陈凌

摘 要：本文通过对新建张唐铁路燕山隧道4号斜井在富水卵石土段软岩开挖过程中结合现场的投入资源情况与揭露地层的具体特点，在对不断对开挖方法、支护措施及后续辅助控制加固措施等的持续改进，有效的控制了在此类地层中隧道施工的坍塌、下沉等风险的出现，保证了隧道施工的安全快速推进。

关键词：卵石土斜井 工法 支护

我国幅员辽阔，山区众多，地质条件复杂，在修建隧道工程中，经常碰见各类复杂的地质情况。在软岩地段隧道塌方、下沉等不仅威胁着开挖的安全，还对后续的使用及结构安全产生威胁，所以在施工过程中合理的开挖、加固控制措施的选择，显的尤为重要。

1.工程概况

1. 1工程简介

燕山隧道是张唐铁路最长的重点控制性工程。为双洞单线隧道，该隧道左线改DK52+953至改DK74+106，全长21153m；右线改DK52+960至改DK74+114，全长21154m。该隧道西起自李家堡村东附近的黄土坡上，向东经周家窑后穿越轿顶山剥蚀中山区、西水泉村北、李家窑村南、龙关镇南、止于八里庄村东南隧道；洞身主要穿越晚太古界水地庄岩组片麻岩、变粒岩及花岗片麻岩，上侏罗统张家口组凝灰岩、安山岩，长城系常州沟组石英砂岩，燕山期二长花岗岩，燕山期正长斑岩、石英正长斑岩。燕山隧道设置斜井7座。其中4号斜井长1465m，最大坡度10.2%，综合坡度9.2%，高差143.6m。

1.2工程地质概况

4号斜井井身Ⅴ级围岩占井身长度77.7%，Ⅳ级围岩占井身长度的22.3%，斜井涌水情况见表1。

斜井井身4斜14+65～4斜8+68段长度597m均处于富水、浅埋的粗圆砾土、卵石土等软弱围岩中，围岩稳定性较差。

1.3设计支护情况

斜井为无轨双车道临时斜井，采用喷锚支护的方法作为加固措施，井身在粗圆砾土、卵石土段均为Ⅴ级围岩，开挖采用上、下台阶法进行，具体支护参数见表2。

2.施工出现情况

斜井自2010年12月18日进洞施工，揭露围岩为粗圆砾土、卵石土，其中卵石的粒径为10cm～30cm，地下涌水以线状、股状出水为主。

超前支护采用长度为3.5m的φ42小导管，拱部130°范围环向间距为40cm设置，要求每环搭接长度不小于1m，间隔1榀拱架施工1环超前支护，但因卵石土段内卵石含量较多，钻孔不能顺利完成，每循环小导管施工中打入长度及数量不足，且部分多次调整钻孔位置，多次钻孔冲击造成了拱部围岩松动严重，开挖后掉块严重，多个循环拱部掉块深度为60cm～80cm左右，严重部位达到1.5m。

此外因渗水较严重，造成了上台阶掌子面围岩不稳，经常出现滑塌，开挖后因机械扰动及渗水的浸泡，承载力下降，造成机械不能正常作业，初期支护沉降速率快，累计沉降大，威胁施工安全。

3.施工中采取相应措施

3. 1开挖工法的调整

通过现场查看围岩稳定性状况和现场设备适应状况的分析，将二台阶调整为三台阶开挖，同时上台阶开挖过程中预留核心土，各级台阶长度控制在5m左右，提高掌子面的围岩稳定性，具体调整见图1。

此外因上台阶的一次开挖方量减小及减除了人工搭建简易作业台架的时间，上台阶开挖结束后即可进行上台阶立拱支护作业，与中、下台阶开挖形成平行作业，每循环上台阶支护封闭时间提前1.5h～2.0h，通过“早支护，快封闭”，减少了围岩暴露时间和坍塌风险。

3.2支护参数的调整

通过对现场围岩构成情况和拱部坍塌发生调查分析，其原因如下：①超前小导管施工中成功的概率相当低，未能起到相应支护作用；②小导管环向间距过大，因钻孔引起围岩松动，开挖后松动的卵石不断从小导管间掉出，最终造成拱部坍塌严重；③拱架间距过大，因73%的超前小导管实际施工深度在1.3m～1.6m，而拱架的间距为1.2m，掌子面围岩稍有不稳，出现坍塌后超前小导管前端掉落，引起整个超前支护失效；④围岩开挖后较松软，承载不足，同时拱架锁脚锚管的加固不足，造成开挖后的拱架沉降量较大。

针对以上情况，对支护参数进行了如下调整：①拱架采用Ⅰ18型钢，间距由1.2m调整为1.0m；②超前小导管长度由3.5m调整为3.0m，环向间距由0.4m调整为0.2m，每榀拱架均施工；③每榀拱架连接处增加3组6根长度为3m的φ42锁脚导管，并通过“U”卡与钢架焊接牢固。

3.3其他辅助措施

3.3.1底部换填

为及时有效的提高隧道底部开挖后的承载力，在加强隧道渗水抽排的同时，在下台阶拱架安装前采用隧道开挖的洞碴对隧道底部2m范围内进行换填，保证底部的承载满足需要拱架受力及施工机械行走需求。

3.3.2底板施工

为提高底板的施工质量，后期底板与掌子面间距控制在30m以内，且在底板施工过程中增加网格尺寸为25cm×25cm的φ16钢筋网，同时在分幅施工过程中横向预留长度0.6m的钢筋作为横向连接使用，保证初期支护与底板快速封闭成环。

3.3.3涌水截排措施

为有效解决渗水的影响，在已施工底板段按照间隔20m设置1道尺寸为10cm（宽）×15cm（深）的横向截水槽，将后方渗漏水截流至斜井边沟。同时因斜井坡度较大，为减少底部水流入掌子面，间隔60m设置1道1.2m（宽）×1.5（深）的截水沟，减少底部渗水。同时针对渗水中泥沙含量高，一般污水泵极易磨损且被堵塞，后改用渣浆泵进行抽水，降低了故障，提高了排水效率。

3.3.4径向注浆

为进一步提高初期支护结构的安全性及控制后方渗水对开挖的影响，对底板完成封闭段采用全环径向注浆止水加固措施，提高结构的安全性。

注浆孔按浆液扩散半径2m布设，梅花型布置，每环设13孔，孔口环向间距约200cm，孔底环向间距约300cm，纵向间距260cm。注浆孔采用风机钻开孔，孔径为50mm，孔深200cm。孔口管采用φ42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长1m，孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。

4.结语

（1）开挖工法是隧道施工中控制安全的第一要素。施工中要结合现场的围岩实际状况，采用满足要求的相应工法，同时要不断总结，适当的调整能有效的提高施工安全性。

（2）此类围岩的施工控制，并不是通过某一项措施就能达到一劳永逸，需根据实际情况采用多种措施相辅相成，以“事前加固，过程控制，过后补强”的综合措施为主。

（3）在斜井施工中涌水对隧道施工影响较大，特别是此类围岩状况下，为确保施工安全、进度更要采取有效措施在保证抽排、减少涌水量上进行有效控制。

参考文献：

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