鋼架形成整體。

（5）施作D1K390+300～+286.8段臨時仰拱，臨時仰拱施作完成后做到了及時封閉成環(huán)，見圖4。

圖4 臨時仰拱

（6）采用192根φ42小導管替代拱部系統(tǒng)錨桿對拱部圍巖進行注漿加固，逐段注漿，小導管每根長5 m，見圖5。

圖5 拱部圍巖進行注漿加固

（7）對掌子面前方采用φ42超前小導管補注漿，加固前方拱部圍巖，小導管環(huán)向間距0.4 m。每根長4 m。縱向間距2.4 m，見圖6。

（8）對洞口D1K390+315～+286段反壓回填洞渣，回填至導向墻基礎底齊平，碾壓密實，回填長度為洞內(nèi)13 m，洞外25 m。為進一步強化洞內(nèi)支護體系對洞口段5.0 m范圍內(nèi)兩側(cè)增加I18臨時豎撐，兩側(cè)I18臨時豎撐距中心線3.0 m，豎撐中部用I16與中臺階已加固的縱向I18連接牢固，増強豎撐支撐強度，豎撐0.6 m/榀，見圖7。

圖6 超前小導管補注漿

圖7 反壓回填洞渣

（9）回填完成后，護住導向墻兩側(cè)基礎，在導向墻基礎左側(cè)外緣施做樁徑1.25 m的鉆孔樁1根；右側(cè)外緣施工樁徑1.25 m的鉆孔樁2根，嵌入巖層2.0 m，樁頂施工至導向墻擴大基礎底。樁頂1 m往下施作1.0 m高牛腿與樁基成整體，并伸入導向墻擴大基礎內(nèi)0.8 m，托住導向墻防止下沉。再把導向墻擴大基礎內(nèi)鋼筋鑿出20 cm，焊接接長與樁頂鋼筋形成骨架，立模澆筑C30混凝土與導向墻擴大基礎形成整體，有效阻止導向墻下沉。

（10）對洞口D1K300+300～+290.4段下臺階進行分步開挖，下臺階開挖采用機械+人工法進行施工，施工過程中遵循“隨挖、隨接、隨噴”的原則，盡快施工仰拱，確保鋼拱架盡快成環(huán)及封閉。下臺階拱架每榀增加4根Φ76的鎖腳錨管，每根長8.0 m，與水平夾角45°，并注漿加固。施工過程中加大監(jiān)控量測頻率，將監(jiān)控量測數(shù)據(jù)結(jié)果及時反饋到施工現(xiàn)場，見圖8。

圖8 下臺階進行分步開挖

4 加固處理技術措施取得的效果[4]

從圍巖監(jiān)控量測累計數(shù)據(jù)與洞內(nèi)加固處理技術措施時間關系表可以看出，由于天氣降雨，隧道拱頂下沉及地表下沉數(shù)據(jù)較大。自4月29日現(xiàn)場開始實施加固處理，進行反壓回填，施作豎向支撐和鎖腳錨管期間共下沉25 mm，拱頂下沉量已經(jīng)有明顯的減緩趨；加固處理技術措施完成期間共下沉1 mm，基本已經(jīng)趨于穩(wěn)定；開挖下臺階和施作仰拱及填充的過程中，拱頂累計下沉量為-2 mm，視為測量誤差，基本達到了“零沉降”的效果。由圖9可以看出，將軍山出口加固處理技術措施可以說是立竿見影，行之有效。

5 總結(jié)與探討

在對將軍山隧道出口D1K390+300～+290淺埋、軟弱破碎段進行加固處理并施作二襯后，主要總結(jié)為以下施工理念：

（1）淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段總體施工理念為：管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測、速反饋。

（2）淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)段隧道施工初期支護預留變形量為15 cm，現(xiàn)場預留25 cm仍不能滿足變形需要，由此可見，類似地質(zhì)的隧道施工，預留變形量可提高到50 cm以上，允許初期支護有一定程度的變形后進行支護。

圖9 隧道拱頂下沉及地表下沉

（3）隧道監(jiān)控量測為非常關鍵的措施，監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)結(jié)果直接反饋指導現(xiàn)場施工，如現(xiàn)場監(jiān)控量測未能及時發(fā)現(xiàn)隧道下沉變化并反饋現(xiàn)場，將會造成更大的經(jīng)濟損失。

（4）對于淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段必須選擇安全有效的開挖方法，確保施工安全；在后續(xù)的施工過程中，做到優(yōu)化爆破方式及參數(shù)，特別對于孤石的爆破方式，宜局部采用預裂爆破，不得整體移除，避免形成大的臨空面。開挖后，現(xiàn)場要及時對拱部進行噴砼封閉，特別是對超挖部位，噴砼回填密實，避免巖體軟化脫落，引起地表沉降。

（5）由于圍巖巖體受風化易剝落，遇水易軟化變形，圍巖含水量較高，力學性質(zhì)較差。因此必須要求臨時仰拱、仰拱、二襯施作的時間、步距盡可能的短。

（6）規(guī)范要求二襯施工應在初支穩(wěn)定后進行，但對于淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段由于圍巖自穩(wěn)能力較差，因此洞內(nèi)在采取加固措施穩(wěn)定變形后，可以提前施作二襯，給圍巖強有力的受力支持，達到控制圍巖變形，避免因變形過大引起圍巖失穩(wěn)和侵限現(xiàn)象。

6 結(jié)語

當隧道處于淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段時，經(jīng)常會發(fā)生隧道拱部下沉、地表下沉的地質(zhì)災害，這也是許多類似地質(zhì)隧道的共同問題。將軍山隧道出口在通過淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段時，通過監(jiān)控量測及時反饋的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析了隧道拱頂下沉、地表下沉的原因?，F(xiàn)場通過增加豎向支撐、鎖腳錨管、小導管注漿加固、洞口增加支撐樁等一系列加強處理措施，構(gòu)建了新的支護體系，有效地控制了拱頂下沉、地表下沉；通過及時施作洞口段二襯，避免了洞口淺埋、軟弱破碎富水地質(zhì)地段圍巖失穩(wěn)和結(jié)構(gòu)限界侵限等情況的發(fā)生。將軍山隧道出口加固處理工作為施工類似地質(zhì)的隧道積累了寶貴的經(jīng)驗，也起到了很好的借鑒作用。

[1]TZ204-2008,鐵路隧道工程施工技術指南[S].

[2]蹤敬良.合福高速鐵路軟弱富水淺埋隧道設計技術及工程實例分析[J].交通建設與管理,2015(6)：264-266.

[3]趙歡.城市淺埋軟弱圍巖地鐵隧道施工引起的地表沉降及控制研究[D].重慶：重慶交通大學,2014.

[4]王建平.水平旋噴樁在鐵路隧道淺埋軟弱富水圍巖加固中的應用[J].科技風,2011(1)：140-141.