白秀峰

(湖北工业大学，湖北武汉 430068)

1 工程概况

成贵铁路将军山隧道进口里程D1K388+293，出口里程D1K390+325，全长2 032 m。隧道为19.3‰的单面上坡，设计时速为250 km/h采用台阶法+临时横撑施工方法进行开挖施工。隧道处于浅埋地段，D1K390+300～D1K390+275段最大埋深11.48 m，最小埋深为3.14 m。围岩为属Ⅳ级软石，岩体受风化易剥落，遇水易软化变形，围岩含水量较高（经试验测定，含水率高达26.3%），力学性质较差。隧道内渗水主要为地表裂隙水，受降雨影响大。

2 现场施工及监控量测的情况[1,2]

2.1 施工方法

将军山隧道出口采用三台阶法施工。

（1）洞内拱顶下沉情况

出口洞内布置 3个断面（D1K390+295、D1K390+290、D1K390+285）。由于天降暴雨，4 月21日突发沉降14 mm，截至5月9日，D1K390+295拱顶下沉累计157 mm；D1K390+290拱顶下沉累计129 mm；D1K390+285拱顶下沉累计102 mm。从监控量测数据分析，上台阶开挖期间（未施作临时仰拱）拱顶沉降约10 cm，中台阶开挖并施作临时仰拱过程中拱顶沉降约5 cm。

（2）地表下沉情况

洞外地表共设置5个断面，每5 m一个断面，每断面布置9个测点。截止2015年05月09日，295-05测点累计下沉131.4mm，日下沉最大值14mm；290-05累计下沉155 mm，日下沉最大值16 mm；285-05累计下沉129 mm，日下沉最大值14 mm；280-05累计下沉41 mm，日下沉最大值5 mm。

2.2 隧道下沉原因分析

经过对现场情况勘察及相关的调查，造成隧道地表及隧道拱部下沉的原因是多方面的，它既与围岩本身的强度和地质构造有关，也与施工时天气情况有关。主要有以下几点：

（1）围岩为全风化页岩含水量较高，力学性质较差，遇水成泥状。

（2）隧道洞口段最大埋深为11.48 m，最小埋深为3.14 m。

（3）隧道出口施工期间为雨季。

（4）现场正在采取三台阶加临时仰拱法对隧道上半断面开挖及支护，由于场地限制和上台阶施工断面较小的原因，上台阶未能及时封闭成环。

（5）洞口明洞段在暗洞工程未封闭成环前已落底施作完成明洞仰拱工程，造成暗洞工程前缘临空，不利于洞口段围岩稳定。

3 现场应对处理措施[3]

结合隧道洞口段地层岩性及现状，若不及时处理，后期可能造成隧道大面积侵限，为了避免出现因为侵限而换拱的情况，经建设单位、设计单位、监理单位、咨询单位、施工单位几方现场会勘后，确认对洞口段采取一系列加固处理措施，现场根据处理措施详细施作情况如下：

（1）地表及边仰坡处理，洞顶截水天沟裂纹处采用2 cm厚M20砂浆进行封闭，并对边仰坡用塑料布进行覆盖，见图1。

（2）现场对洞口段立即采取土石反压回填，并用机械设备碾压密实，见图2。

（3）对D1K390+300～+290段施作临时I18竖撑，纵向间距0.6 m，并采用钢垫板固定，同时采用2根φ60钢花管固定竖撑，钢花管垂直于上台阶加固，每根长8 m，见图3。

图1 地表及边仰坡处理

图2 土石反压回填

图3 临时I18竖撑

（4）5月1日～5月13日，为控制隧道整体下沉量，洞内采用I18型钢钢架将钢架纵向连接，同时加密纵向连接钢筋，环向间距0.5 m。期间共打设136根φ76锁脚锚管，并注浆加固，每个拱脚接头各增设2根，同时于钢架之间每隔0.2 m施作1根锁脚锚管，锚管每根长8 m，打设角度按与水平线呈65°夹角斜向下打设，并注水泥浆加固，与纵向连接钢架形成整体。

（5）施作D1K390+300～+286.8段临时仰拱，临时仰拱施作完成后做到了及时封闭成环，见图4。

图4 临时仰拱

（6）采用192根φ42小导管替代拱部系统锚杆对拱部围岩进行注浆加固，逐段注浆，小导管每根长5 m，见图5。

图5 拱部围岩进行注浆加固

（7）对掌子面前方采用φ42超前小导管补注浆，加固前方拱部围岩，小导管环向间距0.4 m。每根长4 m。纵向间距2.4 m，见图6。

（8）对洞口D1K390+315～+286段反压回填洞渣，回填至导向墙基础底齐平，碾压密实，回填长度为洞内13 m，洞外25 m。为进一步强化洞内支护体系对洞口段5.0 m范围内两侧增加I18临时竖撑，两侧I18临时竖撑距中心线3.0 m，竖撑中部用I16与中台阶已加固的纵向I18连接牢固，増强竖撑支撑强度，竖撑0.6 m/榀，见图7。

图6 超前小导管补注浆

图7 反压回填洞渣

（9）回填完成后，护住导向墙两侧基础，在导向墙基础左侧外缘施做桩径1.25 m的钻孔桩1根；右侧外缘施工桩径1.25 m的钻孔桩2根，嵌入岩层2.0 m，桩顶施工至导向墙扩大基础底。桩顶1 m往下施作1.0 m高牛腿与桩基成整体，并伸入导向墙扩大基础内0.8 m，托住导向墙防止下沉。再把导向墙扩大基础内钢筋凿出20 cm，焊接接长与桩顶钢筋形成骨架，立模浇筑C30混凝土与导向墙扩大基础形成整体，有效阻止导向墙下沉。

（10）对洞口D1K300+300～+290.4段下台阶进行分步开挖，下台阶开挖采用机械+人工法进行施工，施工过程中遵循“随挖、随接、随喷”的原则，尽快施工仰拱，确保钢拱架尽快成环及封闭。下台阶拱架每榀增加4根Φ76的锁脚锚管，每根长8.0 m，与水平夹角45°，并注浆加固。施工过程中加大监控量测频率，将监控量测数据结果及时反馈到施工现场，见图8。

图8 下台阶进行分步开挖

4 加固处理技术措施取得的效果[4]

从围岩监控量测累计数据与洞内加固处理技术措施时间关系表可以看出，由于天气降雨，隧道拱顶下沉及地表下沉数据较大。自4月29日现场开始实施加固处理，进行反压回填，施作竖向支撑和锁脚锚管期间共下沉25 mm，拱顶下沉量已经有明显的减缓趋；加固处理技术措施完成期间共下沉1 mm，基本已经趋于稳定；开挖下台阶和施作仰拱及填充的过程中，拱顶累计下沉量为-2 mm，视为测量误差，基本达到了“零沉降”的效果。由图9可以看出，将军山出口加固处理技术措施可以说是立竿见影，行之有效。

5 总结与探讨

在对将军山隧道出口D1K390+300～+290浅埋、软弱破碎段进行加固处理并施作二衬后，主要总结为以下施工理念：

（1）浅埋、软弱破碎富水地质地段总体施工理念为：管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、速反馈。

（2）浅埋、软弱破碎富水地质段隧道施工初期支护预留变形量为15 cm，现场预留25 cm仍不能满足变形需要，由此可见，类似地质的隧道施工，预留变形量可提高到50 cm以上，允许初期支护有一定程度的变形后进行支护。

图9 隧道拱顶下沉及地表下沉

（3）隧道监控量测为非常关键的措施，监控量测的数据结果直接反馈指导现场施工，如现场监控量测未能及时发现隧道下沉变化并反馈现场，将会造成更大的经济损失。

（4）对于浅埋、软弱破碎富水地质地段必须选择安全有效的开挖方法，确保施工安全；在后续的施工过程中，做到优化爆破方式及参数，特别对于孤石的爆破方式，宜局部采用预裂爆破，不得整体移除，避免形成大的临空面。开挖后，现场要及时对拱部进行喷砼封闭，特别是对超挖部位，喷砼回填密实，避免岩体软化脱落，引起地表沉降。

（5）由于围岩岩体受风化易剥落，遇水易软化变形，围岩含水量较高，力学性质较差。因此必须要求临时仰拱、仰拱、二衬施作的时间、步距尽可能的短。

（6）规范要求二衬施工应在初支稳定后进行，但对于浅埋、软弱破碎富水地质地段由于围岩自稳能力较差，因此洞内在采取加固措施稳定变形后，可以提前施作二衬，给围岩强有力的受力支持，达到控制围岩变形，避免因变形过大引起围岩失稳和侵限现象。

6 结语

当隧道处于浅埋、软弱破碎富水地质地段时，经常会发生隧道拱部下沉、地表下沉的地质灾害，这也是许多类似地质隧道的共同问题。将军山隧道出口在通过浅埋、软弱破碎富水地质地段时，通过监控量测及时反馈的数据结果，分析了隧道拱顶下沉、地表下沉的原因。现场通过增加竖向支撑、锁脚锚管、小导管注浆加固、洞口增加支撑桩等一系列加强处理措施，构建了新的支护体系，有效地控制了拱顶下沉、地表下沉；通过及时施作洞口段二衬，避免了洞口浅埋、软弱破碎富水地质地段围岩失稳和结构限界侵限等情况的发生。将军山隧道出口加固处理工作为施工类似地质的隧道积累了宝贵的经验，也起到了很好的借鉴作用。

[1]TZ204-2008,铁路隧道工程施工技术指南[S].

[2]踪敬良.合福高速铁路软弱富水浅埋隧道设计技术及工程实例分析[J].交通建设与管理,2015(6)：264-266.

[3]赵欢.城市浅埋软弱围岩地铁隧道施工引起的地表沉降及控制研究[D].重庆：重庆交通大学,2014.

[4]王建平.水平旋喷桩在铁路隧道浅埋软弱富水围岩加固中的应用[J].科技风,2011(1)：140-141.