摘要：中巴经济走廊（CPEC）巴基斯坦境内喀喇昆仑公路（KKH）二期阿巴塔巴德1号隧道穿越强流动性碎屑流千枚岩地层和洞顶村庄房屋密集区。该碎屑流具有无水强流动性、开挖扰动后地表沉降明显的特点，施工中采用反压封堵、稳固断层、超前导管超密“管棚”，并综合运用中隔壁（CD法）和台阶法开挖施工技术、跳衬施工技术，安全穿越了多处碎屑流地层和房屋密集区，确保隧道结构稳定和洞顶房屋安全，在巴基斯坦尚属首例，可为类似隧道工程提供借鉴。
关键词：中巴经济走廊；千枚岩；强流动性碎屑流；长大隧道；施工技术；
中巴经济走廊巴基斯坦境内喀喇昆仑公路二期项目（赫韦利扬至塔科特）线路长120km，其中阿巴塔巴德 1号隧道断面大、地质情况最复杂，为全线咽喉控制性工程，隧道施工及安全问题尤为突出。解决施工中的碎屑流地层流动性塌腔问题和浅埋隧道地表沉降问题，一直是困扰隧道工程的技术难题。针对阿巴塔巴德1号隧道断面大、多次穿越碎屑流地层和洞顶房屋密集区，碎屑流无水强流动性、开挖扰动后地表沉降明显的特点，创新了施工技术，安全穿越多处碎屑流地层和房屋密集区，确保隧道结构稳定和洞顶房屋安全，在巴基斯坦尚属首例，可为类似隧道工程提供借鉴，对提高中巴双方隧道工程领域总体施工技术水平具有十分重要意义。
1 工程概况
阿巴塔巴德1号隧道为山岭岩土隧道，按中国高速公路隧道标准左、右分离式设计，左线隧道长1724m，右线隧道长1765m，围岩等级全部为V级。隧址区地形地貌属中低山剥蚀地貌，山峦叠嶂，地势起伏较大，山坡坡度28°～38°，山体植被较发育，隧址区高程1288.20m～1449.50m，相对高差约161.30m。隧址区山体斜坡上覆第四系上更新统冲积物（Q3 al），岩性为粉质粘土、角砾，下伏基岩为前寒武系（P?h）全-中风化板岩、全-中风化千枚岩。根据区内出露的地层和构造组合形式，区内一级构造单元为一向斜构造，该向斜走向呈北东-南西向，向斜轴方位角约45° ～ 225°，与区域构造线方向基本一致。受该向斜构造控制，区内次一级构造单元主要为断层、褶皱、节理等。
该隧道埋深6.5m～143.10m。隧址处于印度版块与喜马拉雅版块结合带南侧边缘，穿越地层为青灰色、隐晶质结构、千枚状构造，节理裂隙十分发育，岩体倾角70°～80°，构造挤压强烈，极破碎，呈针片、角砾、碎石状松散结构，岩性松软，遇水易泥化、软化，有涨缩性，变形量较大，且抗风化能力差，隧道通风短时间内易风化形成岩屑，产生碎落现象，开挖施工过程中经常出现流动性坍塌，地表沉降明显，危及洞顶房屋安全。
根据巴基斯坦地震局颁发的《SEISMIC HAZARD ZONES OF PAKISTAN》，隧址区地震动峰值加速度值为0.24g～0.32g，相当于地震基本烈度为Ⅷ度，属于地震高烈度区。
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2碎屑流地层特征
该隧道碎屑流大多发生在全风化千枚岩类软岩破碎带断层处，主要由酸性凝灰岩形成的绢云母千枚岩和中基性凝灰岩形成的绿泥石千枚岩组成。开挖时碎屑涌出（多数情况下无水），具有流动特性强，流速快的特点，碎屑流一旦形成，现场基本无反应时间，防不胜防。开挖扰动后表现为变形速度快、变形量大，地表沉降明显，在穿越洞顶房屋区域时，存在极大的施工安全和民生安全隐患。与传统意义上的断层破碎带相比，此类碎屑流地层施工难度更大
图2-1 Abbottabad 1号隧道掌子面典型岩性
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图2-2 Abbottabad 1号隧道下穿房屋密集区及房屋粘贴沉降观测标
3技术措施
3.1反压封堵
针对该类碎屑流即使在无水情况下也拥有自然流动性强的特点，为防止掌子面岩体大规模垮塌及次生灾害发生，开挖过程中发现有碎屑流情况时立即停止开挖，并采用洞渣回填反压封堵，必要时采用方木和块石封堵，增强临时封堵效果；若掌子面、侧壁扰动出现碎屑流突涌情况，现场施工人员立即撤离，待其涌流稳定后再采取其他加固措施处理。
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图3-1 Abbottabad 1号隧道碎屑流引起的塌方
3.2稳固断层
碎屑流稳定后，采用网格间距20cmx20cm的φ8mm钢筋网，铺设于掌子面表面，喷射厚25cm的C25混凝土形成硬性防护墙，防止再次触发碎屑流。
根据碎屑流位置及流出量判断出拱顶或拱腰空腔大小，打入泵管，并及时采用C30混凝土泵送回填密实，达到快速封闭稳定碎屑流断层临空面的目的。
3.3超前导管注浆加固
采用YT-28型风动凿岩机在碎屑流松散岩体中超前钻孔，打入超前导管并高压注入水泥浆液等。在注浆压力作用下浆液呈脉状渗入岩体，使松散破碎体胶结，形成具有一定强度的固结体，将碎屑流封堵在开挖轮廓线外，再进行开挖支护施工。
超前导管采用φ50热轧无缝钢管，壁厚4mm，管节长度4.5m，管口段0.5m钢管不开孔，其余部分按15cm间距交错设置注浆孔，孔径8mm。注浆材料为水泥浆，水泥浆水灰比1:1，注浆压力为0.5-1.0MPa，必要时在孔口处设置止浆阀（塞），止浆阀（塞）能承受最大注浆压力。若地下水较大时，注浆材料采用水泥+水玻璃浆液，水泥与水玻璃体积比1:0.5，水玻璃浓度35波美度，水玻璃模数为2.4。经试验注浆参数为达到设计终压并继续注浆10min后，单孔注浆量小于15L/min注浆结束。
3.4工法优化
（1）综合应用中隔壁法（CD法）和台阶法开挖施工技术，主要以机械开挖为主，松动爆破为辅，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。每侧分三部分开挖，各部分在开挖过程中根据实际地层情况再采取多微台阶法，机械不能作业时采用人工局部修整，确保各部分开挖稳定，将开挖断面化大为小，降低消除风险。
（2）在拱架底脚落地处设置“铁鞋”，用钢板或工字钢作为底部扩大支撑，减少并控制各台阶开挖的沉降。
（3）开挖完成后及时对掌子面进行喷射混凝土封闭，临时钢架采用I16工字钢，间距与初期支护钢架一致；临时中隔壁喷射C25早强混凝土20cm。各部开挖时，相邻部位的喷射混凝土强度不小于设计强度的75%，防止因初期支护破坏造成洞身结构失稳。
（4）在初期支护封闭成环后，并通过监控量测确认稳定后拆除临时支护，一次拆除长度不得超过10m，拆除后及时量测，早发现早干预，避免初支侵限。
（5）为尽早实现初期支护封闭成环，两侧同一水平断面前后距离不易超过15m，各级台阶长度控制在5m内，仰拱及二次衬砌紧跟。
3.5超密“管棚”超强支护
施工时严格遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，勤量测，早封闭”的原则，在确保洞室稳定和安全的情况下调整开挖方式，边墙部视洞室稳定情况，适当加设小导管注浆。
（1）超前注浆导管采用φ50mm无缝钢管支护，长度4.5m，环线间距40cm，插打角度控制在10°。在遇到小跨度特松散地层时，为防止坍塌和节约施工时间，直接加密满打小导管，形成“超密管棚”穿越通过。
（2）系统锚杆采用φ22mm早强砂浆锚杆，长度3.5m，间距1.0m（环）x 1.0m（纵）。
（3）全断面设置0.6m/榀的I22型钢钢拱架，钢架间纵向连接采用φ22mm钢筋，环向间距为1m；为防止钢架落地失稳及受侧压力变形侵限，在钢拱架连接处每处接头打设2根φ50mm锁脚锚管注浆锚固，锁脚锚管每根长3.5m，并用“L”型钢筋与钢架满焊焊接，锚管打设角度控制在与水平夹角斜下45°。
（4）拱墙、仰拱采用C25喷射早强混凝土，厚度28cm。喷射施工前安放网格间距20cmx20cm的φ8mm钢筋网，网片间搭接长度不少于1个方格。
3.6衬砌紧跟局部跳衬
（1）二衬模筑支护采用液压衬砌台车施工，二次衬砌采用C30钢筋防水混凝土，普通段拱墙厚45cm，加宽段拱墙厚60cm，φ22mm双层钢筋主筋纵向间距20cm。
（2）为减少初期支护变形，在保证必要的作业空间前提下，做到仰拱与模筑支护紧跟开挖面，实现多层支护尽早封闭成环。
（3）对于沉降预警段落，在二衬紧跟确实有难度的情况下，采取“跳衬”的方式，优先施工二衬，抵御初支变形，控制沉降量。
4 结束语
阿巴塔巴德1号隧道多次成功穿越千枚岩碎屑流地段，解决了浅埋、洞顶房屋密集区沉降控制大断面隧道的国际技术难题，有效地控制了围岩及结构变形，规避了施工风险和民生安全风险，保证了施工生产安全、有序、优质推进，如期通车；避免了洞顶村庄房屋大面积迁移，维护了当地社会稳定，节约了工程造价；积累了反压封堵、断层稳固、超前导管超密“管棚”、综合运用中隔壁（CD法）和台阶法开挖施工技术、跳衬施工技术等隧道施工实践经验；特别值得一提的是项目自进场到竣工通车全过程，高峰期中巴双方参建人员接近600人，真正做到了“零事故”；左右洞全长3489m的全V级围岩隧道于2019年10月15日正式对社会交通开放，巴基斯坦总理伊姆兰汉亲自前往剪裁，社会反响强烈，是中巴友谊的结晶，成为中巴经济走廊喀喇昆仑公路上一颗耀眼明珠！
参考文献
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