（中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西西安 710000）

近年來(lái)，我國(guó)隧道施工技術(shù)突飛猛進(jìn)，隧道工程在全國(guó)鐵路、公路等工程建設(shè)中占比例增大，截至2016年，我國(guó)投入運(yùn)營(yíng)和貫通的鐵路隧道共14 494座，約15 000 km。在全國(guó)鐵路、公路網(wǎng)延伸及完善階段，隧道建設(shè)在新建線路中處于主導(dǎo)地位，我國(guó)地質(zhì)地貌種類多，例如廣東省韶關(guān)地區(qū)的丹霞地貌、云貴地區(qū)的喀斯特地貌（巖溶地貌）、陜北地區(qū)的黃土地貌及新疆青海地區(qū)的雅丹地貌等，其對(duì)應(yīng)的地質(zhì)情況復(fù)雜，隧道施工難度較大。

1 工程概況

蒙華鐵路為國(guó)家Ⅰ級(jí)新建重載鐵路，銀山1號(hào)隧道為該線上的一座單洞雙線隧道，位于陜西省延安市安塞區(qū)境內(nèi)，進(jìn)口里程為DK262+107.69，出口里程DK263+537.26，隧道全長(zhǎng)1 429.57 m，最大埋深79.22 m。本隧道區(qū)內(nèi)地形受地臺(tái)抬升及黃土高原水流向源侵蝕的影響，下切作用明顯，“V”字形沖溝發(fā)育，呈樹枝狀分布，具有溝壑縱橫、支離破碎的特點(diǎn)，地形較為復(fù)雜，為典型的黃土高原侵蝕性梁峁溝谷地貌類型。

洞身行經(jīng)處圍巖多變，洞身DK262+508～DK262+563段，原設(shè)計(jì)地質(zhì)情況為砂巖，強(qiáng)風(fēng)化，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，厚層至巨厚層狀交錯(cuò)層理構(gòu)造，斜層理及交錯(cuò)層理發(fā)育，成巖作用差，巖質(zhì)較軟，強(qiáng)風(fēng)化砂巖巖體較完整但強(qiáng)度低，呈塊狀結(jié)構(gòu)，圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)，襯砌類型為Ⅳb型復(fù)合襯砌，施工工法為三臺(tái)階法，采用超前小導(dǎo)管的施工輔助措施?，F(xiàn)場(chǎng)DK262+508掌子面采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)開挖時(shí)，拱頂發(fā)生溜塌，拱頂約90°范圍為細(xì)砂層，紫紅色，潮濕，結(jié)構(gòu)松散，上臺(tái)階兩側(cè)拱腳地層仍為強(qiáng)風(fēng)化紅砂，臺(tái)階拱部不同程度范圍內(nèi)呈現(xiàn)紅砂巖夾細(xì)砂層的地質(zhì)狀態(tài)直至DK262+563。

2 工程施工重難點(diǎn)及施工方案設(shè)計(jì)

2.1 工程施工重難點(diǎn)

2.1.1 圍巖地質(zhì)情況勘測(cè)分析

（1）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量勘測(cè)地表K262+519.4～DK262+569.2為橫向沖溝，且隧道此段埋深較淺。在隧道中線地表DK262+512、DK262+532（沖溝中心）、DK262+570處作鉆孔探測(cè)，分別顯示埋深47.5、51.3、46.8 m均為散裝細(xì)砂與強(qiáng)分化紅砂巖分界處，對(duì)應(yīng)均處于隧道拱頂開挖輪廓線上下2.5 m范圍內(nèi)，初步推測(cè)隧道K262+508溜塌掌子面前方段相應(yīng)長(zhǎng)度范圍內(nèi)圍巖地質(zhì)狀態(tài)仍為紅砂巖夾細(xì)砂層，其在隧道方向由大里程向小里程方向發(fā)展，橫向沿沖溝方向由線路右側(cè)向左側(cè)發(fā)展，與隧道上臺(tái)階拱部交叉通過(guò)[1]。

2.1.2 拱頂溜塌原因分析

（1）隧道掌子面開挖后呈現(xiàn)細(xì)砂層，紫紅色，潮濕，結(jié)構(gòu)松散，無(wú)整體性，自穩(wěn)能力差，出現(xiàn)凌空面時(shí)易發(fā)生溜塌。

（2）原設(shè)計(jì)圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)，復(fù)合式襯砌類型為非絕緣一般錨段Ⅳb，采用三臺(tái)階工法，懸臂式掘進(jìn)機(jī)開挖施工，初期支護(hù)鋼架為H150格柵鋼架，間距1.0 m，3.5 m長(zhǎng)超前小導(dǎo)管輔助措施，其整體支護(hù)強(qiáng)度低，隨著新循環(huán)的開挖，其承載力無(wú)法滿足圍巖支承要求。

2.1.3 施工重難點(diǎn)

（1）雖對(duì)前方地表沖溝段做了地質(zhì)鉆探，但前方圍巖情況、細(xì)砂層的具體分布位置及內(nèi)部有無(wú)空洞難以準(zhǔn)確判定，施工存在再次溜塌的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）隧道洞身上、中臺(tái)階采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)械開挖，但仰拱爆破開挖（掘進(jìn)機(jī)開挖仰拱施工困難、超挖嚴(yán)重）會(huì)對(duì)上部細(xì)砂層的穩(wěn)定造成較大影響，導(dǎo)致開挖施工困難。

（3）格柵鋼架支護(hù)強(qiáng)度低，須與混凝土并用，以發(fā)揮其支護(hù)作用，且不能立即發(fā)揮承載作用，使圍巖產(chǎn)生溜塌的概率增加。由于細(xì)砂層結(jié)構(gòu)松散，無(wú)整體性，無(wú)法自穩(wěn)，后續(xù)隨著掌子面的不斷開挖掘進(jìn)，越來(lái)越多的細(xì)砂層將靠已完成段初期支護(hù)支承，初支的承載力能否滿足要求處于未知狀態(tài)，難以保障施工人員的安全。

2.2 施工方案設(shè)計(jì)

由于細(xì)砂層具有結(jié)構(gòu)松散、無(wú)整體性、自穩(wěn)能力差等特性，屬于軟弱圍巖，因此，此段初期支護(hù)施工須嚴(yán)格執(zhí)行軟弱圍巖施工方針（管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)），以此為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行分析。

（1）DK262+508溜塌面采用15 cm厚噴射混凝土封閉，DK262+505～DK262+508段拱部150°范圍采用Φ42超前長(zhǎng)導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)，長(zhǎng)導(dǎo)管長(zhǎng)6 m，打設(shè)角度為45°，環(huán)向間距40 cm，縱向間距1.0 m施作一環(huán)。

（2）DK262+508～DK262+563段拱部150°范圍采用Φ42（t=3.5 mm）超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)，使用6、4 m小導(dǎo)管隔榀交錯(cuò)打設(shè)，角度分別為45°和15°，環(huán)向間距40 cm；注漿漿液采用普通純水泥漿，水灰比為1∶1（現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定），注漿壓力按0.3～0.5 MPa。

（3）DK262+508～DK262+523段圍巖級(jí)別由Ⅳ級(jí)調(diào)整為Ⅴ級(jí)，襯砌類型由Ⅳb變更為Ⅴb（土）級(jí)，初期支護(hù)采用I20a型鋼鋼架，間距60 cm，采用三臺(tái)階法施工。

（4）施工過(guò)程中，地質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)；加強(qiáng)洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)工作，加密布設(shè)此段監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)（原設(shè)計(jì)5 m一環(huán)，現(xiàn)2 m一環(huán)），如若遇變形突變等現(xiàn)象立即采取應(yīng)急措施。

3 施工處理

3.1 DK262+508掌子面溜塌面處理施工關(guān)鍵

（1）DK262+508溜塌面采用15 cm厚C25噴射混凝土封閉完成后，須待噴射混凝土終凝后再施作長(zhǎng)導(dǎo)管。

（2）6.0 m長(zhǎng)導(dǎo)管須為注漿鋼花管，其打設(shè)角度及環(huán)向間距須嚴(yán)格控制。

（3）采用C25噴射混凝土再次封閉掌子面時(shí)須將注漿管四周封閉嚴(yán)密，掌子面不得有未封閉點(diǎn)，且封閉混凝土厚度必須達(dá)到15 cm以上，確保注漿過(guò)程中或注漿后水泥漿不外漏。同時(shí)，長(zhǎng)導(dǎo)管外露部分在二次封閉過(guò)程中必須堵塞密實(shí)。

（4）全部注漿長(zhǎng)導(dǎo)管需提前焊接絲扣，注漿過(guò)程中及時(shí)安裝注漿閥門及排氣閥門，保證注漿連續(xù)不間斷。按照設(shè)計(jì)方案確定參數(shù)拌制水泥漿液，嚴(yán)格控制其注漿壓力，注漿過(guò)程中嚴(yán)格控制注漿壓力，測(cè)定注漿流量統(tǒng)計(jì)注漿量[2]。

（5）注漿作業(yè)連續(xù)施作完畢后，需待水泥漿液徹底凝固后，再進(jìn)行掌子面開挖掘進(jìn)作業(yè)。

3.2 細(xì)砂層段施工

3.2.1 施工關(guān)鍵

（1）新循環(huán)上臺(tái)階開挖前，須待超前小導(dǎo)管注漿漿液終凝后進(jìn)行，普通硅酸鹽純水泥漿經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定終凝時(shí)間一般在4.5～5.0 h，超前注漿完畢須等待5 h再進(jìn)行新循環(huán)開挖。

（2）嚴(yán)格按鋼架設(shè)計(jì)間距（60 cm）控制開挖進(jìn)尺，拱腳嚴(yán)禁超挖。

（3）I20a型鋼鋼架腹板處超前定位孔需采用沖孔機(jī)沖孔，鋼架拱腳用高強(qiáng)塑料墊塊支墊，鋼架緊貼站字面支立；超前小導(dǎo)管嚴(yán)格控制打設(shè)角度，鎖腳錨管采用已注滿水泥漿液的錨管直接打設(shè)，并使用“L”形鋼筋有效焊接。

（4）C25噴射混凝土施作前堵塞小導(dǎo)管管口，噴射混凝土施作過(guò)程應(yīng)嚴(yán)密封死掌子面。

（5）由于此段施工循環(huán)進(jìn)尺小，為了縮短循環(huán)作業(yè)時(shí)間，需搭接作業(yè)，即上臺(tái)階開挖完畢，立即支立鋼架，中下臺(tái)階單側(cè)開挖。在上中下臺(tái)階每完成4個(gè)作業(yè)循環(huán)（2.4 m）后，立即完成仰拱開挖閉合作業(yè)，做到仰拱初支早閉合[3]。

3.2.2 監(jiān)控量測(cè)

此紅砂巖夾細(xì)砂層段，每2 m布設(shè)一個(gè)監(jiān)控量測(cè)斷面，上臺(tái)階拱頂一個(gè)沉降監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)和一對(duì)收斂監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，中臺(tái)階邊墻一對(duì)收斂監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)。

測(cè)量班監(jiān)控量測(cè)小組每天測(cè)設(shè)兩次，期間測(cè)設(shè)斷面沉降及收斂未發(fā)現(xiàn)超限情況，待此段沉降收斂趨于穩(wěn)定后，區(qū)間各斷面累計(jì)沉降收斂值在規(guī)定范圍內(nèi)。DK255+508（Ⅴ）GD01（拱頂）沉降累計(jì)值為57 mm；DK255+520（Ⅴ）SL01（收斂）收斂累計(jì)值為45 mm。

4 結(jié)論

通過(guò)上述施工設(shè)計(jì)方案，銀山1號(hào)隧道成功處理了DK262+508掌子面溜塌事故，避免了后續(xù)施工再次出現(xiàn)溜塌，安全、優(yōu)質(zhì)、快速通過(guò)了紅砂巖夾細(xì)砂層段。

超前小導(dǎo)管加長(zhǎng)、加密、加大打設(shè)角度，注入普通純水泥漿的方法可較好地加固溜塌區(qū)域，提高圍巖的自穩(wěn)性能，解決細(xì)砂層在開挖支護(hù)時(shí)易溜塌的問(wèn)題，提高、縮短后續(xù)的施工安全和施工工期。

現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)細(xì)砂層結(jié)構(gòu)松散，若其顆粒間處于連續(xù)不間斷的正常結(jié)構(gòu)狀態(tài)，砂層內(nèi)部無(wú)空洞，注漿作業(yè)可使施工整體更穩(wěn)定。本次施工中，加長(zhǎng)、加密的超前小導(dǎo)管在施工過(guò)程中起到了決定性作用，開挖進(jìn)尺小，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，保證了超前小導(dǎo)管的充分受力又不超過(guò)其自身承載力[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用超前小導(dǎo)管注漿為核心的設(shè)計(jì)方案處理銀山1號(hào)隧道紅砂巖夾細(xì)砂層段，實(shí)踐證明可使施工更穩(wěn)定，可為今后類似特點(diǎn)的隧道施工提供參考。