大峡山隧道进口端施工及塌方处理
[摘要]本文主要针对大峡山隧道—处在深断裂带中的进洞口端Ⅴ级围岩浅埋段施工及塌方处理采取不同施工方案，取得了良好成效，可为类似工程提供参考和借鉴。
[关键词]深断裂带,Ⅴ级围岩,支护参数,塌方处理
1工程概况
大峡山隧道进洞口段位于浙中山区的桐庐县富春江南岸，属于20省道桐庐上杭州至建德马岭段改建工程，隧道的起点里程K8+490终点里程K11+495，全长3005米双向公路隧道，净高5m净宽10m隧道，设计行车速度60km/h。原设计进口端明洞5米，套拱2米，Ⅴ级围岩210m，洞口浅埋段埋深约5-8米。
2工程特点及技术难点
特点及难点一：工期紧、单头掘进达1500多米，8个月内完成，平均每月开挖支护达到188米;
特点及难点二：地质结构复杂，隧道进口段主要穿越萧山-球川深断裂带，地表由一系列平行断层组成，宽约1Km断裂带，多为逆冲断层，围岩变化频繁，围岩变化意味着施工方案的变化，给施工带来极大的不利，尤其对施工进度的影响非常大;
特点及难点三：进洞口段埋深极浅，洞口覆盖层只有5~8米，自然坡又小，仅18°。再加上断裂带强烈影响，造成岩体破碎，基岩节理裂隙发育，围岩长期受水侵泡，岩石变软，泥质岩石开挖后常呈团块或泥浆状出现，为此在施工中针对不同岩性采用不同的支护方法;
特点及难点四：施工工序多而复杂，本隧道进口端围岩施工条件极差，为Ⅴ级围岩，设计为“复合式”衬砌，后由于围岩变化，隧道施工方法作了相应的变更。
3施工方案的选用
大峡山隧道进洞口端原设计为210米的Ⅴ级围岩，由于地质不符后变更为278米的Ⅴ级围岩，在此段Ⅴ级围岩分四种类型施工方案施工;
1、进洞口端(K8+495~K8+523)28米范围内采用管棚超前支护施工方法，并加长套拱，套拱由原来2米加长到5米。
2、塌方段(K8+523~K8+528)段处理;
3、洞身一段(K8+523~K8+711.4)188.4米范围内采用双层超前小导管加钢拱支护的施工方法;
4、洞身二段(K8+711.4~K8+773)61.6米范围内采用原设计的普通Ⅴ级围岩施工方法。
3.1进洞口端(K8+495~K8+523)
1、管棚施工
由于隧道进洞口处岩体风化十分严重，土体松散，基岩节理裂隙发育，所以洞口开挖面极易发生坍塌，为防止洞口施工塌方，进洞采用30米的管棚超前支护的施工方法。管棚采用潜孔钻机钻进并顶进 钢拱架成型
长钢管棚，一次性打入。钢管规格采用热轧无缝钢管φ108mm，壁厚6mm节长6m，3m，环向间距40cm，方向平行与路线中线，管与管之间按120°方向总共打37根钢管。
管棚的固定端采用C25砼套拱，套拱在明洞外轮廓线以外，紧贴掌子面施工，套拱内埋设三榀18号工字钢，工字钢与管棚钢管焊接成整体
管棚注浆采用水泥浆与水玻璃浆体积比1：0.5;水泥浆水灰比1：1.
2、洞内施工
步骤：管棚超前支护-上部环形开挖-上部初期支护-核心土开挖-下部开挖-下部初期支护-仰拱施工-模筑二次衬砌。
管棚施工完毕后当洞口开挖后，洞身掌子面围岩为拱顶以下1.5米左右为黄色含水量饱和的含粘性土的圆砾，其下为强风化的炭质泥灰岩，自稳能力均较差，洞身开挖后失去外部支衬的周边围岩便不断掉块，剥落，给初期支护施工带来很大安全隐患，特别雨季到来，洞身围岩含水量增大，对隧道洞口段带来更大的安全威胁，为此经设计修改后施工参数如下：
①开挖改用了上弧导坑环行开挖留核心土法施工，部分岩石采用放小炮松动爆破，以人工和机械相结合方法施工;②加密钢拱架密度，每榀钢拱架由原设计的0.75米调整为0.5米;2.取消原设计的中空锚杆，以φ42mmx4mm注浆小导管代替，长度增加至5.0m间距0.75m，注浆采用单液水泥浆，压力控制参数大管棚的注浆参数;③比原设计再加长3m护拱确保仰坡稳定。
3.2塌方段(K8+523~K8+528)处理
当隧道进洞30米管棚施工完后，掘进到K8+523时，掌子面上左侧出现黄色砂粘土，因含水量高，开挖暴露后。发生流变，导致左侧开挖线外侧砂粘土滑塌，形成大面积的塌方。右侧靠下为强风化的碎裂状黑色含灰泥灰岩，为确保安全控制塌方扩大，先对整个塌方面初喷砼进行封闭，塌腔内打设注浆小导管，然后架设钢拱架、挂内模、喷射砼形成隧道断面，对塌方的处理采用注浆小导管;结合φ6@200×200钢筋网片喷射C20早强砼密实回填初支背后的空腔，然后再对岩体注浆，直至监测围岩稳定后。
当掘进到K8+524时，左侧掌子面和左侧开挖线外侧大面积塌方至K8+528的4米范围内，左侧超过初支面4m，上部超过拱顶接近5m形成较大塌腔，在此情况下，对塌方再次做如下处理;
①对K8+520～K8+524段已做好初期支护的断面进行再次加固，加固采用18号工字钢做成拱架，与原支护拱架紧贴，确保拱架整体稳定性(支护稳定后再拆除)。
②用隧道洞渣回填掌子面，尽量限制塌体外流，然后喷射厚度25cmC20早强砼封闭整个回填表面，接着施作φ42x4mm打孔垫轧无缝钢管长@1.0×1.0m按梅花型布置，最后对侧墙塌腔及回填体进行压浆加固填充。
③逐榀开挖回填体，拱顶先形成隧道断面形式，拱顶塌腔暂时回填50cm厚，并布置φ6@200×200钢筋网片。
④穿过塌方体掘进时纵向采用双层小导管超前支护，外偏角分别采用10°、45°，单层小导管间距30cm，小导管单根长度5m，纵向搭接长度按原设计。
⑤当向前掘进到K8+530时，对K8+524~K8+528段拱顶塌腔进行喷射砼密实回填至塌方顶。
3.3洞身一段(K8+528~K8+711.4)
该段183.4米范围内，围岩内断裂发育，围岩挤压破碎强烈，地表水和地下水丰富，围岩渗透性较好，围岩出露以泥岩、泥质粉砂岩及炭质泥灰岩为主，熔结凝灰岩仅出现在末端，围岩含水量大，很容易造成塌方，根据前面围岩施工情况看及现场地质勘察预报结果显示，此段围岩还可能出现塌方情况，因此本围岩施工以处理断裂塌方为主，对后面Ⅴ级围岩采取了加强支护方法，为此对围岩的施工及初期支护参数做如下变更：
1.本段开挖坚持“短进尺、早支护、勤量测、快封闭”的施工原则，以留核心土和上、下导坑台阶相结合施工法，进行爆破开挖;
2.钢拱架仍按进洞段布置16号工字钢，间距由原来的0.75m变更为0.4m;
3.纵向增加双层φ42x4mm注浆小导管支护，外偏角分别用10°，45°;每层小导管环向间距30cm，小导管单根长5m，纵向搭接长度2.5m;
4.系统锚杆由φ25x5mm长度3.5m中空注浆锚杆改为φ42mmx4mm长度5m注浆小导管，横向间距0.75x1.0m呈梅花型布置;
5.钢筋焊接网，喷射砼厚度按原V级围岩施工。
3.4洞身二段(K8+711.4~K8+773)
该段61.6米围岩为强风化的晶屑熔结凝灰岩，由于受萧山-球川深断裂影响，断裂构造发育，围岩遭受强烈挤压，多呈片理化出现，片理石上常出现白色石英方解石细脉，局部呈团块状出现，裂隙面上渗水明显，滴水不断，由于围岩长期受水侵泡，岩石变得较为松软，此段围岩比前面围岩岩性单一，与原设计情况基本一致，该围岩按原设计的普通V级围岩施工。
4.隧道衬砌结构施工
4.1隧道衬砌防排水施工
(1)衬砌柔性防水工程：在衬砌背面设置土工布和隧道专用防水卷材，其作用兼作衬背排水层及缓冲层。在衬砌浇筑工作缝设置带注浆管遇水膨胀橡胶止水条;沉降缝在隧道结构形式变更处放置，采用中理式橡胶止水带防水;并在所有施工缝，沉降缝位置放置背贴式塑料止水带并与防水板焊接使用。
(2)衬砌背后的排水层：在衬背土工布排水层与喷砼之间设环、纵向排水盲沟，纵向盲沟采用φ75mmHDPE单壁打孔波纹管，环向盲沟内采用φ50mmHDPE单壁打孔波纹管，一般每10米或每个施工缝已时放置一道，对于IV、V级围岩段及富水段拱部局部渗水地段，环向间距缩小到1.0-3.0m
4.2隧道衬砌结构施工
根据监控量测信息，确定二次衬砌施作时机，然后按设计图纸要求进行施工。台车采用全断面整体液压钢结构大模板厂方拼装而成，模板厚度10mm，具有液压支拆模和电动走行系统，分解后采用汽车运至现场安装。砼灌注时采取时间和灌注高度两个指标进行双控，即单侧砼灌注高度达1m时，必须换管和换位。
砼封顶采用顶模中心封顶器接输送管，逐渐压注砼封顶。当挡头板上观察孔有浆溢出，即标志封顶完成。
5.隧道监测
针对隧道内不同围岩及地质情况，我们分别在不同地段作了围岩量测，从进洞开始一直到衬砌全部完成。通过对本隧道现场监控量测的实践，对围岩变形有如下几点体会：
1、位移时间变化大致可分为“急剧变化～缓慢变化～基本稳定”三个阶段。
2、围岩变形的态势和大小除与岩性、节理裂隙、埋深等地质因素有关外，在很大程度上取决于施工工序的安排及施工强度的差异，如初期支护对软弱围岩支护能力、变形规律的影响是重要的，所以初期支护尽早形成闭合环，以保持开挖面稳定，控制隧道变形。
3、光面爆破效果及初期支护施工质量如局部超欠挖过多、喷射砼的厚薄不均、锚杆注浆未满或长度不足等对围岩变形有一定的影响。
4、爆破对拱顶下沉有显著的影响，爆破瞬间的下沉量约占一天下沉量的90%左右，量测一般安排在爆破后实施。
6.结束语
在施工中，根据隧道的地理环境，本隧道进洞口端主要采用了留核心土和台阶法两种施工方法，并且根据施工方法采用对围岩扰动较少的微差爆破，加强初期支护参数，合理配置劳动力和机械设备，还根据新奥法的基本要求对施工中的监控量测做了周密布设，在整个施工过程中，坚持“短进尺、早支护、勤量测、快封闭”的施工原则。
通过对大峡山隧道施工总结出的浅埋段、破碎易塌方的围岩施工，对同类隧道施工有一定的参考价值。