隧道超欠挖控制技术总结

关于受地震挤压破碎带施工要点总结----隧道拱顶连续塌腔顺利渡过
摘要：随着高速公路工程技术的不断向前发展以及隧道在高速公路中各种优点的
日益突出，特长特大断面隧道在高速公路中运用越来越普遍，特长隧道在多条地震
断裂带第一次施工。

其特点难度大、围岩较为破碎、施工较复杂。

本文通过对映秀
隧道的部分施工技术进行简单总结，为地震隧区域道施工提供参考简单经验。

关键词：特长隧道；挤压破碎；塌腔。

前言
映汶高速公路A1标段映秀隧道是一座特长分离式隧道。

映秀隧道地处5.12大地震的中心地带映秀镇，单洞全长5300m以上。

隧道中线穿越北川～映秀断裂带，属于地震频发影响较为严重的隧道，映秀隧道设计为双向四车道，设计时速为80㎞／ｈ，隧道主洞建筑界限净宽为10.25m、净高为5m，属于特长大断面地震频发影响的高危险隧道。

隧道采用复合式衬砌，由长管棚及小导管进行超前支护，初期支护采用挂网、喷锚及工字
钢架联合加固。

隧道衬砌为C25钢筋混凝土结构。

1 工程地质
洞身主要围岩岩体为花岗闪长岩，微风化，山体受5.12地震的挤压影响隧道内的Ⅱ、Ⅲ花岗岩都较为破碎，隧道在开挖进尺过程中发现围岩与原设计图纸有较大的出入，特别是隧道开挖进尺接近1000m左右时，原花岗岩还是较为破碎，自稳能力较差，暴露时间过长后易出现先掉小块、后整体大块掉落的情况，特别是洞身进入山体较深的地段，地下水较为丰富，加速了开挖掌子面围岩掉落不稳定的情况。

2 施工问题提出
2.1工期短
映秀隧道受大地震的影响，绝大部分Ⅱ、Ⅲ级变更为Ⅳ级，初支工序增加，较多的开挖时间都用以保证初期支护。

2.2 地质情况复杂
映秀隧道原设计II、III级围岩岩体较多，占全线70℅以上，但在实际开挖工程中围岩未达到原设计要求的级别，隧道进尺1000m左右时Ⅱ、III级围岩初期支护地段总计不到100m,并且围岩自稳较差，同一掌子面围岩拱顶和拱脚处差别都较大，特别是每循环开挖拱顶都易出现较大的塌腔。

2.3开挖难度较大
隧道围岩较为破碎，在开挖过程中易出现卡钻杆或者塌孔的现象，造成开挖机具浪费和因塌孔装药不到位欠挖情况。

问题总结：如何解决在地震挤压破碎花岗岩地带开挖过程中拱顶出现较大塌腔的问题，成为技术工作者要解决的现实问题。

3 施工方案确定
针对以上提出的问题，确定映秀隧道的未开挖的地段的围岩情况，指定相应的支护方案，调整和安排各循环的衔接关系，成为我方施工重点解决的迫切问题。

进行超前预报：由于隧道围岩变化较为复杂，隧道每掘进100m进行一次超前预报工作，提前判断出围岩变化情况，做出相应的施工方案，有计划的增减施工工序。

进行沉降观测：由于隧道受到大地震的影响，结构受到较为严重的挤压破碎，初期支护过后变形较大，需要及时进行变形观测，以便指定相对应的治理和预防措施。

4 主要施工方法
4.1Ⅳ级围岩超前施工
Ⅳ级围岩占整个隧道60℅以上，在保证安全的前提下采用全断面掘进的开挖方式，超前锚杆的施工严格按照施工图进行，保证开挖拱顶的安全和不出现大面积超挖情况的发生。

在局部围岩较为破碎的地段，超前支护采取超前锚杆与超前小导管相结合的方式，最大限度的保证拱顶的安全和不出现大面积的超挖情况。

4.2Ⅳ级围岩开挖及支护
Ⅳ级围岩开挖采用:短进尺、弱爆破、快循环的方式，要求爆破完成后在规定时间内出渣任务必须完成（规定一小时内出渣量为90m³），初期支护采用挂网、喷锚及工字钢架联合加固。

5 关键施工工艺控制
5.1超前支护
由于本隧道围岩地质较差，特别是受地震挤压后围岩之间有较多的裂隙，隧道超前支护就显得尤为重要，若稍有不慎隧道开挖爆破后拱顶必然处出现2～3m高的大面积空腔，尤其是在围岩较为破碎地段，塌腔高度达6m以上，随着延时破碎岩体预应力缓慢释放，塌腔高度有进一步扩大的趋势，必然在较多的质量和安全隐患，并且后期处理成本费用较高。

故怎样在挤压破碎地带控制超欠挖成为一个我隧道必须要解决的现实性问题。

原设计方案：
原设计示意图横、纵断面示意图
现根据现场实际情况实施方案： 现场实施方案特点：
1：支护不仅限于单一的超前支护方式，可采用药卷锚杆支护或者小导管支护，也可同时采用两种支护结合的形式。

2：超前锚杆和超前小导管两者相结合不但起到了锚索的作用，还起到了导管周边固结的作
用，大大增强了破碎围岩的整体稳定性，
3：喷射砼处理使喷射范围内形成了较为牢固的支撑拱顶的破碎屏障。

4：越破碎地带周边眼布置越密集，形成比较连续的开挖轮廓线，周边眼采用少药量与跳1孔或跳1、2～3孔不等的装药相结合的方法，使之利用弱爆破影响密集周边眼之间裂隙开裂的开挖方式。

5：根据现场的实际情况，针对不同的药孔采取不定量的装药方式，一般情况下跳孔装药约为普通孔的二分之一或者三分之一。

6：由于现场采取密集周边眼、少药量后，爆破后易形成人为控制的轮廓线，人工简单排危后立即素喷，从而有利于控制控制超欠挖。

现场实际情况示意图：
周边眼药量控制：
Q = α * β
Q ：单孔平均装药量。

α：各部炮眼的装药系数，指药卷总长度与炮眼长度比，系数参考下表。

β：药卷单位长度质量值（㎏／m），药卷的直径ф32、35、38、40、45、50，相对应的β值为0.78、0.96、1.10、1.25、1.59、1.90㎏／m。

备注：根据现场多次循环确定现场实际开挖情况，在Q／3～Q／2最终装药量。

小结：在实际生产过程中，我项目严格按照原设计进行施工作业，但并未有效的遏制塌腔的连续出现，给施工带来较大的安全和质量隐患。

并且只有现场及时预埋冲砂管口，后期利用砼输送泵进行冲砂浆填充的方法进行质量保证，关键是费用成本较高。

原因是在冲砂浆的过程中需要搅拌站、汽车砼运输工班、二衬砌班、电工班组等人员配合，设备、材料及电力投入也随之加大，从长远角度考虑不适合我项目的实际情况，故在超前支护围岩较差的地带，我项目积极采取科学的、费用合理的施工安排，从短期上看是超前费用成本增加，但从长远角度，即节约了成本还保证了质量，同时由于提前遏制了塌腔出现，保证了施工质量，无需后期单独处理节约了宝贵时间，是比较合理和结合实际的施工方法。

7 结语
映秀隧道作为5.12震后第一条跨越地震多发地带的高速公路特长隧道，虽然存在余震频发，地质条件差，施工工艺复杂，施工难度大的情况，但通过精心组织，科学施工，在现场实际施工过程中认真总结经验，对早日隧道保质保量按时贯通具有现实的意义。

技术上归纳起来主要在以下几个方面：
1、要确定合理的施工方案。

隧道山体经历了大地震后整个山体内部岩石都挤压破碎，要提前做好施工技术方案准备。

2、要做好充分的施工准备。

在围岩地质条件差的情况下，不急于快进度，而是充分做好围岩的超前支护工作，保证因余震或者地质等其他原因造成的安全事故。

3、严格控制关键工序。

为防止挤压岩体长时间暴露出现掉块落等应力释放问题，必须保证弱爆破、短进尺，快循环的工作模式。

4、加强围岩的监控量测和超前预报工作。

形成良好的理论联系实际的科学施工作风，保证隧道安全、顺利的贯通。