浅谈浅埋隧道软弱围岩施工技术

范鹏

摘要：结合新建哈尔滨至佳木斯铁路马鞍山隧道工程施工，针对浅埋隧道软弱围岩施工段落的导向墙开裂变形，隧道初期支护挤压沉降、变形，隧道掌子面围岩坍塌等不良地质情况施工技术。以期可以我国隧道施工提供借鉴。

关键词：隧道工程；浅埋；软弱围岩；施工

1工程概况

马鞍山隧道位于哈尔滨市依兰县境内，隧道全长1035m，为单洞双线铁路隧道，隧道最大埋深为62.1m。位于林场内，低山缓坡，地形起伏较大，中间高，两端低，进口山体自然边坡7°，出口山体自然边坡5°。树木茂盛，地表多覆盖腐殖土，厚约0.4米。隧道区域地层简述，勘探深度范围内地层为第四系上更新统坡洪积层（Q3dl+p1）黏土、粉质黏土、含砾土、碎石；下元古界（Ptl）片麻岩。水文地质情况，未发现地表水，经提水试验计算，渗透系数：粉质粘土K=0.003m/d，片麻岩（w4）k=0.018m/d，片麻岩（w3）k=0.003m/d。隧道地质情况较差，全部为Ⅳ、V级围岩，采用超前大管棚支护进洞，洞内采用超前小导管支护，主要采用临时横撑法、台阶法开挖施工。

2隧道施工中遇到的困难

马鞍山隧道出口明洞段施工中发现，围岩为粉质黏土，夹有少量粗角砾，裂隙水从地面及拱脚流出，围岩遇水软化成淤泥，承载力降低，造成DIK258+895明暗洞分界处导向墙变形开裂。隧道工期紧张，且时至春融季节雨水多，通过监控量测发现边仰坡沉降及位移变化较大，边仰坡不稳定。随着施工进一步发现马鞍山隧道出口暗洞段，隧道初支围岩护挤压沉降、变形大，加之隧道出口埋深浅只有5.5米，存在严重施工安全隐患。

3隧道施工技术方案

3.1隧道DIK258+895处导向墙变形开裂施工处理

导向墙设置在隧道拱部144°范围内，由于导向墙自重大，围岩承载力低，造成导向墙下沉达21cm，朝隧道洞口方向位移达15cm，导向墙已开裂变形已失去作用，反而影响施工安全，决定拆除DIK258+895处导向墙；综合考虑隧道埋深浅、原导向墙内管棚已施工完，拆除导向墙对地层扰动等不利因素，新导向强位置向暗洞方向移20米，移至DIK258+875处，DIK258+895～DIK258+875段由暗洞变为明洞；为确保导向墙的稳定，在导向墙左右两侧基础下各设置桩径1m钢筋混凝土桩，根据隧道开挖深度，桩基锚固深度不小于8m。在导向墙上设置3个位移、沉降观测点，在后期隧道施工中，经过观测导向墙，未发现明显变形，导向墙稳定确保了隧道安全进洞。

3.2隧道出口边仰坡加固

考虑到春融季节雨水多，及监控量测发现边仰坡沉降及位移变化较大，边仰坡不稳定等不利因素，在暗洞改明洞里程DIK258+895～DIK258+875段两侧边坡设置桩径1m钢筋混凝土桩，桩间距2m，桩长15m，锚固深度不小于8m；根据地质情况对出口明洞及洞门段DIK259+025-DIK258+875边仰坡坡率按照黏土1：1.75，片麻岩全风化1：0.75刷坡，每级坡高6m，一级坡与二级坡间设2m宽平台，边坡采用22砂浆锚杆，长4m，锚杆采用梅花形布置间距1.2*1.2m，垂直坡面打人岩体，挂8钢筋网片，间距20*20cm，喷射c25混凝土，厚度15cm。在后期隧道施工中，边仰坡基本穩定，确保了施工安全。

3.3暗洞初支大变形应对措施

暗洞掌子面揭示围岩为粉质黏土夹少量碎石，潮湿、软塑状，裂隙水从地面及拱脚流出，围岩遇水软化成淤泥，承载力降低，造成隧道初支沉降、收敛变形大，存在安全隐患。现场在中台阶采用潜孔钻机垂直向下钻孔，孔径130mm，孔深3.5m，钻孔后观察裂隙水沿孔壁流出，1分钟后测孔内积水深达0.7米左右。针对隧道初支沉降、收敛变形大的问题，加强支护措施。超前支护采用108加单层超前小导管注浆超前加固围岩。由原设计三台阶临时横撑法，改为三台阶临时仰拱法施工，确保隧道及时封闭成环，上、中、下台阶预留核心土防止掌子面坍塌。原设计全环120a钢拱架，变更为全环122a钢拱架，中台阶设置120a工字钢临时仰拱，间距0.6米每榀，设置22连接钢筋间距1米，临时仰拱喷射27cm厚C25混凝土，待隧道仰拱封闭成环后方可拆除临时仰拱；隧道初支每榀拱架的上、中、下台阶均设置单层锁脚锚管，向下45°角打入岩体，采用6m长，锚管采用108无缝钢管，管壁打孔，钢管头设置锥尖，锁脚锚管与钢架连接采用30c*50cm*16mm钢板焊接，采用1：1水泥浆注浆，注浆压力1～2MP；加大隧道初支预留沉降变形量由15cm加大到25cm，防止隧道初支侵限。采用以上措施加强支护，防止隧道初支沉降、收敛变形，取得良好效果确保了隧道施工质量、安全、进度。

3.4加强监控量测

针对隧道初支沉降、收敛变形大，变形持续时间长的特点，加强隧道围岩监控量测频率，监控量测数据及时进行回归分析为动态施工提供数据支撑，确保施工安全、质量。

4总结

（1）大变形隧道施工应对措施应以加快仰拱跟进及封闭成环为核心，严控各施工措施的细节及工艺质量，同时做好控制开挖工作，减少施工振动对初支结构的变形影响。（2）监控量测是对支护围岩的测量，不能对支护结构变形情况进行全断面评价，施工中必须结合断面扫描情况判断支护结构的变形侵限情况。（3）为减少施工中侵限情况的发生，宜根据监控量测情况及断面扫描数据，动态合理确定初期支护预留变形量，以防止初支侵限及衬砌混凝土的数量增加。（4）施工过程中应注意洞内外地下水及时引、排，防止浸泡拱脚、坡脚等现象。（5）隧道施工中一定要保证洞口导向墙及边仰坡稳定性。