花油山隧道软弱围岩变形控制技术

何江伟（南昆铁路南百段增建二线工程建设指挥部，助理工程师，广西　南宁　530001）



花油山隧道软弱围岩变形控制技术

何江伟
（南昆铁路南百段增建二线工程建设指挥部，助理工程师，广西南宁530001）

摘要：本文以南宁枢纽花油山隧道的施工为例，对软弱围岩施工常见的一些技术问题进行了探讨，从控制开挖变形和增强支护等技术上分析，提出了强化隧道排水、加强监控量测、采用超前地质预报和有效的施工开挖技术措施，以便对软弱围岩的变形进行有效控制。

关键词：软弱围岩；变形；技术控制；支护

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.02.011

软弱围岩因其强度较低导致容易失稳、变形、甚至塌方，成为困扰广大施工人员进行隧道施工的主要难题，由于对隧道围岩变形的控制理论和变形机理缺乏系统研究，使隧道的施工措施缺乏针对性和适用性，施工质量和安全也难以得到保证，工程投资和工期也难以有效控制。为此，对软弱围岩施工常见的一些技术问题进行了探讨并提出了具体措施，以便对软弱围岩的变形进行有效控制。

1　工程概况

花油山隧道位于位于南环线外绕段，双线隧道，设计坡度为人字坡。，是云桂铁路引入南宁枢纽南环线的控制工程，关系到广西首条高铁南钦铁路能否按期开通。对广西的铁路建设有着里程碑似的重要意义。花油山隧道设计全长5 400 m，进口里程Dk 25+630，出口里程Dk 31+030，中心里程Dk 28+ 330。隧道以Ⅴ级围岩为主，共5 295 m，其余为Ⅳ级围岩，隧道最大埋深约100 m，经过地质以泥质砂岩、泥岩夹含砾砂岩为主，位于南宁复式背斜内，次级褶曲发育。

全隧共设5座斜井，分别位于Dk 26+600、Dk 27 +600、Dk 28+100、Dk 28+680、Dk 29+800线路右侧，均采用无轨运输。正洞根据围岩等情况分别采用明挖法、CRD法、大拱脚台阶法等。

隧道在施工中，4号和5号斜井部分段落为浅埋段，施工过程中产生多次以下沉为主的变形，处理沉降变形花费的时间长，影响掌子面施工进度，导致进度滞后。由于围岩结构和节理发育程度不同，初期支护受力也是不均匀的，破坏形式更是多种多样的，如型钢拱架发生扭曲、支护侵限、拱顶开裂，导致坍塌发生。针对该隧道的特殊地质情况和紧张的工期要求，施工单位通过加强围岩监控量测，充分发挥变形控制理论和设计规范对掌子面的开挖和支护进行理论指导作用，利用超前小导管注浆预支护、钢拱架与锁脚锚杆组成加固和支护系统。改善围岩应力状态，多重支护，及早施作仰拱和二次衬砌，尽快形成闭合和完善的支护体系，使围岩得到了很好的控制。

2　具体实施方案

2.1强化隧道排水措施广西是全国降水量最丰富地区之一。各地年降水量均在1 070 mm以上，大部分地区为1 500-2 000 mm。4-9月为雨季，其降水量占全年降水量的70～85%，容易发生洪涝灾害。因此对于隧道的防排水措施尤为重要，防排水施工在花油山隧道进洞之前，应完成隧道洞口段天沟、截水沟等排水设施。对于隧道内排水，逆坡施工时可在隧道一侧设置排水沟让水流出洞外，顺坡施工时采用抽水设备由排水管抽入洞外，掌子面设临时集水坑将水抽至集水泵站，再由集水泵站位置抽至洞外，线路较长时采用多级抽水。结构防排水则主要通过基面检查处理、排水盲管以及防水板铺设、施工缝、变形缝处理、混凝土灌注等工序完成，采取以排为主，排堵结合的方式。

2.2加强监控量测监控量测作为新奥法“三大支柱”之一，根据设计图纸的要求，施工单位成立专门的量测小组，通过对隧道现场各测点进行全面监控，主要测量项目包括净空变形、拱顶下沉、地表下沉、围岩内部变形、锚杆轴力、钢架应力等，将现场监控量测的内容同步及时整理、分析隧道结构的稳定情况，并反馈给参建各方。必要时请建设、设计及监理单位研究变更支护参数，达到安全施工，控制地表沉降的目的。

2.3采用超前地质预报花油山隧道采取综合超前地质预测预报，以地质调查法为基础，以超前钻探为主。通过收集分析地质资料，地表详细调查，隧道内地质编录、素描等方法，了解隧道所处地段的地质条件，运用地质学理论，对比、论证、推断和预报隧道施工前方的工程地质和水文地质情况。通过地质分析法可判断工程区域地质情况，对风险等级进行划分，辨识重点高风险区域，为及时改变和变更施工方法和支护参数提供指导。

2.4施工开挖的技术措施花油山隧道施工的重点是控制围岩变形，采取预注浆、管超前、留核心土、短进尺、强支护、早成环、仰拱先做，衬砌紧跟和勤量测”的步骤组织施工。严格按照《TB 10304-2009铁路隧道工程施工安全技术规程》对仰拱与掌子面的距离要求的规定：Ⅲ级围岩中仰拱与掌子面的距离不得超过90 m，Ⅳ级围岩不得超过50 m，Ⅴ级及以上围岩不得超过40 m。《铁建设〔2010〕120号关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》，对隧道开挖掌子面与仰拱之间的距离做出了进一步的强制性规定：隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩仰拱封闭位置距离掌子面不得大于35 m。

总体方案是以开挖支护在安全防护下施工为基础，在超前注浆小导管和管棚的安全防护下进行上下台阶法开挖，小导管搭接长度1.5 m，每开挖0.6 m架一榀格栅，一次开挖不超过两榀格栅距离1.2 m。上台阶先环向开挖，留核心土，安装钢架，钢架不能悬空，打锁脚锚杆和挂钢筋网组成支护系统后再开挖核心土，最后上台阶做临时仰拱，形成封闭环。上下环形成后，在上下环的安全防护下，完成仰拱混凝土施工，根据围岩变形情况适时施做二次衬砌。切忌盲目追求进度，超距离开挖，少打甚至不打超前小导管，仰拱和二衬安全步距超标。注浆地段开挖后，应随时对超前注浆固结的效果进行检查，达不到要求应采取径向注浆等补救措施。

3　结束语

由于借鉴了相关工程经验和教训，严格按照规范和设计要求施工，利用超前小导管注浆预支护、系统注浆锚杆对围岩的加固改变了围岩的应力状态。及时施作仰拱和二衬，形成闭环的支护体系，变形得到了有效控制，花油山隧道得以顺利贯通。通过总结花油山隧道软弱围岩的施工经验，为指导今后的隧道施工，提高和完善软弱围岩隧道的施工技术水平具有积极的借鉴参考作用。

中图分类号：U456.3

文献标识码：B

文章编号：1006-8686（2016）-02-0030-02