中铁二局第二工程有限公司 四川成都 610091
摘要：云屯堡隧道防灾救援站位于地区大断裂带，应力极高环境中，岩性为炭质千枚岩、千枚岩夹板岩、砂岩，为薄层状，岩质较软，节理裂隙较发育，围岩破碎较多，掌子面见股状水，炭质千枚岩、千枚岩遇水容易软化，围岩稳定性差。且隧底疏散联络通道位于正洞正下方，下穿正洞施工对正洞初支稳定影响极大，为保证救援站隧底疏散联络通道安全穿越正洞，采用正洞仰拱预加固注浆、超前管棚、非爆马蹄形断面暗挖法施工、增加支护强度、径向注浆和支护早成环等措施，有效控制正洞、隧底疏散联络通道初支变形。
关键词：隧道：软岩；下穿；非爆；控制；初支变形
1 工程概况
成兰铁路云屯堡隧道位于松潘县境内，全长22.923km，双线隧道结构。云屯堡隧道防灾救援站设置于云屯堡隧道4号横洞工区，全长550m（D5K222+160～D5K222+710），最大埋深约458m。主要工程包括：紧急救援站、左侧救援疏散平导、右侧救援疏散平导、疏散联络通道、隧底疏散联络通道、平行排烟道、竖井式联络烟道和联络排烟道，总体布置见图1。[1]
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图1 防灾救援站总体布置图
防灾救援站右侧疏散救援平导与4号横洞间设置隧底疏散联络通道，起点交于右侧平导PD2K222+359，终点交于4号横洞HD4K0+171，该通道下穿正洞及左侧救援疏散平导，采用双车道断面，净空尺寸为6.2m（高）×7.5m（宽），长304m。隧底疏散联络通道下穿紧急救援站（正洞）设计为暗挖整体结构，通道拱顶与正洞仰拱底净距为0.28m详见图2、3。
图3 隧底疏散联络通道布置图
2 地质情况
该隧道地处龙门山断裂带、西秦岭断裂带、岷江断裂带构成的“A”形三角形断块中，具有“四极三高”的显著特点，即地形切割极为强裂，构造条件极为复杂活跃，岩性条件极为软弱破碎，汶川地震效应极为显著，高地壳应力，高地震裂度，高地质灾害风险。
救援站穿越地层岩性为三叠系上统侏倭组（T3zh）炭质千枚岩、千枚岩、板岩、砂岩，呈薄层状，岩质较软，节理裂隙较发育，围岩较破碎，掌子面多处见股状水，炭质千枚岩、千枚岩、板岩遇水易软化，围岩稳定性差，掌子面及拱顶发生坍塌。救援站小里程侧距离新塘关3#倒转背斜约140m；区间围岩裂隙、褶皱、揉皱发育，岩石强度0～15MPa，最大水平主应力15MPa。
3救援站施工过程中存在的不良地质影响
（1）溜坍
受附近新塘关3#倒转背斜等构造影响，防灾救援站范围内的4号横洞、左侧平导、正洞在开挖支护过程中，曾多次发生溜坍，2016～2017年发生2次变形溜坍约4000余m3，目前坍方段、影响段已处理完毕。
（2）岩层涌水
千枚岩、板岩在地下水的作用下，其强度降低，易软化；地下水在岩体结构面中运移，导致结构强度降低，加速了初支的变形破坏。
（3）软岩大变形导致支护破坏
围岩变形破坏分布在拱顶、拱腰，主要表现为初支开裂、剥落掉块、钢拱架扭曲变形[5]，见图6、7。
4 隧底疏散联络通道穿越正洞主要措施
正洞与隧底疏散联络通道交叉段正洞仰拱已施工，监控量测表明洞身已稳定，隧底疏散联络通道下穿正洞段采用非爆开挖，隧底疏散联络通道采用马蹄形暗挖法施工下穿正洞，洞室间的受力分析如图4所示。
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图4 暗挖法洞室沉降量
自TDK0+068～TDK0+038段施作30mΦ108大管棚超前支护[4]，采用台阶法通过，结合Φ42小导管采用非爆开挖，通过理论模拟研究，超前大管棚支护对沉降变形控制效果好，分析如图9、10。
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图6 隧底疏散联络通道管棚施作纵断面图
施工步骤：
（1）隧底下穿段与正洞交接处D5K222+355～D5K222+365段对仰拱初支底部进行钻孔注浆加固岩体[5]，如图11所示。
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图7 救援站仰拱下方注浆加固横断面图
（2）在下穿段起点里程后退7m将拱架逐渐抬高至50cm，创造管棚工作室，施作φ108管棚（内设3φ22钢筋笼）间距40cm长30m，拱部120°范围，管棚注浆压力0.8～1.0MPa，如图12所示。
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图8 隧底疏散联络通道管棚施作纵断面图
（3）开挖前，对掌子面进行超前预注浆加固，长度30m，孔间距1.5×1.5m，周边眼距离开挖轮廓线0.5m，施工示意如图13、14所示。
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图9 隧底疏散联络通道掌子面开挖前预注浆加固示意图
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图10 隧底疏散联络通道掌子面开挖前预加固纵断面图
（4）隧底疏散联络通道采用机械开挖，短进尺，强支护，对周边围岩采用φ42钢花管进行径向注浆加固周边岩体，如图15所示。
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图11 隧底疏散联络通道径向加固横断面图
5施工关键要点
（1）优化设计，增加支护强度，并用φ42钢花管注浆加固代替锚杆，加强对隧道周边围岩加固，支护措施详见表1。
表1 隧道联络通道下穿正洞段落设计参数优化
（2）做好救援站隧底下穿影响范围内正洞地板注浆加固措施和隧底疏散联络通道掌子面超前预加固措施，严控注浆质量，固结隧道救援通道和正洞交叉范围内岩层。
（3）做好φ108超前大管棚施工，严控管棚外插角度、长度及注浆压力。
（4）隧底疏散联络通道下穿正洞采用微台阶非爆开挖，上台阶长度控制在3m以内，必要时辅以预留核心土和临时仰拱（围岩开挖后正洞和隧道联络通道变形加大、掌子面出现溜坍），上台阶循环进尺0.8~1.6m。
（5）为适应围岩变形，同时便于施工组织，初支完成3~6m后及时施作初支周边φ42钢花管注浆加固，并根据监测情况及时调整施工时机。
（6）监控量测与断面检测。隧道开挖支护完成后，加强隧底疏散联络通道影响范围内正洞及隧道联络通道沉降观测，探明围岩真实变形情况，指导后续作业。
6 执行效果
通过优化设计和施工过程管控，云屯堡隧道救援站隧底疏散联络通道开挖顺利，开挖过程中正洞、隧底疏散联络通道正洞及周边辅助坑道监测情况稳定，初支无变形、开裂，达到设计目的，救援站正洞及周边初支沉降情况。
结束语：软岩大变形地段新建结构施工将会导致应力重分布，诱发软岩再次变形，也必将对先建结构产生影响，如何科学选择工法组织施工，优化支护参数，以最大程度抑制附加变形，确保既有结构的安全，是云屯堡隧道救援站施工的技术重点。隧道疏散联络通道下穿救援站正洞施工过程配置先进、合理的设备与工装，加大预留变形量、采用机械开挖、支护宁强勿弱，快挖、快支、快锚、快封闭，尽量减少对周边围岩挠动，能有效避免救援站正洞及辅助坑道初支侵限、换拱带来的安全风险、进度和经济的损失。
参考文献：
[1]何涛，陈寿根.高程效应下软岩交叉隧道爆破衰减系数影响研究路基工程；2019年03期
[2]官聚勇.红桥关隧道软岩大变形地段施工技术研究；企业技术开发，2015年06期
[3]李青山，杨龙伟.云屯堡隧道高地应力软岩大变形控制技术[J].中铁二局技术暨成果交流会隧道施工论文集，2020年11月：45-50
[4]何涛.大型地下救援站近接交叉施工方案比选研究.西南交通大学.硕士论文.2019年
[5]李畅.成兰铁路某软岩隧道大变形机制研究 成都理工大学.硕士论文.2019年
作者简介：
况建均（1984一）男，汉族，交通土建专业，工程师，主要从事工程项目管理。