云南建投第四建设有限公司
摘要：文章以某市高速公路建设中复杂地质围岩段隧道贯通设计和施工为例，对在复杂地质围岩段进行高速公路隧道贯通施工和设计进行阐述与总结，提出有效的保证施工段围岩稳定性的措施，为各施工单位提供参考。
关键词：高速公路隧道；复杂地质；围岩段；贯通；治理
某市高速公路隧道位置处在低山地貌中，地质起伏较大，山体的自然坡度在20°到45°范围间。原隧道设计中有一条逆断层与隧道相交，断裂层呈北东走势，倾向北西方向，倾斜角为55°，破碎带的宽度在15m左右。地质情况较为复杂，地层为泥盆系统，深层含有炭质灰岩、泥灰岩，为施工带来了诸多不便。由于隧道左线进口处有断层限制，所以出口端到掌子面有约17m的距离未贯通[1]。该段地质极其复杂，岩溶构造发达，有大面积的饱和水粘土夹杂大块石，基本无自稳能力，施工风险巨大，掘进困难。
一、复杂地质围岩段高速工作隧道贯通治理方案设计
为贯通路段（如图1、2所示）是隧道施工的难点和重点所在，为了保证顺利施工，设计单位、设计院、检测单位、监理单位、业主方共同到现场进行观察，通过现场数据监测，决策采用综合治理方案，方案具体内容如下。
图2
一是对地表有陷坑的地方进行排水治理，覆盖塌坑处，并挖排水沟进行排水，在四周进行安全防护栏安装，保证洞内安全通过后再进行回填。二是对出口处两侧的掌子面进行C25强度的砼进行封闭注浆止浆墙操作。三是对目前断层处进行护拱施工，采用120a工字钢，间距控制在60cm，φ20连接钢筋环向的间距保持在1m。护拱之间喷满20cm厚的C25砼，并对开裂边缘的相关部位周边进行注浆固结，采用φ42钢化管，长度为3m，间距控制在1.5m，压力保持在1MPa。四是施作帷幕注浆，考虑钻孔和下管的难度，分别从端口两端掌子面进行帷幕注浆。注浆过程中要采用φ89×6mm的钢化管，将其进行放射状分布，拱部周边4m范围内要用加固圈加强，每打好一孔后进行下管注浆，禁止多打孔再注浆。要保持拱部范围在150°，同号的钢管管口间距要控制在100cm，注浆的水泥配比要按照1：1-1:1.5的水灰配比参数，注浆压力控制在3MPa。注浆完成后，要从端口两侧掌子面的洞内进行管棚施工，钢管长度为12m，环向间距在30cm范围内，拱部120°，套拱时喷砼厚度为50cm[2]。
二、复杂地质围岩段高速工作隧道贯通治理施工方案
综合治理方案中涉及到帷幕注浆施工，这对加固围岩有着重要的作用，因此，必须对帷幕注浆的施工方法进行细致的分析和探讨。
帷幕注浆施工的具体操作如下：施工准备阶段—施工测量布孔—钻孔深度设计与分析—安装注浆系统—注浆—注浆效果检测。在施工准备阶段，要按照设计图纸的要求对施工横断面进行扩洞挖掘。挖掘完毕后，要施作止浆墙，对进口处两侧的掌子面用C25强度的砼进行坐止浆墙[3]。护拱要为帷幕注浆钻孔发挥导向作用，护拱内的前后两端要埋设两榀工字钢架。根据施工时合计的要求，将洞渣回填到要求的高度，然后进行夯实，作为钻孔施工操作的平台，满足钻机施工的要求。
在施工测量布孔阶段，根据设计图纸中孔位的标注位置、设计参数结合施工现场的情况，用全站仪在掌子面上进行轮廓线标注，沿轮廓线外部的40cm位置进行钻孔位置确定，并用油漆进行标注。
在钻孔深度设计与分析过程中，选择全液压钻机进行开孔，安装孔口管，注浆孔的开孔直径要大于130mm，终孔的至今大于89mm。调整钻杆的角度移动钻机，将钻头放置在油漆标注的钻口位置，将仪器的棱镜放在钻杆的尾部位置，用全站仪检查钻杆的状态并进行调整，调整角度过程中应包括水平角度和仰角角度。钻孔过程中应按照先外圈后内圈的顺序，内圈钻孔要参照外圈钻孔的顺序，后序钻孔可以对前序钻孔的注浆效果进行检测。通过逐步加密注浆来调整注浆的参数。如果在钻孔过程中注浆效果已满足施工要求，那么可以进行下一圈钻孔，降低钻孔工作量，提高钻孔效率[4]。在钻孔进行过程中，要严格的记录钻孔工序，包括钻孔的尺寸、时间、裂缝发育情况、涌水位置、程度、压力。
在安设注浆系统过程中，对注浆管的长度要进行严格的控制，施工中可将注浆管进行分节安置，分节的长度要控制在6m，前后管要用丝扣式进行连接。在安置前注浆管应在专用的管床上进行丝扣加工，导管的周围要钻设孔径为10mm的注浆孔，管头焊成锥形，有利于注浆管入口。注浆管通过钻机直接进入，钻机钻杆与注浆管连接处要使用专门加工的钻头。
在制浆过程中，制浆设备应选用叶片式搅拌机，采用摆线针轮式减速器和立式电动机作为注浆动力设备。将设备的支架倒立在储浆桶上，利用联轴节直接将动力传给注浆搅拌器。为了方便设备吸浆，储浆桶上可以设置两个取浆口，保证为注浆提供大流量的浆液。浆液在配比时，应按设计参数进行，但值得注意的是，水泥浆在搅拌后要用1mm×1mm的筛网过滤，过滤后将浆液放入叶片立式搅拌机内进行重复搅拌，保证浆液的均匀程度。
在注浆过程中需要注意的事项：在注浆准备阶段应通过压水检测保证注浆管路的密封性，并且要对岩石的裂缝处进行冲洗，保证浆液通路的顺畅，增加浆液冲塞得密闭性。在浆液确定阶段，注浆孔的流量要控制在每分钟30L—200L的范围内，凝胶时间要控制在五分钟左右，如果发生注浆量大于200L的情况，凝胶时间要缩短在三分钟左右。注浆过程中，注浆速度要控制在施工要求范围内，注浆流量大于50L范围时，注浆速度要控制在每分钟80L—150L，在小于50L时，注入速度要保持在每分钟40L—80L[5]。注浆结束要通过孔钻取岩芯的检测，保证浆液充填饱满才能结束注浆。如果在注浆过程中出现紧急情况，影响注浆质量，应及时停止注浆，检测注浆管路是否存在堵塞等情况；当注浆压力过大时，应通过注浆浓度配合比调整凝胶时间，从而降低注浆压力；压力过小时，可以采用间歇注浆的方式，但停止时间不能超过凝胶时间。
结束语：
综上所述，根据某地后续的跟踪调查，此工程在综合施工后，围岩已基本稳定，治理效果、社会效益显著。通过上述案例的施工设计论述发现，在复杂地质高速公路隧道施工中采用综合治理方案加固围岩稳定性具有较好的效果，广大施工单位可根据实际施工情况进行合理的方案设计。
参考文献：
[1]陈达生.浅谈高速公路隧道在复杂地质围岩段贯通的治理[J].建筑工程技术与设计,2014,33(31):352-353.
[2]李生杰,谢永利,朱小明等.高速公路乌鞘岭隧道穿越F4断层破碎带涌水塌方工程对策研究[J].岩石力学与工程学报,2013,29(z2):3602-3609.
[3]刘泉声,白山云,肖春喜等.基于现场监控量测的龙潭隧道施工期围岩稳定性研究[J].岩石力学与工程学报,2007,26(10):1982-1990.
[4]梅华.十天高速公路隧道地质超前预报(TSP)与围岩分级预测研究[D].长安大学,2014,18(23):163-164.
[5]乔东华,谭捍华.老寨隧道洞口段施工过程中的工作性状[J].湖南科技大学学报（自然科学版）,2012,27(3):63-68.