摘要：本文通过何里隧道地质不良段施工方案，阐述了山岭隧道地质不良段钻爆法安全快速施工的基本思路。优先选用成本相对较低的超前短管注浆、超前砂浆锚杆及格栅钢拱架配合其他一系列支护方式的强支护体系方案，对以较低成本安全快速施工隧道地质不良段具有一定的参考及指导意义。
关键词：隧道；断层；地质不良段；快速施工
一、工程概况
何里隧道是义乌市东河至萧皇塘公路工程的一条双车道隧道，全长2453m。当隧道开挖至断层破碎带时，施工单位提出以“早预报、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”为指导、拱部采用φ22mm超前砂浆锚杆（围岩松散段采用φ42mm超前短管注浆加固）、初期支护为格栅钢拱架+加密系统锚杆+双层钢筋网片+喷射砼（围岩松散段采用C25喷射钢纤维砼初喷）的支护体系加强防护，加强预报及量测，根据反馈数据信息，评测围岩的稳定状态与支护体系的可靠性，及时调整开挖方法及支护方式。在何里隧道有两条较大断层贯穿洞身，该断层破碎带施工中发生了十二次坍塌及多处涌水，由于施工方案合理、支护及时，防止了大塌方的发生，保证了施工安全和快速开挖支护，节约了施工成本。
二、地质条件
何里隧道所经两段断层破碎带节理与构造裂隙发育，岩体破碎，节理面充填泥质，沿节理面渗漏水严重，多处有突水，围岩整体性差，开挖后自稳性差。
三、施工要点
1、何里隧道地质不良段施工严格遵循新奥法施工原理，采用预加固、预支护措施，使开挖面不塌、少塌，充分利用加固后围岩的承载能力，使初期支护和原围岩形成整体支护体系，共同受力。根据掌子面围岩情况，合理选用预加固、预支护等防坍处理措施，开挖前保证掌子面围岩具有一定的自稳能力、减少坍塌，是保证安全快速施工地质不良段、降低成本的技术关键。
2、在隧道通过破碎带、岩爆等特殊地层时，采用辅助方法进行施工，经常观察围岩和地下水的变异情况，量测支护、衬砌的受力情况，注意地形、地貌的变化，防止突然事故的发生。如有险情，立即分析情况并采取措施，迅速处理。渗漏水地段先治水，当开挖面自稳性很差，难以开挖成形时，在清除危石后尽快在开挖面上喷射厚度不小于5cm的砼护面，必要时在开挖轮廓线处和开挖面上打设超前锚杆、超前小导管等进行预支护。锚喷支护完成后仍不能提供足够的支护能力时，及时设置钢架支撑，加强支护。特殊地质地段施工中不宜采取全断面开挖时，采用构件支撑进行台阶法或导坑法分部开挖。临时支撑要有足够的强度和刚度，能承受开挖后的围岩压力。围岩出现底部压力，产生底鼓现象或可能产生沉陷时加设底梁或施做临时仰拱。当围岩极为松软破碎时先护后挖，采取压注水泥砂浆或化学浆液进行加固处理。
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四、几种施工方法简述
1、超前地质预报
超前地质预报分为施工方案设计、施工组织安排服务的施工前预测和服务于施工过程中的施工地质预报。
何里隧道配备专门的地质工程师在施工中严密观测围岩的开挖情况，通过探测手段，预测开挖工作面前几米、几十米至几百米的围岩工程地质和水文地质条件，结合掘进中地质条件的变化，及时提出预报，以便有准备地做好各种预防和施工措施。当前方地质出现变化迹象或接近围岩分界线时，采用地质雷达、超前小导坑、超前探孔等方法探明隧道的工程地质和水文地质情况，合理确定开挖支护方案。
何里隧道采用TSP超前地质预报系统、工作面钻探测孔、工作面地质素描为主，结合地质雷达等手段对岩体特征、隧道涌水变化情况等作地质超前预报。利用TSP超前地质预报系统可以比较准确的预报工作面前方100～300米范围内断层破碎带、软弱岩层、溶洞和富水情况。经对多座长大隧道进行超前地质探测，预报结果与开挖实际基本吻合。
2、监控量测
监控量测是新奥法施工的一个重要、必要环节，是监控设计施工是否合理、预防塌方、保证施工安全不可缺少的一道工序。量测计划根据隧道的围岩条件、支护类型和参数、施工方法以及所确定的量测目的进行编制，同时考虑量测费用的经济性，并注意与施工的进程相适应。根据施工和设计需要，监控量测项目主要分A项与B项，A项包括拱顶下沉和上下断面的收敛量测，3～5米一个断面；B项包括围岩压力与拱架受力量测，每段设2个断面。
何里隧道现场监控量测配备了专门的量测组，由经验丰富的隧道测量工程师组成。量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修等工作，并及时将量测信息反馈于施工和设计。现场监控量测按量测计划认真组织实施，并与其它施工环节紧密配合。
3、超前短管注浆
超前小导管注浆是在超前小导管与注浆固结体形成的支护保护圈下进行开挖，防止土体失稳坍塌。一般地质条件超前小导管长度不宜超过4m，小导管采用φ42mm热轧无缝钢管制成，在注浆管周体垂直间隔一定的尺寸，利用台钻钻设φ6mm的溢浆孔，并用φ10mm的铣刀沿溢浆孔进行铣孔，铣孔按梅花型布置，间距15㎝，小导管尾部1.0m不钻孔。注浆材料采用水灰比1：1的水泥浆，高压胶管输浆管路，卡扣式接头。水泥浆采用立式搅拌机现场搅拌，放置时间不得过长。注浆前封闭掌子面，采用喷C20早强砼封闭掌子面，必要时局部挂钢筋网。待喷射砼达到一定强度后进行注浆施工，以防砼强度不够造成止浆墙止浆失败，漏浆严重。注浆管采用YT-28风钻开孔，将注浆管顶入地层，小导管安设完毕后，端部焊接在钢钢架上，与钢架共同作用。
4、钢拱架
钢拱架在洞外平整的场地上进行加工，测量放线后按轮廓尺寸弯制、焊接成型。开挖面初喷后，测量放线，利用简易台车人工安装。钢支撑设短锚杆及锁脚锚杆固定，钢拱架支撑之间用纵向钢筋联接牢固，拱脚放在牢靠的基础上。拱脚标高不足时设置钢板进行调整，或用砼浇筑。钢支撑靠紧围岩，其与围岩的间隙用喷射砼填实，间隙过大时用砼楔块顶紧。
5、喷射砼
喷射钢纤维砼材料必须满足规范或设计要求，选用早强水泥。选用硬质洁净的中砂或粗砂，使用前一律过筛。选用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不大于10mm，级配良好。常用钢纤维直径0.3～0.5mm，长度20～25mm，钢纤维含量为混合料的3%～6%，钢纤维喷射砼强度等级不低于C20。为了保证砼最佳的性能指标，施工前对配合比进行试验调整，严格控制砼的强度和和易性。喷射前保持岩面清洁，检查开挖断面的质量，处理好超欠挖。
五、结束语
实践证明，在山岭隧道钻爆法施工中，遵循“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”的原则，动态修正开挖方法及支护方式，优先选用成本相对较低的超前短管注浆、超前砂浆锚杆及格栅钢拱架配合其他一系列支护方式、随挖随支、及早封闭成环的强支护体系对预防塌方是合理有效的，保证了以较低成本安全快速施工隧道地质不良段。
参考文献：
[1]《隧道工程施工要点集》；关宝树；人民交通出版社
[2]《公路隧道施工技术规范》；JTGF60—2009
[3]《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》；TZ214—2005
[4]《地下工程防水技术规范》；GBJ108-87
[5]《现代隧道技术》；中国中铁隧道；2008—S1
论文作者:千四伟,张小燕
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
标签：围岩论文; 隧道论文; 地质论文; 超前论文; 量测论文; 导管论文; 注浆论文; 《防护工程》2018年第32期论文;