仙殿嶺隧道不良地質(zhì)段處理方案研究

王婭暉

1 工程概況

仙殿嶺隧道位于武漢—廣州客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)烏龍泉—花都段內(nèi)，起止里程為DK1878+964～DK1880+720，全長(zhǎng)1 756 m，設(shè)計(jì)為單線(xiàn)雙洞隧道，隧道最大埋深約145 m。本隧道縱坡為人字坡，坡度分別為 -12.95‰，-20‰，變 坡 點(diǎn) 里 程 DK1879+099，在DK1878+993.25～DK1879+204.75段設(shè)置豎曲線(xiàn)，豎曲線(xiàn)半徑為30 000 m。該隧道地層主要為灰?guī)r及砂頁(yè)巖，巖溶發(fā)育且存在軟巖變形問(wèn)題，此外斷層較為發(fā)育，在DK1879+520處發(fā)育F2逆斷層，破碎帶寬 20 m～30 m，產(chǎn)狀不明[1]。采用進(jìn)口、出口兩個(gè)開(kāi)挖工作面進(jìn)行施工。DK1879+575～DK1879+755段位于該隧道中部，原設(shè)計(jì)為Ⅳ級(jí)圍巖85 m，Ⅲ級(jí)圍巖95 m，圍巖條件較好，原設(shè)計(jì)圍巖分級(jí)詳見(jiàn)表1。

表1 勘察階段設(shè)計(jì)圍巖分級(jí)表

2 實(shí)際開(kāi)挖施工遇到的問(wèn)題

1)進(jìn)口工區(qū)。

2008年5月20日，進(jìn)口開(kāi)挖至DK1879+575時(shí)，掌子面主要為黏土、粉質(zhì)黏土，硬塑，夾雜有 10%～30%塊石，塊石成分為灰?guī)r，直徑為0.2 m～1.0 m，黏土中夾雜有全風(fēng)化砂頁(yè)巖，呈土狀。掌子面及初支無(wú)滲滴水現(xiàn)象，初步分析該段仍處于斷層破碎帶。

2008年6月24日，仙殿嶺隧道進(jìn)口已開(kāi)挖至DK1879+594，掌子面呈塊碎石土或黏土夾塊石狀，塊碎石成分為石英砂巖、硅質(zhì)巖、頁(yè)巖等，φ=2 cm～30 cm，黏性土呈硬塑偏軟狀態(tài)。自2008年6月以來(lái)，由于郴州地區(qū)連降暴雨，2008年6月11日掌子面左下方出現(xiàn)涌水，涌水量約 30 L/s，造成掌子面涌泥約 200 m3;由于涌泥后導(dǎo)致DK1879+575～DK1879+594段圍巖松散，初支表面大量滲涌水，初支沉降較大。

2008年7月16日，對(duì)仙殿嶺隧道進(jìn)口DK1879+609上臺(tái)階掌子面進(jìn)行了勘察，圍巖主要為泥巖、頁(yè)巖全風(fēng)化層，呈硬塑黏土夾碎石狀，含碎礫石約為20%～30%，φ=0.02 m～0.05 m。局部頁(yè)巖產(chǎn)狀為 280°∠15°。

2)出口工區(qū)。

2008年4月5日，對(duì)DK1879+751掌子面進(jìn)行了調(diào)查測(cè)繪，主要為砂巖、炭質(zhì)灰?guī)r與炭質(zhì)頁(yè)巖互層，灰色，多呈強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化，局部全風(fēng)化，巖體較破碎，地下水主要為基巖裂隙水，水量較豐，其中DK1879+753拱頂、右側(cè)拱腰位置大量滲水，滲水量約20 L/s，圍巖遇水軟化，松散，極易發(fā)生涌泥、坍塌現(xiàn)象。DK1879+760附近發(fā)育F3斷層，未與隧道相交，估計(jì)對(duì)隧道有一定影響。

2008年4月29日，對(duì)DK1879+715掌子面進(jìn)行了調(diào)查測(cè)繪，主要為砂巖、炭質(zhì)灰?guī)r與炭質(zhì)頁(yè)巖互層，灰色，其中硬質(zhì)巖層厚20 cm～40 cm，軟質(zhì)巖呈薄層狀，層厚1 cm～8 cm，多呈強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化，局部全風(fēng)化，巖體較破碎，拱頂左側(cè)形成3 m寬、1.5 m長(zhǎng)、1.5 m高的空洞，巖層產(chǎn)狀110°∠12°;地下水主要為基巖裂隙水，水量較豐，其中 DK1879+718線(xiàn)路右側(cè)拱腳滲水，滲水量1 L/s，掌子面無(wú)滲滴水現(xiàn)象。

表2 變更設(shè)計(jì)支護(hù)措施表

2008年7月 2日，對(duì)仙殿嶺隧道出口DK1879+638上臺(tái)階掌子面進(jìn)行了勘察，圍巖主要為硬塑黏土夾塊碎石，成分主要為灰?guī)r、砂巖、硅質(zhì)巖等，φ=0.5 m～1.5 m。拱頂見(jiàn)全～強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)巖、頁(yè)巖，灰黃色，層理產(chǎn)狀 90°∠20°，根據(jù)小型褶皺發(fā)育，充填黏土夾雜不同成分巖石等，分析屬斷層帶。

3 處理方案

本段圍巖的變更支護(hù)措施見(jiàn)表2[2]，變更后縱斷面見(jiàn)圖1，巖溶處理措施如下:1)根據(jù)圍巖情況分別采用5 m或3 m徑向注漿加固圍巖。2)對(duì)開(kāi)挖后襯砌周邊空腔進(jìn)行回填，初支外5 m范圍內(nèi)采用C25混凝土回填，5 m外采用水泥砂漿回填，回填應(yīng)密實(shí)，并檢查。3)DK1879+570～DK1879+670段隧底采用φ 50鋼花管注漿加固，鋼管深入完整基巖面以下0.5 m。注漿深度平均為4.8 m，最深處為 5.5 m，注漿孔間距1.5 m×1.5 m，橫向范圍為整個(gè)隧底寬度，漿液采用1∶1水泥砂漿。4)DK1879+673，DK1879+652處管道流維持原通道，采用φ 1 m混凝土管順接，然后用C20混凝土封閉。

4 處理后施工情況

進(jìn)口段按照變更后支護(hù)措施，于2008年 5月下旬繼續(xù)從DK1879+575段向大里程開(kāi)挖，出口段按照變更支護(hù)設(shè)計(jì)從2008年4月上旬向小里程開(kāi)挖，同時(shí)在施工中嚴(yán)格按照隧道施工“短進(jìn)尺、弱爆破、管超前、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)、勤量測(cè)”的原則，并采用動(dòng)態(tài)施工，加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)，使得隧道安全經(jīng)過(guò)了這段不良地質(zhì)及特殊巖體段，于2008年11月順利實(shí)現(xiàn)了隧道的貫通，同時(shí)滿(mǎn)足了結(jié)構(gòu)的安全和凈空要求。

5 結(jié)語(yǔ)

施工盡量做到“信息化施工”，在施工過(guò)程中進(jìn)行施工量測(cè)并注意觀(guān)察掌子面圍巖的變化并依據(jù)其他信息及時(shí)進(jìn)行變更處理，按照變更要求再施工再量測(cè)，直到形成一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的洞室結(jié)構(gòu)體系。仙殿嶺隧道DK1879+575～DK1879+755段從預(yù)設(shè)計(jì)到開(kāi)挖發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件變化，又修改設(shè)計(jì)接著再次施工最后到順利貫通就很好的體現(xiàn)了“信息化施工”的精髓。

[1] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建鐵路武漢至廣州客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)烏龍泉至花都段施工設(shè)計(jì)圖[Z].2004.

[2] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建鐵路武漢至廣州客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)烏龍泉至花都段仙殿嶺隧道 DK1879+575～+755段圍巖變更及巖溶處理施工設(shè)計(jì)圖[Z].2008.

[3] 海 軍.象山隧道富水圍巖段施工方法[J].山西建筑，2009，35(3):316-317.