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摘要：木寨岭隧道施工中容易受到高地应力软岩地质的影响，在支护过程中会出现较大的变形问题，为施工带来了不好的影响。为了保障施工过程时候的安全，本文提出了几点控制技术，希望可以提供有效的参考意见。
关键词：木寨岭隧道；高地应力；软岩地质；控制技术
1、前言
兰渝铁路位于青藏高原隆升区边缘，地质环境极为复杂特殊，受多期构造影响，区域断裂、褶皱发育，初始地应力状态极其复杂，多为高-极高地应力。而木寨岭隧道则是兰渝铁路中危险性较大的重要路段，本文针对木寨岭隧道提出高地应力软岩大变形施工控制技术。
2、木寨岭隧道工程概况
2.1隧道工程概况
兰渝铁路LS-3标木寨岭隧道是双洞单线分离式特长隧道，其全长19.06Km，在兰渝铁路工程中是非常重要的一个环节。木寨岭隧道处于地震区，拥有着较为复杂的底层条件，而木寨岭隧道的洞身穿过了3个背斜与2个向斜构造，在工程中是属于高应力地区，常常会出现变形的情况，其风险极高，所以也是兰渝铁路控制工程的重要环节。在设计上，其采用了《200km客货共线铁路双层集装箱运输建筑限界（暂行）》标准，旅客列车设计形成速度200Km/h，隧道线间距为40m，左线长为19095m，右线长19115m。
2.2工程地质情况概述
木寨岭隧道的地质条件十分复杂，存在粘质黄土、砂质黄土、泥岩、极软板岩、碳质板岩和断层压碎岩等，在隧道的沿线还存在有部分的湿陷性黄土、山体滑坡、泥石流等特殊不良地质。另外在隧道所在地区的地下水方面，其最大的涌水量已经达到了7332m3/d•Km[1]。
2.3岩性概述
在重庆方向的斜井中从其掌子面开挖情况来分析为压碎岩，属于f14-1断层破碎带，大多呈灰黑色和压碎结构，而其原岩较为光滑，以碳质板岩为主要构成部分，并夹杂这板岩和砂岩。在围岩方面，该方向的围岩受到地质构造的影响，出现了挤压现象，其岩体被分为碎块。在兰州方向的开挖岩情况来分析为板岩和夹碳板岩，其呈现灰黑色，多为泥质和钙质结构，呈薄层状。掌子面的左右侧分别为水平产状岩层以及直立产状岩层，中间并无板理。在围岩方面与重庆方向的情况相似，其右边岩体呈碎石状，夹带白色方解石脉[2]。
3、原设计情况与施工出现的问题
3.1原设计情况
在原设计方面，采用单道断面的设计来对木寨岭隧道进行无轨斜井开挖断面进行施工，并利用三星圆拱作为拱部形状设计，将边墙设计为直边墙，单道断面开挖尺寸为6.8m×7.2m。在斜井软岩高地应力支护方面利用116型钢钢架（1.0m／榀）为单车道断面设计材料，并利用拱墙网喷混凝土来作为系统支护，设立3.0m长的φ22砂浆锚杆，并铺设23cm厚的混凝土与35cm的铺底。针对高地应力变形严重段需要利用120型钢钢架架设75cm到100cm的间距，并全环喷着厚度为27cm的C25混凝土。锚杆方面设计为4m，并在环向和纵向方面采用1.0m×1.0m的规格的间距以及25cm的预留变形量。在拱部和仰拱采用衬砌厚40cm的C30钢筋混凝土椭圆形断面。
3.2施工设计
木寨岭隧道开挖是采用三台阶法进行的，上台阶为315.5cm，中台阶为389cm，下台阶为370cm，仰拱为163.5cm。在前期的科研情况方面，因为隧道施工中常常出现许多问题，而木寨岭隧道围岩岩性较差，地质构造较为复杂，所以受高地应力的影响将会产生较大的性，所以建立起以确定变形等级-参数调整-台阶数量和台阶高度设计-预留变形量优化-锁固锚杆-工序化注浆-拱部横撑-增加工序、调整工序实施时机-仰拱及二次衬砌再次超前。
3.3施工出现的问题
上述已经提到了木寨岭隧道的施工地质基本情况，在实际施工中由于斜井掌子面为板岩夹带碳质板岩，其自稳定性能较差，开挖工程之后容易掉块和坍塌，并且局部出现了渗水现象。在两侧的边墙中会出现环向与纵向的裂缝，且右边墙的初期支护鼓出严重，虽然可以通过注浆加固方式有效处理，但是变形情况还需要经过套拱支护才能够有效控制。喷射混凝土之后钢架和锁脚锚杆会出现断裂，严重影响施工[3]。
4、控制变形施工技术
4.1超前地质预报
在隧道施工过程中需要针对地质进行超前预报工作，将该地段的大部分地质情况以及以往在大变形地质情况施工中累积到的经验进行总结，对施工前方路段是否可能会发生较大规模的围岩变形情况，并且根据预测结果实时调整施工参数，并制定支护措施。可以采用TSP203超前地质预报系统来对所需要施工的地面进行描绘，根据相关算法来预测前方施工路段的围岩情况与发展趋势。
4.2改善隧道形状
木寨岭隧道的无轨斜井原设计开挖断面大多都为直边墙，但是由于高地应力会对施工过程产生影响，导致变形情况。大部分的变形都表现为结构水平收敛变形，其变形时间较短但是却体现有较大规模的变形量。在变形的地方存在有混凝土开裂得到现象，在环向与纵向等结构上会导致严重的施工问题，将直墙面转换为圆墙面将可以有利于将高地应力分散开来，并且需要留出一部分的预留变形量，保证在支护变性后依然能够满足运输要求。在对隧道的形状改造过程中应该要遵循其水平方向应力大于垂直方向应力、侧压力系数大的原则，将钢架支护改变为曲面，并添加仰拱支撑和多次补强操作。
4.3遵循一定的支护工序
在木寨岭隧道的支护施工中遵循先对柔性支护施工再进行混凝土施工的工序，要能够在第一轮支护施工完成时允许一定程度的变形后在进行二次混凝土衬砌。由于前期斜井施工的变形较快，所以第一次的支护需要用到工字钢架，其刚性较大，能够保证支护结构能够抵御一定程度的岩石变形。第二次的支护需要对岩石的限制进行控制，需要在第一次支护工作后其变形量达到百分之七十左右的时候进行[4]。
4.4加强支护
从初期的支护工作开始对变形问题进行控制，可以利用小导管支护、锚杆支护、深孔锚杆支护、注浆加固围岩、型钢拱架等方法进行。小导管支护就是利用φ42mm的小导员在拱部120°的范围内从型钢的腹部穿过以及以5-10°的仰角钻孔，将其焊接牢固，保证其应力的分散。锚杆支护是指利用锚杆、立拱架和网喷三道工艺同时进行的方式，使得系统的锚杆减小与型钢拱架的距离，在尾部弯曲焊接在拱架上。深孔锚杆支护就是利用一定规格的中空锚杆设置在侧边墙上，并采取注浆工艺将钢架与围岩结合在一起。注浆加固围岩就是利用钢管注浆加固，通过环向注浆使得裂隙水堵在注浆区域外。型钢拱架是专门加强对软弱围岩的支护，采用H175型钢来增加载荷能力。
4.5超前导洞应力释放
首先是超前应力的释放，其次是超前应力的预调，最后是超前地质预测与支护参数的与设计工作。针对高地应力，木寨岭需要经过许多不同的岩性段落，其最大变形发生在 DYK187+650~+720的一段长度为70m的区域中，与其他地区的变形情况相差并不大，通过对支护方式的研究可以确定在木寨岭隧道高地应力段施工变形预测量为25cm，预留二次支护空间为20cm，且第二次的支护需要在第一次支护开挖24天之后再进行。
4.6预留变形量与底部的加强
在喷层变性后会导致二次支护的净空被侵入，所以要增加其预留变形量，通过对木寨岭隧道的施工情况分析，斜井软岩高应力地段的预留变形量应该要在35cm左右，而正洞软岩高地预应力的预留变形量要在25cm左右。针对于底部的加强要保证其一定的支护强度，应该保证隧道底部的厚度和拱顶相同，其曲率要适当增大，并及时采取仰拱措施。针对木寨岭隧道高应力区域需要用到全环钢架，而软岩区域用到C35钢架和混凝土。
5、结束语
目前来说，无法只使用一次支护来控制高地应力，所以高地应力对施工的影响依旧巨大。对于木寨岭隧道来说，高地应力变形是一项需要克服的巨大难题，在不断地施工中，施工人员和技术人员也在不断地探索，加强隧道结构的安全性。
参考文献：
[1]郑昌明.高地应力条件下隧道软岩大变形段的施工控制[J].工程技术研究，2018（08）：146-147.
[2]辜良仙.高地应力软岩大变形隧道变形控制技术研究[D].重庆交通大学，2017.
[3]张文新，孙韶峰，刘虹.木寨岭隧道高地应力软岩大变形施工技术[J].现代隧道技术，2011，48（02）：78-82.
[4]唐绍武，王庆林.木寨岭隧道大战沟斜井高地应力软岩大变形施工技术[J].隧道建设，2010，30（02）：199-201+211.
作者简介：
缑治明（1993-），性别：男 甘肃省天水市人 2018年毕业于湖北工业大学 本科学历 初级职称 现从事隧道工程方面施工