复杂地质条件下浅埋软弱围岩隧道施工技术

复杂地质条件下浅埋软弱围岩隧道施工技术摘要：本文以在建赣龙铁路中复隧道为例重点阐述在软弱复杂地质条件下软弱围岩易塌方冒顶隧道施工中的加强措施及控制要点。

关键词：复杂地质条件；软弱围岩；施工技术措施；控制要点

一、简述

随着社会的不断发展进步，对铁路、公路、引水工程等基础设施的建设提出了更高的要求，其施工技术水平也随之不断发展，特别是具有复杂、危险、困难、高风险的隧道工程修建技术取得了长足的进步，大量的锚喷支护工程实践和岩石力学的迅速发展，形成了比较完备的现代支护理论，即便如此，在复杂地质条件下浅埋软弱土层隧道的施工难度依然很大，甚至无法掌控风险。

二、施工难点概况

在建赣龙铁路中复隧道施工中，出口段340米均为浅埋残坡积土层，以粉质粘土为主，半固结状态，潮湿~饱和，部分夹杂碎石或大块孤石，局部溶洞发育，地下水以基岩裂隙水和岩溶水为主，雨季地表水下渗严重，浸泡甚至洗空初支背后土体，使土体自身承载力大大降低，原设计支护措施不能有效控制沉降、滑塌掉块、涌水渗水等安全隐患，涌水突泥、坍方冒顶等不可控风险随时可能发生，被业主建设指挥部定为高风险隧道，所以在施工过程中必须采取加强支护措施，以保证施工安全。

三、施工技术措施

原设计支护参数：设计围岩级别为v级，采用三台阶法开挖，上台阶设临时仰拱，开挖预留变形量为10~15cm，按vb衬砌断面支护参数进行施工，c35砼，厚度45cm,主筋采用φ22@20cm，φ

14@25cm，初期支护采用i20a型钢钢架，间距60cm/榀，挂网锚喷支护，c30喷射砼，厚度25cm，拱部设φ22组合中空锚杆，边墙φ22砂浆锚杆，锚杆长度为4m/根，上导及中导拱脚各设2根φ42锁脚锚管，长度4m，并设φ89洞身大管棚超前支护。

从洞口dk189+460开始至dk189+346段，开挖后土体相对较稳定，无明显渗水或涌水现象，考虑软弱围岩变形量较大的情况，实际施工时将初支拱架半径比原设计加大了18cm，防止初支侵入二衬的现象发生。

从dk189+346开始有渗水现象，正赶上雨季来临，地表水下渗，由原来的一处渗水点发展为多处，渗水量越来越大，出水孔也越来越大，后发展为多处涌水，且浑浊带泥，单日涌水量超过5000m3，曾一度淹没填充面达50cm，且隧道为反坡排水，积水不能顺排，采用堵水办法明显行不通，特增加两台超50kw大功率水泵抽排才勉强控制住涌水量。

由于地表水下渗浸泡土体，使土体自身承载力迅速降低，初支所承受压力迅速增加，虽有洞身大管棚超前支护，但在仰拱未闭合情况下沉降量也迅速加大，单日最大沉降量超过80mm，靠近仰拱头出现了不均匀沉降，初支有大面积拉裂现象，随时都有塌方的危险，同时掌子面开挖后极不稳定，滑塌掉快严重，再加上多处大量涌水

导致施工进度极其缓慢，日进尺只能达到0.5米到1米，仰拱迟迟不能闭合，也无法有效控制沉降。

为控制沉降，必须尽快闭合仰拱，加强支护措施，在周围土体严重失稳的情况下紧急采取增设中下导临时仰拱的办法，掌子面开挖一循环不超过1榀，仰拱开挖一次不超过2米，初支完成后再拆除临时仰拱2米，进行下一次仰拱开挖，保证拱脚悬空一次不超过4榀，且仰拱施工紧跟掌子面，距离不超过20米，同时进行边墙径向注浆止水，有效固结周围土体，减少出水量，仰拱施工时竖向预埋125pvc钻孔注浆管，填充施工完成后进行地质雷达扫描溶洞进行隧底注浆加固，并加大围岩监控量测频率（6~8h/次），增加围岩量测断面，随时掌握初支沉降收敛情况，为后续施工提供依据，由围岩观测数据可以看出，临时仰拱施工完后沉降速率大幅度降低，仰拱闭合后，初支基本趋于稳定，沉降收敛无明显变化，说明临时仰拱起到了关键的临时控制沉降收敛的作用。

除此之外，为保证掌子面安全，对初支拱架半径进行了加大处理，预留变形量按40cm进行加工，间距由原来的60cm/榀调整为50cm/榀，上导和下导各增加4根锁脚锚杆，φ89洞身大管棚调整为φ108洞身大管棚加设φ50超前小导管，并加强了掌子面土体固结措施，掌子面沿隧道纵向打设φ22玻璃纤维锚杆，有效防止了掌子面土体滑塌。

四、各工序控制要点

1、临时仰拱

临时仰拱应随初期支护钢架一起施作，与初支钢架焊接牢固，且必须使临时仰拱钢架立于原始硬土或稳固地基上面，起到临时闭合初支，减少围岩收敛变形的作用。仰拱开挖时边拆边立，防止拱脚悬空过多带来的安全隐患。

2、边墙注浆止水

采用钢花管，止水范围为初支背后1米范围内，注浆时应密切注意注浆压力变化情况，如注浆压力超过半个小时或更长时间不上升，则应停止注浆，1~2小时后进行第二次注浆，如遇浆液随地下水稀释流失严重时，应采取注双液浆的办法，尽可能缩短初凝时间，以达到止水的效果。

3、开挖

开挖应尽量较少爆破对周边土体的扰动，一般采用挖掘机开挖，人工辅助休整断面，个别大块孤石采用松动爆破形式后由挖掘机开挖，在渗水或涌水情况下特别注意预先开挖一条从上台阶一直到下台阶的排水通道，防止积水浸泡拱脚而使拱脚土体承载力降低，形成安全隐患，开挖后及时进行初喷封闭掌子面。

4、钢架安装及喷砼

钢架安装垂直度误差控制在1°以内，间距误差不大于5cm，连接板螺栓必须上紧，不得遗漏，拱脚不得悬空且立于稳固地基之上，与相邻钢架之间连接筋必须焊接牢固，焊缝必须饱满，无虚焊，漏焊，与锁脚锚杆连接牢固。

在本隧道施工中，采用了u型和l型钢筋用来辅助连接钢架与

锁脚锚杆，使得钢架与锚杆都能与辅助钢筋形成超过10cm的有效焊缝，有效防止了因点焊不牢而发生的钢架与锁脚脱离的现象，为增大拱脚受力面积，在拱脚处加设钢板或槽钢形成托梁形式，在下导拱脚处设斜腿支撑，仰拱开挖时直接连接仰拱。

喷砼采用湿喷工艺，由下至上分层分段喷射，保证拱架背后饱满密实无空洞。

5、洞身超前大管棚

洞身超前大管棚施工时，钻孔仰角控制在1°～3°，装管时接头应错开3~5米，使得接头不在同一截面，接头采用内丝口连接，装管顺序为由下往上装，防止相邻孔内坍塌堵孔影响装管，管棚注浆采用隔孔注浆的办法，先单后双或先双后单，待注浆压力达到设计值1~2分钟后停止注浆。

6、掌子面玻璃纤维锚杆

玻璃纤维锚杆具有强度高，韧性好，耐腐蚀等特点，能起到临时锚固土体的作用，开挖时会随固结砂浆一起断裂，不影响后续施工，采用普通砂浆锚杆形式安装，先钻孔，后灌浆，再插入锚杆，锚杆安装长度不宜小于6米，锚杆间距80cm~120cm，钻孔时方向应斜向外延伸，并向下倾斜5°左右，以利于灌浆。

五、施工质量与效果评定

施工中通过以上加强支护措施，有效控制了围岩沉降收敛速度，掌子面未出现大量土体滑塌及突水突泥等事故，保证了施工安全质量。