肖勇 李志成 胡必富

中铁隧道集团三处有限公司 云南丽江 674100

1 工程概况

该研究选择丽香铁路中义隧道，中义隧道全长14745m，均为带仰拱的曲墙复合式衬砌，正洞初支有单层、双层及三层支护。隧道位于欧亚板块和印度洋板块相互碰撞汇聚形成的青藏高原东南缘之川滇菱形断块的细部边界断裂带（金沙江-中甸断裂带）内，属我国著名的南北向地震带南段之滇西地震带，地质构造复杂，新构造运动强烈，区内主要发育南北向断裂，局部发育支断层。中义隧道主要穿越玉龙雪山西麓断裂，设计总长270m。玉龙雪山西麓断裂为区域性正断层，

开挖揭示岩性为大理岩夹片岩，灰黄、灰、深灰色，粉细粒状变晶结构，片理化较明显，具有条带状结构，弱风化（W②，薄层-中层状构造，岩质软硬不均，属较软岩；岩体较破碎-破碎。开挖过程中可能存在掉块、小溜坍风险，但支护后不易出现塌方，但会一直对隧道结构挤压变形[1]。

2 隧道结构破坏原因

①开挖揭示的岩体结构遭受破坏严重，多呈碎裂结构，多种结构面密集发育，并傍有绿泥石富集，面光滑，结合力差，透镜状凝灰岩频繁出现，岩体完整性差，掌子面围岩自稳困难，并出现多次溜坍导致隧道偏压初支变形开裂。②岩体具压性结构面特征，多呈褐灰、灰绿夹灰白色，系玄武岩、凝灰岩、大理岩及石英团块等挤压破碎而成，多呈角砾状或碎块状，局部呈大块状；凝灰岩呈土状，质软，挤压成饼状，擦痕光滑平直。岩质软硬不均，胶结紧密碎石土状居多，受褶皱、断裂及岩浆侵入活动影响，岩体挤压破碎极严重，结构松散破碎，结构面有绿泥石、蒙脱石等蚀变矿物富集，面光滑，结合力差，极大弱化了岩体的强度，结构面强度处于残余状态，多有分离现象，自稳能力差。对开挖后对初支结构面挤压严重导致拱架变形、断裂。③隧道支护结构不足以抵抗围岩地应力，受山体压力影响，会不断对隧道支护结构的弹性空间随着时间的推移变成塑性，最终导致隧道初支结构的变形、断裂。④当地应力还未得到足够的释放空间是，施工现场的机械设备带来的震动，开挖爆破的扰动，会进一步的导致支护出现失衡的情况。

3 现场施工控变主要要点

3.1 选择最合适的施工工法

采用三台阶留核心土或微台阶工法组织施工，开挖采用弱爆破后铣挖机修整成形，减少周边围岩扰动，开挖后及时施作10cm喷射混凝土封闭掌子面。

3.2 充分预留足够变形量

开挖时预留三层支护净空。当双层支护无法控制软岩大变形时，初期支护采用三层支护；最外层采用H175型钢钢架拱墙支护，拱墙预留变形量为40cm；第二层采用HW175型钢钢架全环支护，全环预留变形量为40cm；第三层采用I20b型钢钢架全环支护，全环预留变形量为20cm；

3.3 锁脚锚管加强措施

上台阶锁脚由原设计单侧2根φ42锁脚锚管增加至4根（φ60、φ42各2根），中台阶施工后，在与上台阶交接处增设一组φ42mm锁脚锚管于下台阶连接板下30cm位置，为防止隧底变形隆起，在隧底两侧单独布设8根φ42锁脚锚管，角度控制在20°-40°之间。每根锁脚锚管使用2根“L”筋焊接，中上台阶拱脚上50cm位置均采用φ22钢筋预弯成“8”字环与钢架焊接，形成锁脚定位环，进一步保证锁脚锚管受力效果，每环拱架共计打设32根锁脚锚管。

3.4 双层网片及连接筋

为保证钢架整体受力，采用双层钢筋网及双层连接筋进行支护，连接筋采用φ25螺纹钢，内外两层环向间距均为1m，呈“Z”字型布置，双层钢筋网均采用φ8钢筋，网格间距20×20cm。钢筋网片采用Ⅰ级φ8钢筋焊制，网格间距20×20cm在钢筋加工场内集中加工。按标定的位置挂设加工好的钢筋网片，钢筋片随初喷面的起伏铺设，固定于先期施工的系统锚杆之上，与锚杆和钢架点焊焊接牢固再把钢筋片焊接成网，确保整体结构受力平衡。网片搭接长度为1-2个网格。喷砼时，减小喷头至受喷面距离和控制风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。

3.5 采用长短结合系统锚杆

因岩体软弱破碎，成孔困难，变形难以控制，采用长短锚杆结合的方式布设，长锚杆采用φ32自进式锚杆，长度6m，间距1.2m×0.6m（环向×纵向），短锚杆采用φ22药包锚杆，长度4m，间距1.2m×0.6m（环向×纵向），梅花形布置[2]。

自进式锚杆具有钻、注、锚一体化的功能，是一种先进的锚固体系，解决了大管棚施工时的塌孔问题，能够保证复杂地质条件下的注浆效果。在抗弯、抗剪强度和表面粘结等方面明显优于截面相同的常规砂浆锚杆，可以任意切割、连接、施加预应力和荷载释放，并可作注浆管使用，所需的机具设备、材料没有特殊要求，工艺简单，具有很大的应用价值。自带钻头，可自行钻进自进式锚杆兼有钻杆和锚杆两种功能，取消了退钻杆插锚杆的工序，可避免因坍孔而导致返工的现象。

3.6 加强超前支护

为减少拱顶掉块和掌子面溜坍问题，可将小导管环向间距调整为20cm，小导管单根长3.5m，纵向间距1.2m，每环50根。掌子面拱顶自稳能力差，采用双重超前支护措施，在施作完自进式管棚后进行开挖过程中，第二层超前支护措施采用φ42mm小导管，单根长L=3.5m，每环50根，环向间距20cm，纵向间距1.2m；小导管布设在自进式管棚中间。小导管施工采用YT28型风动凿岩机按设计钻孔，冲击振动将小导管顶入岩层，小导管尾部与钢架焊接在一起，用高压风清除管内杂物，进行注浆，注浆完成后采用塑胶泥或锚固剂封堵孔口[3]。

4 结语

综合所研究的中义隧道围岩情况，结合项目大变形段落处理效果情况来看，有针对性的优化断面形状对控制变形较为有效。本施工项目不仅是结合了监控量测，还采用了结构应力半自动采集系统以及我们公司自主研发的3D扫描仪相结合，准确的对结构受力，地应力释放及每天变化的情况进行了分析。