摘要：本文以寧安鐵路鐘鳴2#隧道為例，重點闡述在淺埋軟弱圍巖隧道施工，通過各種技術(shù)措施對圍巖變形進行控制的方法。

　　關(guān)鍵詞：隧道,淺埋,軟弱圍巖,變形控制

　　引 言

　　在高鐵建設(shè)過程中，出現(xiàn)了越來越多的地質(zhì)條件復(fù)雜，淺埋軟弱圍巖的高風(fēng)險隧道。由于這些淺埋地層的埋藏比較淺，大多是強風(fēng)化破碎的圍巖，地質(zhì)條件變化較大，圍巖應(yīng)力分布復(fù)雜，且開挖斷面大，造成了隧道施工過程中，施工難度增大，初支變形復(fù)雜和隧道整體穩(wěn)定難以控制的情況，隱含著很多坍塌等安全隱患。本文以鐘鳴2#隧道為研究對象，闡述在淺埋軟弱圍巖隧道施工過程中如何采取對策減小初支變形，確保施工安全的方法。

　　1 工程概況

　　鐘鳴2#隧道位于寧安鐵路銅陵境內(nèi)，雙線全長798m，施工里程為DK140+830～DK141+628。隧道穿越地層主要為含礫粉質(zhì)黏土及泥質(zhì)粉砂巖，圍巖較破碎全風(fēng)化，進出口均為偏壓地段，全隧道屬Ⅴ級圍巖。地表水不發(fā)育，地下水主要為孔隙水和基巖風(fēng)化層空隙水，隧道洞身位于地下水位以下，地質(zhì)條件非常復(fù)雜，屬寧安鐵路高風(fēng)險隧道。

　　鐘鳴2#隧道采用中隔壁(CRD)法開挖施工，全隧道為復(fù)合式襯砌支護結(jié)構(gòu)，初期支護使用鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼架、噴射混凝土聯(lián)合支護，二襯采用整體式移動臺車一次施工完成。

　　2 地質(zhì)條件

　　2.1地質(zhì)條件復(fù)雜

　　開挖過程中實際揭示圍巖，上臺階為含礫粉質(zhì)黏土與泥質(zhì)粉砂巖，兩者分層明顯，并且左側(cè)泥質(zhì)粉砂巖較高;中臺階為泥質(zhì)粉砂巖，黃色，強風(fēng)化，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)軟，巖體破碎;下臺階為泥質(zhì)粉砂巖，且部分呈紫紅色，部分呈黃色，兩者交錯分層，DK141+465～DK141+534一條斷層從下臺階位置斜穿過隧道。

　　鐘鳴2號隧道屬淺埋隧道，覆蓋層厚度最大約20m，最淺處僅4m，隧道洞身位于地下水水位以下，受地下水的影響，粉質(zhì)黏土和全風(fēng)化層易變形，向洞室臨空面擠出，粗圓粒土(夾有漂石)組成的圍巖很不穩(wěn)定，易滲漏，易造成圍巖內(nèi)細顆粒的大量流失，極易突然發(fā)生坍塌，引起洞壁失穩(wěn)、冒頂和地表沉陷。

　　2.2其他特殊地質(zhì)

　　隧道進出口段均為偏壓地段，對進洞影響較大，在進洞時洞口邊坡及仰坡出現(xiàn)裂縫，采取地表注漿的措施得到有效控制。出口端施工至DK141+512處時，出現(xiàn)左側(cè)的收斂速率明顯大于右側(cè)的收斂及拱頂?shù)某两邓俾�，在對隧道兩�?cè)分別進行地基承載力試驗，左側(cè)為270MPa，右側(cè)為330MPa，兩側(cè)的地基承載力不平衡。

　　3 施工中變形表現(xiàn)

　　3.1拱頂沉降

　　隧道出口端施工過程中，開挖上臺階當天會出現(xiàn)10～15mm/d的變形量，持續(xù)5天后變形速率會出現(xiàn)顯著的下降，也有所緩和。中臺階施工時，變形量又變大，在5mm～10mm/d，之后會穩(wěn)定一段時間至仰拱開挖。下臺階及仰拱開挖會使整個初期支護未封閉成環(huán)部位變形量增大，在仰拱成環(huán)后趨于穩(wěn)定�，F(xiàn)場變形的主要特征：待上臺階圍巖趨于穩(wěn)定后，再開挖中臺階，這樣一來上臺階就會發(fā)生二次變形;如果上臺階圍巖的變形得不到解決，就開始開挖中臺階，則上臺階的變形速率就會加劇;開挖仰拱時，最明顯的初期支護變形表現(xiàn)在襯砌仰拱端頭部位初期支護出現(xiàn)環(huán)向裂縫。

　　3.2水平收斂

　　前期施工過程中水平收斂的速率很小，二襯施工時預(yù)留變形量還剩余10cm左右。中臺階施工至DK141+512之后，線路左側(cè)水平收斂突然增大，超過線路右側(cè)收斂及拱頂沉降速率，在加強鎖腳鋼管之后仍無法得到有效控制，部分初期支護侵入二襯。進行地基承載力試驗后，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)的地基承載力相差較大，線路左側(cè)地基承載力要相對較小，線路左側(cè)地基承載力不足是左側(cè)收斂較大的主要原因。

　　3.3中臺階小塌方對隧道變形的影響

　　中臺階圍巖為泥質(zhì)粉砂巖，結(jié)構(gòu)破碎松散，巖體間的粘結(jié)力差開挖后僅靠顆粒間的摩擦和微弱膠結(jié)作用自穩(wěn)，且中臺階達到4.5米，多次發(fā)生小范圍坍塌。中臺階坍塌不僅容易造成上臺階拱架懸空，隱患較大，而且對隧道的整體穩(wěn)定性影響很大，中臺階發(fā)生小坍塌時，隧道的拱頂沉降會突然變大。

　　4 施工中變形控制措施

　　4.1增加預(yù)留變形量

　　設(shè)計上預(yù)留變形量按照10～15cm考慮，實際施工時預(yù)留變形量根據(jù)量測的數(shù)據(jù)隨時進行調(diào)整，在發(fā)現(xiàn)變形速率較大導(dǎo)致累計沉降量增加后將預(yù)留變形量加大，防止初支侵入二襯的現(xiàn)象發(fā)生。

　　4.2針對掌子面不穩(wěn)定采取的措施

　　上臺階開挖過程中，由于圍巖破碎，極易出現(xiàn)掌子面頂部坍塌及掌子面滑塌，設(shè)計上采取超前雙層小導(dǎo)管進行超前支護。超前雙層小導(dǎo)管3米每環(huán)，由于超前雙層小導(dǎo)管角度大，施工完成后，前幾榀在開挖時能起到很好的效果，但在尾部時仍然會出現(xiàn)拱頂坍塌。面對這種情況，我們在兩環(huán)超前雙層小導(dǎo)管之間視地質(zhì)情況增加超前小導(dǎo)管，對于頂部的坍塌起到了很好的預(yù)防效果。

　　除此之外，在開挖時預(yù)留核心土，對掌子面進行支撐，使掌子面不至于過于陡峭發(fā)生滑塌，同時每開挖循環(huán)對掌子面噴錨封閉，避免暴露時間過長，通過以上措施有效的保證了掌子面的穩(wěn)定。

　　4.3加強臨時支護

　　中隔壁和臨時仰拱共同構(gòu)成了CRD法施工的整個臨時支護系統(tǒng)。主拱架、中隔壁及臨時仰拱使隧道的各部能夠及時的封閉成環(huán)，減小隧道變形。如果施工過程中臨時仰拱及中隔壁的拆除時間過早，將使隧道施工沉降過大。下臺階施工時每開挖兩榀，拆除兩榀臨時仰拱，中隔壁在仰拱澆筑完成后拆除，使臨時支護與二次襯砌形成一個整體。

　　設(shè)計上臨時仰拱縱向采用鋼筋連接，噴錨厚度10cm，實際施工時發(fā)現(xiàn)臨時仰拱變形嚴重，且縱向之間會裂開，不能有效的遏制沉降，鑒于此，將臨時仰拱之間的連接改為I18工字鋼進行連接，噴錨厚度改為18cm，使臨時仰拱形成一個有效整體，對隧道的沉降變形起到了明顯的效果。

　　4.4初期支護加強

　　1.拱架加密、鎖腳加強

　　施工過程中日沉降速率超過5mm/d時，將初期支護鋼拱架間距又設(shè)計的60cm/榀改為50cm/榀，并將鎖腳鋼管數(shù)量又設(shè)計的每榀2根增加至每榀6根，除此之外還在主拱架拱腳位置采用I18工字鋼縱向連接，使初支拱架形成一個整體，采取上述措施后，沉降速率明顯改善。

　　2.中臺階施工措施

　　對于中臺階易發(fā)生坍塌的情況，將中臺階分成兩部施工，降低中臺階施工的高度，不僅減少了坍塌的發(fā)生，而且使工人施工時的危險性降低。超前小導(dǎo)管設(shè)計在中臺階上部2米范圍內(nèi)，中下部的塌方無法得到有效遏制，根據(jù)此情況，在整個中臺階增加超前小導(dǎo)管，防止塌方的發(fā)生，使小塌方對隧道變形的影響降低。

　　4.5縮短仰拱開挖時間

　　針對仰拱開挖時對隧道整體的沉降速率增大的情況，將仰拱開挖長度由原來的6m減小為每次開挖長度3m，并且增加人員設(shè)備的投入，盡量縮短仰拱開挖至封閉成環(huán)的時間，使仰拱開挖對隧道的變形影響減小。

　　4.6增加徑向小導(dǎo)管注漿加固

　　在線路左側(cè)圍巖相對薄弱地段，增加徑向小導(dǎo)管，采用Φ50*5mm鋼花管，長度L=5m，小導(dǎo)管上鉆注漿孔，孔徑10mm，孔間距15cm，呈梅花型布置，前端加工成錐形，尾部不鉆孔長度不小于30cm，作為止?jié){段。注漿管在兩榀鋼架之間垂直于巖面打設(shè)，呈環(huán)向布置，間距1m，鋼花管安設(shè)后，用錨固劑封閉孔口及周圍裂隙，視情況在鋼花管附近噴射混凝土。注漿材料采用水灰比為1：1水泥漿液(重量比)，注漿壓力為0.5～1.0Mpa。注漿過程中要隨時觀察注漿壓力及注漿泵排漿量的變化，達到設(shè)計注漿量或注漿壓力達到設(shè)計終壓時可結(jié)束注漿。經(jīng)加固后收斂變形明顯變緩。新作初期支護繼續(xù)堅持注漿加固，以增強初期支護的整體性。

　　4.7紅線控制

　　鐵道部120號文明確規(guī)定了Ⅴ級圍巖隧道施工的安全紅線，仰拱距離掌子面距離不超過35米，二襯距離掌子面距離不超過70米。在施工過程中不僅嚴格按照要求施工，并且將仰拱距離掌子面距離盡量控制在30米左右，二襯距掌子面距離控制在60米左右。

　　5監(jiān)控量測及超前地質(zhì)預(yù)報

　　監(jiān)控量測作為判斷圍巖穩(wěn)定性，支護、襯砌可靠性，指導(dǎo)日常施工管理，確保施工安全和質(zhì)量的重要措施，在淺埋軟弱圍巖隧道施工顯得尤為重要。結(jié)合隧道施工時變形的實際情況，將監(jiān)測頻率又原來的1d/次改為6～8h/次。監(jiān)測后及時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制拱頂下沉、水平位移等隨時間及工作面距離變化的時態(tài)曲線, 了解其變化趨勢，并對初期的時態(tài)曲線進行回歸分析，綜合判斷圍巖和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并根據(jù)變位等級管理標準及時反饋施工。

　　超前地質(zhì)預(yù)報是對隧道掌子面前方的地質(zhì)情況進行預(yù)測預(yù)報的有效手段，根據(jù)鐘鳴2號隧道的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征，并結(jié)合國內(nèi)其它淺埋偏壓地質(zhì)預(yù)報的經(jīng)驗，本隧道超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報措施主要為施工地質(zhì)素描及30米超前地質(zhì)鉆探。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報結(jié)果，及時增加超前小導(dǎo)管及徑向小導(dǎo)管對圍巖進行加固，增加圍巖的穩(wěn)定性。

　　6結(jié)束語

　　鐘鳴二號隧道只是眾多淺埋軟弱圍巖隧道中的一個，在對其施工過程中，及時進行超前地質(zhì)預(yù)報，隨時掌握掌子面前方圍巖變化情況，及時調(diào)整支護措施。同時以監(jiān)控量測為指導(dǎo)，通過以上技術(shù)措施嚴格控制隧道拱頂沉降與變形。不急不躁，穩(wěn)扎穩(wěn)打，從而順利安全的使隧道貫通。

　　參考文獻：

　　1、《高速鐵路隧道施工技術(shù)指南》(鐵建設(shè)[2010]241號);

　　2、《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準》(TB10753-2010);

　　3、《鐵路隧道工程施工安全技術(shù)規(guī)程》(TB10340-2009);

　　4、《鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南》(鐵建設(shè)[2008]105號);

　　5、《鐵路隧道風(fēng)險評估與管理暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)[2007]200號);

　　6、《關(guān)于進一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設(shè)計施工有關(guān)技術(shù)規(guī)定的通知》(鐵建設(shè)[2010]120號)

　　7、吳成山、王夢恕。軟巖隧道的修建方法[J].世界隧道，1997(3)

　　8、王新淺、牟亞洲。軟弱圍巖淺埋暗挖大跨度隧道施工技術(shù)[J].鐵道標準設(shè)計，2002(2).

　　9、李繼宏、張梅。大跨度超淺埋暗挖施工技術(shù)[J].世界隧道，1996(2)