隧道不良地质地段围岩加固技术探讨

一、工程概况

某隧道工程隧址区位于陡峻山地中，山顶海拔高度在900米左右，谷底高程为310～629米，切割深度为500～600米，属中切割的中低山区。隧道岩石属可溶性碳酸盐岩，岩溶较发育，围岩稳定性较差，含水较丰富；区内断裂构造发育，有一条构造发育的断层斜穿隧道，围岩破碎，降低了围岩级别，并构成了地下水通道。隧道施工出现了断层破碎带、涌突水、软弱松散等不良地质地段。依据山岭隧道新奥法施工原理，采取超前地质预报手段，通过对不良地质地段采用超前预支护加固处理，使隧道成功穿过了地质断层、富水涌水、破碎带、软弱松散地质段。Ⅴ级围岩且地下水丰富地段施工采用超前小导管（水泥浆与水玻璃）双液注浆，封堵裂隙水及预加固围岩，掘进采用CD（CRD）法开挖，并辅以弱爆破，施工初期支护采用喷射早强混凝土、钢筋网、钢架、系统锚杆联合支护。

二、隧道不良地质地段围岩加固技术 （一）地质预报

对于构造复杂的大规模断层，由地表探测和少量的地质钻孔为主，推断地下深部的地质条件与隧道施工实际遇到的地质条件存在差异，而隧道施工对地质体的变化又非常敏感。特别是采用大断面开挖，更要求准确预报施工前方的工程地质和水文地质条件。因此，采用本工法必须把地质超前预报作为一个工序纳入生产过程。

1、前期准备

收集和熟悉与工程有关的地质资料，研究隧道施工所涉及的主要地质问题，制定超前预报方案。

2、预报方法

采用超前平导方案，以平导和正洞地质、水文观测素描，平导与正洞地质类比为主，辅以地震波、声波、钻速测试、岩石微观研究、钻孔探水、赤平极射投影作图等方法，互相补充验证。

3、预报的重点内容

预测开挖面前方的地质情况，围岩类别，断层，软弱破碎带在前方出露的位置和对施工的影响，地下水活动情况等。

4、预报方式

根据勘测设计成果和施工阶段的观测结果，进行综合分析处理，分阶段作出预报。

（二）超前预支护

水泥与水玻璃比例为1：0.8～1，其主要特点活性好，防水性强。在拱墙部位设φ42超前小导管，其布设的具体位置为：拱部间距为30cm，边墙间距为40cm，长度为3.5m。

小导管安设采用钻孔打入法，先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm然后将小导管穿过钢架用锤顶人，顶入长度不小于钢管长度的90%小导管沿隧道径向打入，打入角度为5。～10。。若设双层导管时，另一层的打入角度为45。，其纵向搭接长度均不小于1m。

超前小导管注浆前，用高压风将钢管内砂石吹出，并先进行压水试验，检查机械设备注浆时采用群管注浆，每次注3～5根.提高速度，注浆压力0.5～2.0mpa且在注浆过程中随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，防止堵管、跑浆、漏浆。注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压，并继续注浆10min以上方可结束注浆。

（三）初期支护

系统锚杆采用3m/根的水泥药卷锚杆，纵向、环向间距均为100cm，梅花型布置；拱墙设钢格栅，间距50cm，钢格栅每侧拱脚设4m/根的WTD25中空注浆锁口锚杆，按梅花型布置在钢格栅的两侧，环向间距50cm；挂∮6双层钢筋网，网格尺寸为15cm×15cm，喷射混凝土厚25cm。

水泥药卷锚杆就是利用早期凝结速度快，承载强度大为特征的水泥砂浆制成的锚固剂将锚杆固定在锚固位臵的一种支护方法。水泥药卷锚杆施工工艺流程图见图8。锚固剂应符合以下几项要求：初凝时间应大于3分钟，终凝时间应小于10分钟；必须具有足够的小时抗压强度，一般在半小时到一小时的抗压强度应在0.2MPa以上；硬化后体积不缩小，且有微膨胀性。锚杆钻孔采用风动凿岩机钻孔，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直。药卷包在浸水前上端扎3～5个小孔（孔径1mm），浸水1～1.5分钟小

孔不冒泡即浸水结束，这时即可将浸好水的药卷包装入孔眼。药包装入采用比较坚硬顺直木棍或相似的物体送至眼底。药卷包装入后，将锚杆用风动搅拌机（电钻改装也可）带动锚杆快速旋转，边旋转边徐徐推进，锚头在旋转与推进中强烈搅拌浸水后的水泥包，使水泥浆获得良好的和易性，连续搅拌水泥卷的时间宜为30～60s。水泥浆如沿孔壁下滑，孔口用纸堵塞。

钢筋除锈后按设计要求分节加工成型，钢格栅分节间通过钢板用螺栓联接。为充分发挥钢格栅的承载能力，首先要求钢格栅必须垂直且与线路方向垂直；其次，架立拱部钢格栅时，严格控制左、右拱脚标高，以防拱架偏斜，影响与边墙钢格栅架的圆顺连接或侵入衬砌厚度。为方便拱部钢格栅与边墙钢格栅的连接，在拱脚连接处铺不小于20cm厚的粗砂或石屑。边墙钢格栅底部必须置于基岩上，以防下沉变形。

（四）开挖

因围岩软弱，采用环形导坑留核心土施工方法进行施工，施工进尺0.6m，核心土与导坑距离控制在6m左右，环形导坑一般情况用风镐人工开挖施工，需爆破地段严格控制装药量，采用光面爆破。主要施工工艺为先注浆，然后上台阶开挖环形导坑，进行初期支护，挖核心土，上台阶推进一定距离后进行下台阶开挖及初期支护。

（五）岩溶处理

岩溶处理根据调查岩溶分布状况、发育形态与发育规律、溶洞的填充状况及填充物的物理力学性质、溶洞内地下水发育状况及运动规律等，然后根据溶洞大小、所处位置、填充情况以及地下水发育状况区别对待。一般可采取跨越、加固填穴，引排、截流岩溶水，清除冲填物或对软弱地基加固，回填夯实、封闭地表塌陷、疏排地表水等工程综合治理措施。

隧道通过岩溶含水带时，对于超前探孔中单孔流量大于2L/S，或总流量大于10L/S的溶洞应预留5～10m岩盘进行注浆堵水。对于富存岩溶水的岩溶，凡与上部岩层或地表有水力联系的，溶洞水无法在衬砌之前排干的，则应采用全封闭衬砌；而与地表及溶洞外部岩层无水力联系的干溶洞或溶洞水囊，可采用半封闭衬砌，并在墙背设置弹簧排水管，引水入中心排水沟。

（六）监测

加强监控量测监控量测和光面爆破、喷锚支护是新奥法施工的三大支柱。将由专门的量测小组实施量测计划，通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，施工结构物的安全状态和对环境的影响进行全面的监控，判定围岩稳定性，支护、衬砌可靠性。并把监测结果反馈设计、指导施工。断层破碎带地段围岩石质破碎，结构松散，构造应力集中，涌水量大等特点，在超前支护加固初期支护的同时，加密量测点，增加量测频率，进行拱顶下沉和水平收敛的量测。并根据量测结果进行数据回归分析，根据量测结果指导现场施工。当初期支护变形出现异常现象且无收敛趋势时，及时报监理工程师，经监理工程师同意后，可采取初期支护加强（如增打锚杆、增设钢支撑、补喷混凝土等）措施，并提前施做二次衬砌，并视情况可在二次衬砌中，采取增设钢筋和提高混凝土强度等措施。

结束语

本隧道工程处于断裂带区域，需进行加固处理。针对其洞身穿越溜破碎带断层地段、基岩裂隙水发育等不良地质问题，通过采用超前小导管、砂浆锚杆、压注双液注浆等措施，有效地解决了断裂带区域隧道施工不良地质问题。本隧道在开挖和衬砌施工过程中未出现坍塌

变形等现象，确保了隧道开挖和衬砌的安全顺利施工。 参考文献

[1]王奎.隧道不良地质地段围岩加固技术研究[J].科学时代，2014年2期. [2]游龙飞，殷怀连.隧道工程超前灌浆加固技术[J].铁道标准设计，2007年z1期.