薛啟鋒，田 奇，姚麗春

(1.云南省滇中引水工程有限公司，云南 昆明 650000；2.水利水電第一工程局有限公司，吉林 長春 130000；3.云南水投牛欄江滇池補水工程有限公司，云南 昆明 650000)

軟弱圍巖由于強度低、穩(wěn)定性差等特點，在隧洞施工中常引起大變形。隨著我國交通、水電、水利、橋梁等設(shè)計施工技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，隧洞工程建設(shè)過程中時常與軟弱圍巖“打交道”。成蘭鐵路軟巖隧道、丹巴水電站軟巖隧洞、白龍江引水工程、向家壩灌區(qū)工程、引漢濟渭秦嶺隧洞、港珠澳大橋島隧工程等工程在施工中不斷實踐嘗試，最終成功解決隧洞軟巖大變形的難題，為我國軟巖與軟基工程建設(shè)提供了技術(shù)支撐。

哈巴雪山隧道地處青藏高原東南緣，受高地應(yīng)力、板塊構(gòu)造擠壓、斷裂帶活動影響，軟巖大變形等地質(zhì)問題突出，施工過程中，隧洞圍巖在高地應(yīng)力作用下擠壓揉皺呈粉狀，開挖累計發(fā)生大小溜塌200多起，已澆筑完成的鋼筋混凝土襯砌潰裂。為攻克軟巖大變形施工難題，隧道建設(shè)指揮部通過優(yōu)化施工工藝技術(shù)，采用超前中導洞釋放地應(yīng)力、二次擴挖，并對正洞加強支護的方案解決了該技術(shù)難題。木寨嶺隧洞具有地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地應(yīng)力高、巖體軟弱破碎、圍巖變形大等特點，軟巖大變形情況嚴重，經(jīng)不斷實踐嘗試與總結(jié)，最終在擾動區(qū)主動重構(gòu)圍巖剛度，誘導應(yīng)力調(diào)整，提高圍巖剛度，同時通過錨索支護系統(tǒng)，將松散巖體壓實形成整體結(jié)構(gòu)，提高隧洞圍巖穩(wěn)定性。昌寧隧洞地處滇西橫斷山區(qū)，巖石風化極其嚴重，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖石強度低，圍巖吸水軟化崩解嚴重，涌水、突泥頻發(fā)，軟巖大變形問題突出，施工進度緩慢，通過應(yīng)用NPR錨索支護技術(shù)成功解決軟巖大變形問題。保康隧洞位于湖北省?？悼h境內(nèi)，全長1.4km，是鄭萬高鐵最長軟巖隧洞，隧道Ⅳ、Ⅴ級圍巖占比98.7%。在隧洞施工中，在軟弱圍巖條件下進行大斷面開挖，施工難度極大，建設(shè)者依托信息化管理云平臺和智能融合數(shù)據(jù)中心，為隧洞機械設(shè)備安裝專業(yè)軟件，通過數(shù)據(jù)收集、分析、導入，建設(shè)者可實時監(jiān)控調(diào)整施工參數(shù)，有效控制了隧道變形。成蘭鐵路松潘隧洞位于青藏高原東側(cè)的四川省松潘縣，隧洞全長8048m，海拔近3000m。由于隧洞跨越青藏高原東側(cè)的地震斷裂帶，隧道地質(zhì)層間擠壓破碎，層理產(chǎn)狀變化大，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性差，遇水軟化后易發(fā)生軟巖大變形。據(jù)此研發(fā)了“隧道微三臺階上部核心土施工工法”，縮短支護成環(huán)距離及時間，同時配套采用同步徑向注漿施工技術(shù)，成功解決了破碎圍巖施工的風險，確保了隧洞平穩(wěn)有序的推進。滇中引水工程軟巖隧洞在施工過程中，軟弱圍巖下沉、變形、坍塌多發(fā)，項目部圍針對隧道軟弱圍巖發(fā)育的情況，及時加密超前地質(zhì)預(yù)報，一旦發(fā)現(xiàn)涌滴水，立即導孔引排，在超前管棚、注漿加固等施工技術(shù)基礎(chǔ)上，調(diào)整支護參數(shù)，控制隧洞變形。

1 工程實例概述

本文以滇中引水工程紅層軟巖隧洞魯支河隧洞為研究實例。隧洞全長4755m，設(shè)計斷面尺寸8.26m×8.96m，進口與九道河倒虹吸相連，底板高程1923.810m，出口接魯支河渡槽，底板高程1922.859m。隧洞穿越地段屬低中山地貌，主要山脊、河流一般NNE向展布，沿線地面高程2020～2160m，最大山頂高程2207m，位于隧洞中段。隧洞巖性主要為泥巖和粉砂質(zhì)泥巖。沿線斷層構(gòu)造發(fā)育，屬楚雄段斷層發(fā)育最為密集的隧洞，受兩條區(qū)域性大斷裂影響，次級斷層發(fā)育較密集，斷層構(gòu)造線方向為近SN向、NNE向，與隧洞軸線方向中等～大角度相交。隧洞沿線無大的地表水，地下水主要賦存于基巖裂隙。

2 工程地質(zhì)問題分析

魯支河隧洞埋深不大，軟巖、較軟巖洞段分布多，斷層構(gòu)造較發(fā)育，隧洞穿越斷層洞段可能發(fā)生軟巖擠壓大變形問題。根據(jù)前期勘察成果統(tǒng)計分析，可能發(fā)生極嚴重擠壓變形洞段主要分布在LZHT000+920～LZHT000+977、LZHT001+560～LZHT001+600、LZHT002+074～LZHT002+124、LZHT002+521～LZHT002+589、LZHT002+862～LZHT003+316、LZHT003+752～LZHT003+981段。魯支河隧洞斷層構(gòu)造發(fā)育，共發(fā)現(xiàn)了13條Ⅲ級及以上結(jié)構(gòu)面，其中I級區(qū)域性斷裂2條，Ⅱ級5條，Ⅲ級斷層6條。在穿越斷層洞段，施工期可能存在風險等級高～極高的各種變形破壞。隧洞斷層構(gòu)造發(fā)育、與地表沖溝連通、局部巖體透水率較強，隧洞涌水問題較突出。在LZHT001+560～LZHT001+600、LZHT001+600～LZHT002+074、LZHT002+074～LZHT002+124、等洞段外水壓力≥0.5MPa，最大外水壓力約0.83MPa，局部面臨高外水壓力問題。隧洞工程地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層發(fā)育，圍巖穩(wěn)定條件差，Ⅲ1類圍巖全長0.447km，約占魯支河隧洞總長的9.4%，Ⅲ2類圍巖全長0.358km、約占7.5%，IV類圍巖全長0.961km、約占20.2%，V類圍巖全長2.989km、約占62.9%，其中Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段合計占比83.1%，隧洞圍巖穩(wěn)定問題突出。

3 施工對策探討

3.1 軟巖洞段施工方案

魯支河隧洞斷層發(fā)育，圍巖穩(wěn)定條件差，隧洞施工存在圍巖穩(wěn)定及大變形問題；魯支河隧洞前段以“滇中紅層”沉積巖地層為主，隧洞施工存在斷層洞段圍巖穩(wěn)定及大變形問題。支護侵限，襯砌開裂等現(xiàn)象，嚴重時將導致洞頂垮塌，隧洞總體工期造成影響。因此，軟巖洞段施工可按如下對策進行：嚴格按“新奧法”施工。針對不同圍巖類別洞段加強變形監(jiān)測，分析統(tǒng)計隧洞開挖后變形規(guī)律；做好初期支護。根據(jù)圍巖情況做好噴錨、掛網(wǎng)及鋼支撐支護，及時調(diào)整鋼支撐間距；加強地質(zhì)預(yù)測預(yù)報。全洞段采用地質(zhì)素描、物探、超前鉆探等方法對滇中紅層軟巖洞段實施超前地質(zhì)預(yù)報；在斷層揭露、軟巖發(fā)育、埋深大的紅層洞段，采用超前灌漿方式加固圍巖；破碎帶等不良地質(zhì)洞段采取短進尺、弱爆破、多循環(huán)、勤預(yù)報等方法減少圍巖撓動，視圍巖變形程度進行鋼支撐加密，確保開挖洞室穩(wěn)定安全。

3.2 施工安全保障措施

該隧洞工程實施過程中安全風險因素多，擠壓構(gòu)造變形復(fù)雜，地下水位高，圍巖條件差，不良地質(zhì)洞段類型多，易發(fā)生變形、塌坍、突水涌泥等風險。施工中運用特種設(shè)備多，在混凝土拌和設(shè)備安裝、鋼模臺車安裝、洞外排水泵站施工、控制建筑物設(shè)備起重吊裝等方面，存在諸多安全風險。洞室開挖過程中涉及到大量民爆物品的審批、運輸、儲存以及使用監(jiān)控，民爆物品安全管理工作任務(wù)繁重，安全管理要求嚴格等，針對各高風險因素，留足洞室安全檢測監(jiān)測能力、排水通風能力、應(yīng)急救援能力等，將可能遭遇的各類風險危害程度降至最低。

施工中做好施工地質(zhì)超前預(yù)報及專項超前預(yù)報的配合工作，項目部及時掌握地質(zhì)測報信息；鉆爆法開挖不良地質(zhì)洞段的時，結(jié)合前期地勘資料，對地下洞室通過斷層破碎帶、涌水、高地應(yīng)力段等不良地質(zhì)地段制定相應(yīng)的預(yù)防措施，加強施工期安全監(jiān)測，在嚴密的安全監(jiān)控下施工作業(yè)，保證施工安全；為控制地下水排放或維護洞室穩(wěn)定，對于涌水風險較大的洞段，采取邊挖邊襯的施工措施，襯砌混凝土與開挖掌子面的距離根據(jù)圍巖情況不大于50～120m；加強安全監(jiān)測，反饋安全施工。項目開工后，組織技術(shù)、安全、監(jiān)測部門對隧洞地質(zhì)情況進行專題研究，對支洞進口、主支洞交叉口及不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)定分析，編制臨時監(jiān)測實施措施，做好相關(guān)技術(shù)準備工作。施工過程中加強監(jiān)測，如變形速率加快或突變，立即通知地質(zhì)、設(shè)計、監(jiān)理及業(yè)主等到現(xiàn)場研究處理方案，保障施工安全。

4 結(jié)語

滇中紅層軟巖隧洞施工難度大、安全風險高，魯支河軟巖隧洞建設(shè)形成了一套紅層軟巖隧道大變形控制施工技術(shù)措施，為我國高原紅層鐵路隧洞施工提供了極有借鑒和推廣價值的經(jīng)驗，同時填補了國內(nèi)相關(guān)紅層軟巖隧道施工領(lǐng)域的技術(shù)空白。該隧洞工程的建成，解決云南省內(nèi)長期存在的水資源分布不均問題，保障區(qū)域供水安全，滿足地區(qū)生活、農(nóng)業(yè)與工業(yè)用水需求。下一步，應(yīng)研發(fā)構(gòu)建紅層軟巖隧洞自動化監(jiān)測預(yù)警體系，通過隧洞監(jiān)測數(shù)據(jù)研判洞內(nèi)圍巖及支護結(jié)構(gòu)狀況，掌握隧洞地質(zhì)環(huán)境動態(tài)變化規(guī)律，預(yù)測其變化趨勢，及時反饋設(shè)計采取合理措施進行防治，降低施工危險性。