高原高寒地區(qū)軟弱圍巖隧道施工探析

（中鐵十一局集團第二工程有限公司，湖北 十堰 442000）

高原高寒地區(qū)軟弱圍巖的巖石強度小，抗壓強度低，十分容易被外界條件所影響，出現(xiàn)松動和膨脹情況。加上施工擾動，其基本結(jié)構(gòu)會隨之改變，引發(fā)開裂與斷層現(xiàn)象，進而松動穩(wěn)定性本來就較差的軟弱圍巖，對隧道施工有較高的要求。

一、項目概況

覺巴山隧道地處我國西藏自治區(qū)芒康縣，以如美鎮(zhèn)覺巴村南面為入口，橫跨覺巴山山脈，結(jié)束于登巴村。整個隧道全程6995m，從左側(cè)35m處開始建設(shè)平行導(dǎo)洞，共6940m，其發(fā)揮的作用主要是排水和地質(zhì)預(yù)報，隧道主洞要高于平導(dǎo)1m。二者之間利用橫通道相連接，與隧道平導(dǎo)軸線、主洞線之間的夾角為60°，各橫通道之間的距離為280m，平均每隔3處添加一個平導(dǎo)加寬段，有利于施工車輛出入。

該標(biāo)段需要完成的是隧道出口段施工，用K3491+650作為隧道分界里程，K3495+230作為出口里程，共3580 m，設(shè)計為單洞雙向行使隧道，凈寬和凈高分別為9m和5m，最大埋深為871m，縱坡為2.7%的單面坡。設(shè)計DK3491+745～DK3495+215為平導(dǎo)里程，CZDK0+000～CZDK0+060.662支洞里程，長61m，導(dǎo)洞界凈高為5m，凈寬為4.5m，其縱面與主洞縱坡保持統(tǒng)一。

二、高原高寒地區(qū)軟弱圍巖隧道施工優(yōu)化對策

（一）具體思路和流程

覺巴山隧道地質(zhì)情況十分復(fù)雜，大部分為富水區(qū)破碎圍巖，需要選用不同技術(shù)手段，以復(fù)合式開挖支護方式為主展開施工。一是重視地質(zhì)預(yù)報工作，在距離破碎帶10m時更換開挖工法體系，使用臺階法繼續(xù)組織施工；二是在距離破碎帶5m時，使用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)方式，同時搭配使用帷幕注漿及雙層超前小導(dǎo)管等措施；三是優(yōu)化富水區(qū)排水方法。

（二）地質(zhì)預(yù)報

選用超前水平鉆孔技術(shù)的同時使用地質(zhì)雷達，全面展開圍巖預(yù)報，為確定施工方案打下良好基礎(chǔ)。其中前者鉆孔距離為20m～30m，后者勘探距離為5m～30m。

（三）開挖形式

結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報得到的最終結(jié)果，在距離破碎帶10m時，根據(jù)V級圍巖開挖支護標(biāo)準(zhǔn)，選用臺階法展開施工。這一方法是施工中極其重要的一個環(huán)節(jié)，做好此方面工作，從某些方面來看代表著工程已完成了二分之一。因此，相關(guān)人員要對此予以高度重視，確保施工順利穿越富水破碎帶。

開挖過程需遵循的順序：第一步上部開挖，并對上部初期支護和臨時仰拱；第二步是中部開挖，并對中部初期支護和臨時仰拱；第三步是下部開挖，并對下部初期支護；最后一步是進行仰拱澆筑。

技術(shù)關(guān)鍵點：開挖時把隧道分3個臺階進行，首先進行上臺階開挖，結(jié)束后對上部洞身結(jié)構(gòu)采取初期支護，先噴5cm厚的混凝土，搭建鋼架，為達到設(shè)計要求在鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后再次噴射混凝土，底部噴10cm厚。其次，上臺階施工到4m左右時，開挖中部臺階，增加鋼架，完成洞身結(jié)構(gòu)的封底和初期支護工作。再次，開挖中臺階至15m左右時，開始下臺階地開挖工作，并封閉初期支護。最后，使用襯砌模板臺車灌注二次襯砌，如圖1所示。

圖1 三臺階七步作業(yè)法施工工藝圖

（四）超前支護

利用超前預(yù)報得到斷裂帶的具體地點，在隧道拱部施工過程中添加超前小導(dǎo)管，順著隧道環(huán)向設(shè)置開挖輪廓線同時要有所傾斜，以10°和40°交替分布的方式設(shè)計外插角，并采用鋼拱架來強化初期圍巖支護。

技術(shù)關(guān)鍵點：小導(dǎo)管每根長5m，連接長度為1.5m，圍巖環(huán)向距離30cm，一環(huán)共56根，外插角分別為9°～11°、39°～41°。小導(dǎo)管從拱架間穿過，使用專業(yè)機器將其頂入，頂入距離不超過鋼管總長的90%，露在外面的長度最好在30m左右，以穩(wěn)固開挖面的后側(cè)鋼架，讓二者形成預(yù)支護的共同體，另外，安裝完小導(dǎo)管后參照設(shè)計要求布孔，并用顏色明顯的油漆標(biāo)記出孔的不同位置。布孔結(jié)束后使用鑿巖機開始打孔，保證鉆孔中心和鉆頭相一致，需要注意的是，鋼管直徑要小于打孔直徑，等到鉆進深度達到要求后，抽離鉆頭和鉆桿，開展清孔工作，確?？變?nèi)干凈無雜物。確定水泥漿為注漿材料，壓注時使用專業(yè)的機械設(shè)備，壓力控制在0.6MPa～1.4MPa。完成注漿后要進行一系列檢測工作，查看注漿壓力和注漿量是否達標(biāo)，單孔注漿時是否有滲漏情況，只有各方面滿足設(shè)計要求后，才能確定此孔已結(jié)束注漿。完成上步后展開封堵工作，同時在鋼管四周鋪墊一些混凝土，這樣做能有效杜絕漿液冒出。雙層超前小導(dǎo)管注漿不但能強化圍巖支撐，還能發(fā)揮加筋作用，提升圍巖的總體穩(wěn)固性，從而大大減少開挖風(fēng)險。

（五）帷幕注漿

關(guān)于斷裂帶地下水發(fā)育，為合理控制地下水流量采用帷幕注漿的方式，把開挖輪廓線之外的3m界定為其橫斷面范圍。

技術(shù)關(guān)鍵點：首先，注漿與鉆孔工作按照從外到內(nèi)的順序進行，相同一圈的孔要分開作業(yè)，注漿孔開孔直徑不小于110mm，終孔直徑不小于91mm。其次，注漿材料通常首選水泥漿，有特別要求時再選用水泥水玻璃雙液漿，漿液濃度參照實際巖體條件制定，水泥使用普通硅酸鹽水泥，雙液凝固時間大約為20s，注漿漿液填充率按照5%來運算。最后，確定注漿壓力時通常將注漿位置的靜水壓力增加2MPa，注漿結(jié)束后，若還沒有滿足施工要求，采取補漿措施。另外，注漿孔外擴半徑在2m左右，到孔底的距離為3m，單次注漿長度為26m，開挖支護施工進行到23m處再開始下一輪的帷幕注漿工作。此種方法能避免圍巖出現(xiàn)地下水滲漏的情況，提升圍巖的可靠性，避免初期支護出現(xiàn)問題，確保施工安全。

（六）防排水

相關(guān)人員在開展此項工作前，全面結(jié)合隧道實際情況，有針對性地采取應(yīng)對措施。

一是初支過程發(fā)現(xiàn)存在裂隙滲水，使用孔徑為50mm的注漿孔堵水，按照實際滲水量，順著裂隙間距60cm～90cm安排注漿孔。選擇水泥漿為注漿漿液，水灰比為0.7～0.9，注漿壓力保持在0.6MPa～0.9MPa。

二是一旦在初噴層發(fā)現(xiàn)股狀涌水，立即采取埋管引排措施，通過PVC管把股狀涌水引導(dǎo)到隧道附近水溝中。

三是在邊墻周圍設(shè)置集水坑，選用輸送管道和泥漿泵落實分級排水策略，每隔350m添加一個一級泵站，同時加裝一個φ200的抽水管路方便抽水工作，再設(shè)置一條φ300的管道，以備不時之需。

四是在斷裂帶的二襯施工過程中，把初始設(shè)計的橫向排水管數(shù)量和邊墻排水管數(shù)量各自加大一倍，同時在車行橫洞路面下方與人行橫洞路面下方，安裝滿足強度要求的PVC橫向聯(lián)系管，把左右洞中存在的數(shù)條排水溝打造成一個大的網(wǎng)絡(luò)排水體系，從而提高高原高寒地區(qū)軟弱圍巖隧道施工的排水水平。

防排水工作要聯(lián)系具體問題做出具體分析，采用截堵排綜合處理原則，全面確保排水路徑通行無阻，優(yōu)化隧道內(nèi)施工環(huán)境。

三、結(jié)語

綜上所述，在高原高寒地區(qū)開展軟弱圍巖隧道施工具有較大的難度，對施工人員水平要求相對較高。相關(guān)人員在實際施工前要先了解周圍的地質(zhì)特點和自然條件，結(jié)合實際情況有針對性地制定施工方案，選用施工技術(shù)，提出優(yōu)化對策。同時還要在實踐中加強學(xué)習(xí)，汲取經(jīng)驗教訓(xùn)，以保證工程質(zhì)量和效益的提升。