高万虎(中铁二十局集团第四工程有限公司山东青岛266061)
摘要：本文以实际工程为例，探讨了复杂地质条件下铁路隧道的支护、开挖与防排水等施工技术，望对类似工程有所帮助。
关键词：隧道；管棚；防排水
某隧道全长4214m，隧道位于直线上。进口段为3‰的上坡，出口段为3‰的下坡。隧道进出口明挖段共36m，Ⅱ级围岩段长1190m，占28.5％；Ⅲ级围岩段长360m，占8.6％；Ⅳ、V级围岩段长2628m，占全长的62.9％；隧道位于深丘地貌，自然坡度为20°～35°相对高差80m～300m。进出口段覆盖层为粉质黏土、块石土，下伏基岩为石英砂岩、变质砂岩夹片岩、花岗岩。
该隧道地质复杂、围岩多变，软弱围岩居多，尤其Ⅳ、V级围岩段占到一半以上，洞口段又恰遇不良地质，仰坡顶地面开裂；另外洞内又遇破碎岩层含水量大，近乎涌水现象。在实际施工中的积累，总结出几点施工技术和方法。在此做以探讨。
一、隧道洞口段顺层及偏压处理方法——锚索、抗滑桩、钢花管注浆施工技术由于该隧道进口仰坡及中导洞开挖后，K119+308~K119+380段坡顶地面变形开裂，进口段由于顺层及偏压,顶部出现开裂,其形成机理主要受控于挤压带下部泥化夹层及反倾向裂隙，由于雨季降水降低了夹层的力学指标，加上隧洞仰坡及中导洞开挖导致隧洞塌顶而使地面开裂,以及中导洞下部挤压塌顶拉裂。
（一）K119+292.5~K119+360段设板桩墙，抗滑桩采用14根2.5m-3.0m方桩，桩间距5m,桩长27m,28m,29m,30m,34m五种，抗滑桩桩身采用C25号混凝土浇筑，一根桩连续浇筑，避免施工缝，抗滑桩护壁采用C20混凝土，护壁厚为30cm，一次现浇深度不得大于100cm，桩间板采用现浇钢筋混凝土板，板厚60cm,板高8m、10m两种，桩板墙内回填M7.5号浆砌片石与明洞顶回填相接，要求回填密实。
（二）K119+300~K119+330段隧道顶地表采用φ70mm-7mm热轧无缝钢花管进行注浆固结，钢管每25cm钻φ8mm注浆孔，钢花管长4m~15m，注浆采用M30水泥浆注浆，注浆压力0.5MPa~1.0MPa，最后用M30水泥砂浆封头。
（三）K119+314开始隧道中线以左25m至隧道中线设预应力锚索，预应力锚索采用井字形锚座，共7片，预应力锚索打设方向为：水平方向与隧道前进方向为45°,俯角为20°,锚索锚固段长10m，自由段长25m~35m，张拉控制力P=1000kN。预应力锚索张拉分两次张拉，第一次张拉50%×P=500kN，待隧道初期支护完成后浇筑二次衬砌前进行第二次张拉至设计值。
二、进洞大管棚施工技术控制本工程隧道进出口段围岩属Ⅲ级加强类，围岩为强风化板岩，岩体破碎，节理裂隙发育，根据实际地质情况，进口K119+292~K119+325段主洞上导坑开挖超前支护采用φ108mm×6mm超前大管棚施工。
（一）导向墙的设置当明洞土石方挖至成洞面位置时，在拱部开挖轮廓线以外、沿隧道纵向按50cm间距架立3榀I18钢拱架，并在拱架顶按环向间距40cm布设一圈Φ127×4mm孔口套管，每个孔口套管用Φ16固定钢筋和钢拱架焊连牢固，防止浇筑混凝土时产生位移。用全站仪在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。最后于拱架内侧立模浇筑C30砼，形成2m长砼套拱假拟洞口。
（二）搭钻孔平台安装钻机钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。
钻机定位：大管棚采用XY-28-300型电动钻机钻进成孔，钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
（三）注浆砼套拱形成后，用钻机在孔口套管钻进并顶进一圈Φ108×6mm长管棚钢管，右洞50米，左洞45米，管棚内注1：1水泥浆，必要时参加水玻璃。注浆压力：初压0.5-1.0MPa,终压2.0MPa。然在棚状预支护环的保护下，进行暗洞开挖施工。注浆机采用河北产BW-200/50型注浆机，最大注浆压力3MPa。具体注浆过程施工要点如下：①注浆前应采用喷混凝土、喷混凝土加注浆或其它方式对开挖工作面进行封闭，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。
②注浆时先注单号孔（钢花管），待单号孔注浆完成后再钻双号孔并安设钢管，以检查钢花管的注浆质量。
③注浆的顺序原则上由底向高依次进行，有水时从无水孔向有水孔进行，一般采用逐孔注浆。
④注浆压力根据岩层性质、地下水情况和注浆材料的不同而定，一般情况下注浆终压取1.0～2.0Mpa。
⑤以单孔设计注浆量和注浆压力作为注浆结束标准，其中应以单孔注浆量控制为主，注浆压力控制为辅；注浆时要注意对地表以及四周进行观察，如压力一直不上升，应采取间隙注浆方法，以控制注浆范围。
⑥注浆时，应对注浆管进行编号（注浆编号应和埋设导向管的编号一致），每个注浆孔的注浆量、注浆时间、注浆压力作出记录，以保证注浆质量，注浆记录包括：注浆孔号、注浆机型号、注浆日期、注浆起止时间、压力、水泥品种和标号、浆液容重和注浆量。
⑦灌浆的质量直接影响管棚的支护刚度，因此必须设法保证、检验灌浆的饱满、密实。
三、开挖技术要点隧道开挖严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1㎡不大于0.1㎡）侵入衬砌应小于5cm。拱脚和墙脚以上1m内严禁欠挖。采用自动断面仪测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。每一开挖循环检查一次。
光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置。钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。周边眼有间距允许偏差为5cm。外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖断面轮廓线15cm。每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼。
隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质硬时，岩石个别突出部分（每1㎡不大于0.1㎡）侵入衬砌应小于5cm。隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。
四、含水层与流沙岩层的处理技术破碎岩层与砂砾岩层含水后，稳定性会随含水量的增加而急剧地降低。在施工过程中，我们采用了排、堵相结合的原则，先在开挖面钻深孔，进行排水，等水流变小后再施作超前注浆小导管，钢管预先按梅花型布置钻孔，间隔50cm,钻孔直径为5mm。所压注的浆液以水灰比为0.8﹕1的CS浆液为宜。但必须注意的是排水钻孔的孔深应大于注浆孔深2m以上。具体施工方法为：（一）防排水隧道内施工车辆、人员来往比较频繁，排水系统在安排上应充分考虑到在不影响施工的前提下，最大限度地排除围岩内的水。由于上导坑的出水量占整个隧道出水量的70%以上，但集中水泵又较为困难，因此我们采用凹形开挖，两侧稍高，中间略低的办法，将上导坑与下导坑做成长而缓的下坡，较好地解决了这个问题。
（二）支护与加固由于围岩中水分的急剧流失会对围岩的应力重分布造成极大的影响，因此在排水到一定程度时，应立即完成初期支护，对水流实施封闭。同时，为加强支护，还要增设径向注浆小导管，沿环向垂直岩面密集地打入径向小导管并注浆，压注水灰比为0.8﹕1的水泥水玻璃浆液，按照新奥法的理论，使整个洞身围岩迅速形成一个受力拱圈，从而达到一个稳定的状态。
参考文献[1]中铁一局.《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2008.(经规标准[2008]176号)[2]覃同新.复杂地质燕尾段隧道施工技术[J].中国水运（下半月）,2013年z1期.[3]程大录.浅谈复杂地质隧道洞口施工困难原因[J].城市建设理论研究（电子版）,2012年13期.