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摘要：千枚岩具有千枚状构造的低级变质岩石，典型的矿物成分主要为绢云母、绿泥石和石英、方解石等物质，由于其特性，造成千枚岩地层修建隧道的大变形破坏。通过千枚岩隧道实际施工的分析，阐述了隧道变形，变形控制施工方式以及关键施工工序，探讨了相关技术在隧道管理中的重要性。
关键词：千枚岩隧道；变形；控制
1、千枚岩隧道情况
某隧道以千枚岩为主，局部夹有石英脉，板岩薄层状，层理不明显，节理、裂隙发育，呈薄层状角砾结构，产状不稳定，围岩破碎，局部结构面充填泥质物，面光滑、稳定性较差；千枚岩挤压揉皱，松软破碎，其中石英脉多呈酥碎砂状，以散体结构为主。开挖后呈碎石、角砾状，掌子面无明显渗水，开挖后时有少量渗漏水、滴状及面状洇湿，量小，拱部有掉块、坍塌现象，易风化。围岩整体稳定性较差。Ⅳ、V级围岩较多。
工程区地表水系强烈深切，造成地形陡峻，使之地表径流条件良好，从而决定了本工程区岩体内的地下水具有不甚丰富、坡降大、埋藏深的基本特征。根据地下水的赋存条件及运移特征，可将区内的地下水划分为基岩裂隙水和松散堆积层中的孔隙潜水两种类型。地下水均受大气降水补给，向沟、谷排泄。
2、隧道结构变形情况
一般情况下，隧道开挖后初期支护变形分三个阶段:第一阶段是上台阶开挖支护后一周内，初期支护变形速率多在20mm/d以上，局部断面超过30mm/d;第二阶段是7～20天内，变形速率多在10～20mm/d;第三阶段是20～40天，变形也逐步趋缓，变形量在10mm/d以内，40天后，变形多在3～4mm/d。但是，广平高速公路谢家坪隧道，局部段落变形速率最大达到100mm/d，个别断面在半月后变形仍超过20mm/d，此种情况下，初期支护均遭到破坏，最终不得不采取换拱处治。
3、影响隧道变形的基本因素
影响隧道围岩稳定性的因素主要有两个方面，一是内在因素即地质因素；二是人为因素即施工工艺带来的影响。
（1）客观因素（地质因素），影响开挖后变形的两个客观因素就是初始的应力场和围岩的力学特性、构造特性。而这个因素是人为无法控制的。我们主要研究人为因素，及施工过程的控制。
（2）人为因素（施工工艺因素），以全断面法和台阶法为例加以说明。一般说开挖分部越多，在同样地质条件下，其位移值也越大。因此，从控制位移的角度出发，采用不分部或少分部的开挖方法是主流的开挖方法。这也是选定开挖方法的一个重要原则。例如在台阶法中，台阶的长度与地质条件有极大关系。一般说，随地质条件的变差，台阶长度也随之变短，以便缩短断面的闭合时间（距离）。施工中我采用最多的是三台阶七步流水开挖施工方法。
4、千枚岩隧道变形动态以及控制技术与方法
在隧道施工过程中，通过开挖和支护两方面来实现，围岩的原始状态是开挖和支护长期稳定的产物，这里所用的控制技术就是开挖和支护中的控制技术。应力释放的方法是开挖，开挖方式的不同，对应力释放的过程和程度也是不同的，应力控制的方式则是支护的含义，支护方法的不同，应力的控制过程也是不同的。除了开挖和支护两项工作外，其它作用都是辅助性的，比如排水、通风、运输、测量、地质的超前预报等。但这些作业也是左右开挖、支护成功与否的关键，不能忽视它的作用。
4.1、开挖与支护的关系
施工时开挖和支护是密切相关的，其关系基本上可分为以下几类：①无需支护的开挖；在无需支护的硬质围岩中采用的方法；适用条件－在坚硬、自支护能力比较高的，应力释放后能够自稳的围岩。例如：隧道的Ⅰ、Ⅱ级围岩。②先挖后支；开挖后进行支护的一般地质、地形条件下采用的方法；适用条件－在较坚硬、自支护能力相对高的，应力释放后能够保持一定时间自稳的围岩。
例如：隧道的Ⅲ、Ⅳ级围岩。③先支后挖；开挖前进行支护的特殊地质、地形条件下采用的方法。适用条件－在软弱、自支护能力比较差的，应力释放后无法自稳的围岩。例如：隧道的Ⅴ、Ⅵ级围岩。
4.2、换拱过程中的应用
采用Φ50mm×４mm注浆钢管进行周壁注浆，1.2m×1.2m是其环向×纵向的间距，注浆的方法是采用水泥－水玻璃双液注浆，并且在这个过程中，要对注浆压力进行控制，范围在1.5～2.0MＰａ。并根据施工现场的实际情况，及时对注浆情况进行调整。先拱墙、后拱部是其注浆顺序，方式为隔孔注浆，注浆完毕的标志是注浆压力不断提高，最后达到设计终压，并再持续注浆15min以上，采用Φ50mm×4mm小导管进行超前支护，设置拱部数量为40根，间距为25cm，超前注浆的排管长度为4m，还要将排距控制在2m的范围内，而且每次循环都要遵守这个规律，浆液是水泥－水玻璃双液。
4.3、初期支护
施工过程中，I20工字钢是钢支撑采用的工具，Φ25螺纹钢筋是纵向连接的钢筋，间距是1m；Φ８圆钢焊制而成的钢筋网，20cm×20cm是网片网格间距。架起钢支撑之后，应立即做锁脚锚杆，Φ50mm×4mm管式注浆锚杆是锁脚锚杆的定义，其长度为4m，每个上断面做出8根，并将两节拱架和拱脚控制在0.5m的范围内，下断面为4根，拱脚设置范围是1.0～1.3m。Φ22砂浆锚杆是系统采用的工具，喷射混凝土标号Ｃ20。
在工程施工中，由于受到噪声、振动爆破的限制，及时运用控制爆破的方式也无法将爆破振动限制在一个范围内。在一些场合，更为有效和经济的方式就是并用爆破开挖和机械开挖。具体来讲，就是使用割岩的方式进行掏槽，促使自由面的形成，然后向外侧进行一定顺序的爆破开挖，或采用槽式钻机在开挖周围设置沟槽，以此实现自由面由前至后依次爆破，在最外周沟槽的钻设和自由面的形成，采取非电雷管在隧道内部进行爆破，使爆破振动的影响得到了降低。
5、千枚岩隧道变形动态及其控制技术的一些建议
尽量缩短千枚岩各施工程序之间的距离，并使整个断面衬砌封闭的进程加快，使暴露的岩层减少，并减少其松动，增大低压。1）尽早进行成环封闭，及时进行仰拱和二衬，认真遵守铁道部的相关文件并严格控制隧道步长关系；2）尽量保证隧道内无水残留，或及时将水排除。在千枚岩隧道施工中，对地下水的处理会影响围岩的稳定性，尤其在软弱的千枚岩区域，更能起到控制的作用。当以千枚岩为主进行洞身开挖时，开始没有地下水，但会出现滴水甚至是股水，千枚岩遇水会变成泥，并且容易风化，所以在施工中要及时将隧道中的积水排出，特别是掌子面中的积水。在施工过程中，可以预留一蓄水池，将洞中的水集中抽出。在开挖作业中，运用爆破法进行推进时，应严格掌握炮眼数目、深度和装药量，并进行分步开挖法，使其下部开挖能够适应左右两侧交替进行。支护作业中，断层地带的支护应宁强勿弱，并定期进行加固，喷射一层混凝土在断层地带的开挖面，并配备卒后轻度的支撑钢架。在衬砌作业中，衬砌应跟紧开挖面，并尽早封闭衬砌断面。
结束语
总而言之，对于千枚岩隧道设计与施工仍处于经验积累和研究阶段，没有形成系统的规范和文件要求，希望通过本项目千枚岩的变形特性以及相应关键技术的分析和经验总结，能为后续同类岩层的设计与施工提供参考和帮助。
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