隧道花岗岩蚀变段施工技术

青叶婷　肖永鹏

摘要：文章结合新柳南高速公路中望隧道施工实例，针对花岗岩蚀变段围岩特征及地质灾害，介绍了花岗岩蚀变段的塌方处治措施和围岩支护变更方式，为类似高速公路花岗岩蚀变体隧道工程施工提供经验参考。

关键词：隧道工程;花岗岩蚀变体;塌方处治;超强支护;监控量测

中图分类号：U455.4A190693

0 引言

花岗岩蚀变岩体是指在晚期侵入的花岗岩热液及表生作用蚀变下，经多次地层构造作用及岩浆侵入影响，生成含大量亲水性软岩矿物的低强度岩体[1]，且岩性混杂，结构松散。根据被侵入岩体的不同，蚀变体岩性也有所不同，可能会产生高岭土化、蒙脱石化、云母化、大理岩化、角岩化等蚀变，结构复杂，且易发生不良地质灾害，对隧道施工安全及隧道质量安全产生严重的损害。如高岭土化、蒙脱石化蚀变，均为亲水性软岩矿物，在水的作用下易膨胀、崩解及泥化，开挖过程中易产生突泥、滑坍，且作用在支护结构上的土压力超出承载范围，易导致初支大变形。云母化蚀变，结构面很发育，完整性差、破碎、松散、强度低，孔隙裂隙更加发育，岩体易产生塌方冒顶、大变形等病害。大理岩化侵蚀岩中多见溶蚀现象，差异风化严重，岩块颗粒之间胶结不牢固，成岩性差，整体强度较低，敲击易碎，开挖过程中易产生坍塌等病害。角岩化蚀变岩为中厚层状构造，泥质、钙质胶结，细砂结构，层理不清，岩石产生热化学蚀变，岩体内节理裂隙发育密集，岩体极破碎，岩石强度低，受蚀变作用的页岩夹层极为软弱，遇水易软化，形成软土状，岩体渗水性差，整体强度低，易产生洞顶坍塌，挤出变形等病害。在隧道花岗岩蚀变段掘进施工时，清晰地判定围岩地质特征、稳定性及周边环境影响因素，严谨的施工管理方法及准确有效的处置措施，对安全通过蚀变段起到关键作用。中望隧道花岗岩侵入砂岩发生蚀变，蚀变长度达50 m，在施工中发生坍塌。为进行病害的整治，结合工程地质特征分析形成病害的地质原因，提出经济可行的整治措施，顺利通过花岗岩蚀变段，确保了施工安全及工程质量安全，为今后类似花岗岩侵入砂岩的蚀变段施工提供技术参考。

1 工程概述

中望隧道位于南宁市宾阳县昆仑镇联光村，起始桩号为：ZK178+870～ZK1780+560（1 690 m）/YK178+875～YK180+560（1 685 m）。隧道穿越低山丘陵山脊山谷，地面高程为188.30～513.70 m，相对高差约为325.40 m。隧道围岩主要为寒武系第二段（∈b）砂岩和燕山晚期白垩纪（γη53）中风化花岗岩。

1.1 花岗岩蚀变段围岩特征及地质灾害描述

中望隧道进口左洞掘进至ZK179+350段，发现花岗岩蚀变体，具体情况如下：

（1）ZK179+350～ZK179+362段开挖揭示地质主要为：中风化花岗岩，岩体节理裂隙发育，蚀变现象明显，节理间白色结晶，触感腻滑，爆破后岩体松散易塌落，地下水较发育，裂隙水呈线状。

（2）ZK179+362～ZK179+386段隧道围岩为强风化花岗岩，岩体节理裂隙发育，蚀变现象明显，节理间白色结晶，触感腻滑，岩体自稳性差，易塌落。开挖后拱顶掉块现象明显，围岩欠稳定，未见裂隙水发育。2020-06-13掘进至ZK179+363段，拱顶下沉严重，2020-06-14发生掌子面塌方，塌方宽9 m，长5 m，高3 m。

（3）ZK179+386～ZK179+398段隧道围岩为中风化花岗岩，岩体节理裂隙发育，节理间白色结晶，触感腻滑，爆破后拱顶两侧岩体较松散破碎，未见地下水发育，无渗水现象。

（4）ZK179+398～ZK179+408.6段隧道围岩为中风化花岗岩，岩体节理裂隙发育，爆破后拱顶两侧岩体较松散破碎，地下水发育，渗水呈滴水状。

（5）ZK179+408.6～ZK179+420.6段隧道围岩为中风化砂岩，岩体节理裂隙发育，爆破后岩体较为破碎，地下水发育，掌子面呈滴水状。

由此可见，花岗岩蚀变发生在与砂岩的接触面上，可以通过加强超前钻探及地质预报，分析预判是否存在花岗岩蚀变体。

1.2 监控量测特征

根据地质条件和工程特点，本隧道按每10 m设置一个观测断面，每个断面在拱顶设置1个拱顶下沉观测点，在拱腰及拱脚设置2对位移观测点，同时按1次/d的频率进行检测。围岩地质条件较差、较复杂时，可适当加密监测断面。拱顶下沉及周边收敛测点布置如图1所示。

根据塌方段监控量测结果（表1）显示，2020-06-13，ZK179+342处拱顶初支开始发生激烈下沉，下沉速率达1.24 mm/d。当超过1.00 mm/d时项目启动应急响应，启动预警，撤离人员，并加强对围岩稳定性进行监控检测。6月14日下沉速率8.00 mm/d，出现塌方，且初支发生变形，水平收敛达13.4 mm/d。至6月16日拱顶下沉速率恢复正常，但水平收敛最大达到1.04 mm。6月17日拱顶下沉及水平上收敛恢复正常，撤销预警。

2 花岗岩蚀变段施工技术

2.1 塌方处理

（1）ZK179+363掌子面塌方采用回填处理，在洞内围岩基本稳定后，加强监控量测，在塌方区基本稳定后，对塌方体进行回填反压，防止塌方进一步扩大，当发现较大变形时增加临时支撑。

（2）对掌子面前方围岩进行超前钻探，做好钻探纪要，探明掌子面前方围岩情况，钻孔终孔要求輻射至掌子面开挖轮廓面外≥5 m。

（3）在塌方临空面进行喷射混凝土处理，以封闭和稳定岩面。在塌方体位置打设泵送管回填C25混凝土，并从上至下分层清理回填土体。

（4）初支外轮廓与回填混凝土间若存在塌方体墟渣，应注浆加固。

（5）塌方体造成二衬侵蚀的，应对侵陷区域进行径向注浆。

（6）塌方体造成初支砸塌或拉裂的，在处理塌方体后对初支进行逐榀换拱，并采用6 m长双层小导管进行超前支护，打设双层锁脚小导管，实现初支封闭。

2.2 围岩与支护方式变更

在隧道掘进过程中每日观测掌子面围岩情况，当现场围岩情况与设计不符时应对围岩等级及支护类型进行调整变更（表2）。

2.3 监控量测

采取相应的措施处理塌方体，加强支护，之后一个月内趋于稳定，没有发生剧烈变形，变形速率小于规定值1 mm/d（见表3），证明处治结果有效。

施工中按时准确地进行现场监控量测，对量测数据进行分析处理与必要的计算后，判定围岩的稳定性，及时预报险情，并采取相应的措施，是隧道特殊地质风险防范最根本有效的方式。同时也为修正和确定隧道初期支护参数、二次衬砌施作时间提供参考依据。当位移-时间曲线出现反常的急骤变化现象时，表明围岩的支护已呈不稳定状态，应加强监视并适当加强支护，必要时立即停止开挖，并进行施工处理。

3 结语

在高速公路隧道工程施工过程当中，可能会遇到花岗岩蚀变体，对存在花岗岩与其他岩层有接触面的，应加强超前地质预报及超前地质钻探，加强掌子面围岩观测，及时调整开挖方式及支护形式，加大超前支护力度，避免塌方或初支大变形等灾害。本文介绍了花岗岩蚀变段围岩特征，通过对花岗岩蚀变段塌方处治及围岩与支护形式变更等方式，并结合监控量测数据，确保了施工安全，为今后类似隧道工程施工提供参考。

参考文献

[1]景 睿.花岗岩蚀变岩体隧道施工控制技术[J].低碳世界，2020，10（6）：163-164，166.

作者简介：

青叶婷（1994—），助理工程师，主要从事公路工程隧道施工技术管理工作;

肖永鹏（1995—），助理工程师，主要从事公路工程隧道施工技术管理工作。