摘要：成都轨道交通18号线龙泉山隧道进口浅埋膨胀性压碎岩地段施工，通过应用“严控水、管超前、紧注浆、短开挖、快封闭、强支护、早成环、勤量测”的施工指导方针，成功的应对了洞口浅埋段不良地质地段施工风险，在确保安全的前提下，成功穿越浅埋膨胀岩地层，并取得了较为理想的施工工效。
主题词：轨道交通；浅埋隧道；膨胀性压碎岩；施工技术
1.工程概况
龙泉山隧道为城市轨道交通山岭隧道，采用双洞分修，线间距30m，隧道平均断面面积为68m2，采用矿山法施工。隧道进口浅埋最小埋深0～5m，位于龙泉驿断层压性破碎带内，岩体节理裂隙发育，地层主要以泥岩（成都黏土）为主，紫红色，泥质结构，含有较多亲水矿物，具有遇水膨胀软化崩解、失水收缩硬裂等特性，含水率变化时发生较大体积变化，自由膨胀率达40～72%，属弱～中等膨胀土。
2.进洞前施工技术措施
2.1洞口边坡施工
由于受隧道进口埋深限制，进口需拉长槽进洞，为确保洞口施工安全，防止岩体顺层滑移，在左右线洞口边仰坡两侧设置多根预加固桩，约束边坡侧向滑移。
边、仰坡开挖前沿开挖边缘线外1.0m设置截水天沟，截水沟沟底纵坡不小于4%，且不得有低洼积水段，截水沟沟身尺寸0.6m×0.4m（高×宽），截水沟间隔10m设置一道变形缝。水沟末端顺接至地方沟渠，天沟与边、仰坡喷护顶面间平台采用锚网喷防护或浇筑混凝土予以封闭，防止雨水沿平台面下渗软化边坡土体。
边坡采取分区、逐级开挖、逐级防护的原则。坡比为1：1，逐层开挖高度1m～2m，临时开挖坡面采用锚网喷防护。
2.2地表预加固
进口土层较厚，下部基岩风化强烈，为确保浅埋段暗洞施工安全，在浅埋区域地表采用袖筏管注浆加固。袖筏管间距1.5m×1.5m（环×纵），浆液采用水泥浆（水灰比=0.8～1：1）。设计注浆压力=静水压力P水+1Mpa，终压值为2～3倍静水压力。浆液扩散半径为1.0m。环向加固范围：衬砌开挖轮廓以外50～100cm，且加固至隧底不小于2m。注浆完成后，进行注浆效果检验，视情况进行补注浆。
3.洞身变形控制技术措施
3.1严格控制地下水及施工用水
为有效控制隧道膨胀岩遇水膨胀软化，施工中务必严格控制地下水及施工用水。一是切断地表水对地下水源补充，在洞顶梳理出临时排水沟渠，防止汛期雨水聚集在低洼处下渗软化围岩；二是汛期施工，做好地表沉降观测，及时对地表裂缝进行填充封堵或对表层做隔水处理；三是开挖过程中遇围岩裂隙水，应视情况进行全断面或局部注浆予以封堵；四是严格控制施工用水，避免施工用水软化核心土及台阶拱脚。
3.2超前支护
隧道进口浅埋段超前预支护采取拱部Φ108超前大管棚30m+Φ76中管棚配合Φ42大外插角小导管（40°左右）70m+Φ42小导管的方式。导管（管棚）设置范围为拱部120°～150°，环向间距30～50cm，注浆材料采用水泥浆或水泥-水玻璃双液浆，浆液强度等级不小于M10，注浆压力大管棚0.5～2.0MPa，中管棚、小导管0.5～1.0MPa。导管上注浆孔呈梅花形布置，尾部留不小于100cm的不钻孔止浆段。
3.3短台阶开挖
（1）隧道浅埋段开挖采用三台阶预留核心土法，以确保初支能尽快形成环状封闭受力结构：一是上台阶长度控制在5m以内，中台阶长度控制在8m以内；二是上台阶核心土柱高约2.5m，宽约3～5m；三是循环进尺上台阶不超过1榀钢架间距，中、下台阶不超过2榀钢架间距；四是实行“双错开”即：中、下台阶左右侧应错开时间、错开一定距离开挖（左右侧错开距离3m以上）。五是做到“快挖快支”避免围岩暴露时间过长造成“松弛圈”扩大，上台阶开挖及支护时间宜控制在8h内，中、下台阶开挖及支护时间宜控制在5h内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.4预留变形量
隧道开挖破坏了原始地层的初始应力平衡，将产生围岩应力释放和洞身变形，由于隧道埋深浅，开挖后无法形成天然拱，加之膨胀性围岩在开挖揭示后受潮气和水的影响迅速软化膨胀，承载力急剧下降。因此，为限制围岩变形不超过初支结构变形极限，确保初支净空尺寸符合要求，应结合隧道变形特点科学预留初支变形量。这样既可以避免由于初支变形量预留不足造成的初支侵限而换拱，还可以防止因变形量预留过大造成的二衬结构过厚，导致二衬混凝土超方等成本浪费。
3.5锚杆体系
（1）系统锚杆：拱部采用22mm组合中空锚杆，边墙采用22mm砂浆锚杆，长度L=3.0m，间距1.2×1.0m（环×纵），呈梅花形布置。为确保锚杆的锚固作用，锚杆孔内灌注强度不低于M20砂浆，所有锚杆均设置钢垫板。
（2）锁脚锚杆：采用28mm砂浆锚杆（干钻），每台阶单侧拱脚设置4根，长度4.5m，锁脚锚杆与型钢拱架采用自开孔定位钢板进行辅助定位和焊接连接，锁脚锚杆与水平方向的角度设置分别以小于等于20°和大于等于40°。上、中台阶拱架底脚人工修整垫平后支垫H型钢，确保其拱架落于坚实基础之上。
3.6初支钢架辅助加强
初支钢架采用工18型钢，全环钢拱架分12个单元，在集中加工场统一预制，洞内人工安装，间距60cm，钢架喷射砼（C25）保护层厚度4cm。为加大初支钢架承载力，钢架间除采用22mm连接钢筋进行纵向连接外，在上、中台阶拱墙范围内自拱顶向两侧设置7道纵向型钢托梁，托梁采用工14型钢，与相邻钢架进行可靠焊接。
3.7临时仰拱及支撑
（1）隧道发生较大沉降及收敛变形时，在上、中台阶相应变形点位前后设置临时仰拱（日变化速率超过10mm）。临时仰拱采用工14型钢制作，较初支钢架间隔1榀设置，喷射C25混凝土覆盖钢架，用渣土回填（不小于50cm）并在上部垫不小于14mm钢板。
（2）在隧道日沉降速率持续异常时，在相应变形断面拱顶及边墙架设临时竖撑（φ159mm×4mm无缝钢管），钢管下端支撑于稳固的基面，并设支垫钢板，上端与初支面充分结合，张角采用木屑楔紧。
3.8仰拱紧跟尽早成环
从大量工程实践来看，结合龙泉山隧道变形特征，在隧道初支封闭成环后，初支成环段洞身结构变形即趋于稳定，短期内结构处于安全状态。因此，为控制隧道累计变形量在预留变形量范围内，确保初支结构安全，在下台阶落底并形成3m仰拱开挖工作面后，应立即组织仰拱开挖及初支封闭成环施工，尽早形成封闭受力结构。
3.9信息化指导施工
监控量测，作为隧道施工的“哨兵”和“眼睛”，是指导隧道信息化施工的重要手段，尤其在不良地质地段隧道施工过程中此项工作显得格外重要。隧道膨胀岩浅埋段施工应对地表沉降、初支拱顶下沉、拱脚下沉（位移）、净空收敛等实施严密监测，变形异常点位监测频率不大于1次/4～6h，通过实时掌握围岩及支护结构变化情况，因地制宜的制定应对措施，以有效应对隧道变形异常。
3.10合理选择二衬施作时机
（1）由于受膨胀岩影响，隧道进口浅埋段具有膨胀应力强、累计变形量大、持续时间长、季节（雨季）影响明显等特点。科学、合理选择二衬施作时机至关重要。因此，在仰拱及填充施工完成并形成二衬工作面后，变形数据趋于稳定后即组织二衬施工。在初支未完全稳定前施作二衬的，需待二衬混凝土强度达到设计强度的100%后方可拆模。
结论
在龙泉山隧道进口浅埋段施工期间，曾先后多次出现洞身及地表变形异常，为应对隧道变形，防止出现坍塌、冒顶事故，工程人员总结出了“严控水、管超前、紧注浆、短开挖、快封闭、强支护、早成环、勤量测”的浅埋膨胀性压碎岩隧道施工指导思想，通过强化和提升现场在应对隧道发生突发变形时的应急处置能力，使得隧道得以安全、平稳掘进。
参考文献：
1 余利.浅谈膨胀性泥岩隧道施工技术.科技资讯，2008，15
2 张弛，王杰，杜嘉鸿等.岩土注浆技术的理论探讨.沈阳建筑工程学院学报，2001，17
3 朱永全，宋玉香.隧道工程（第二版）.北京：中国铁道出版社，2014
4 高速铁路隧道工程施工技术规程.中国铁道出版社，2015
5.铁路隧道设计规范.中国铁道出版社，2017
论文作者:李俊生,郭超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：隧道论文; 钢架论文; 围岩论文; 台阶论文; 龙泉论文; 注浆论文; 间距论文; 《基层建设》2019年第26期论文;