山区高速公路路基工程地质勘察的主要问题

1、工程概况
内昆铁路盐津1#隧道位于云南省盐津县城，全长1805m，里程为DIK219+855~DIK221+660，为单线隧道。隧道斜穿县城下方，在进口方向有近100m地段隧道最大埋深为3.4m,该段内地表建筑物林立，其中有一幢7层楼的盐津县国税局办公大楼正立于其上，大楼部分桩基础桩底离隧道衬砌外拱顶深度仅4.8m，从而使得此段施工成为该隧道的施工重点和难点。大楼结构为混凝土框架梁结构，修建于1994年，在施工前每间办公室在墙体与框架或立柱之间均有不同的收缩缝和裂纹。隧道通过国税局大楼的里程为DIK219+889~DIK219+906，DIK219+855~DIK219+930段围岩属II类偏压，主要地质为砂岩、页岩夹灰岩，为薄至中厚层状，节理发育、破碎，节理层面充满粘土膜。
为了满足设计要求（对大楼的爆破安全振速限制在2.0cm/S以内），保证国税大楼以及浅埋地段不发生坍塌，采取了以下两种主要技术措施：一是利用控爆技术进行隧道掘进，尽量减少因爆破对围岩的振动；二是采取管超前加强支护措施提高围岩稳定性，并紧跟衬砌及时封闭，使围岩在被暴露的时间内不至发生沉降位移现象。
2.主要施工方案
根据以往的经验，结合本工程的地质条件和地面建筑物情况，经过经济性、安全性、可行性等综合分析后，决定采取微台阶法施工方案。开挖采取人工手持风钻钻眼，微振控爆掘进，出碴采取无轨运输，简易台车人工模筑衬砌。上半断面开挖前采取φ80大管棚注浆超前预加固，开挖后全环格栅、网锚喷临时支护，利用对建筑物的振动速度和地表及建筑物的沉降值位移的观测配合指导施工，确保建筑物的安全。
2、施工原则及要点
根据浅埋暗挖法的原理，结合有关隧道施工经验，应遵循“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的施工原则，针对本工程地质条件差，地面建筑物密集的特点，实施时注意以下几点：
（1） 根据地质条件变化情况和地层变位监测结果适时调整施工方法和支护参数，确保安全施工。
（2） 开挖上断面时，尽可能缩短台阶长度，及早形成封闭结构；
（3） 大管棚选用锚索钻机钻孔，以确保管棚一次性贯穿隧道经过国税大楼地段，减少循环。注浆时严格控制注浆压力，既能达到固结破碎岩体，也可防止注浆压力过大引起地表隆起而破坏房屋。
（4） 钻爆开外时，严格按微振控爆施工，控制同段最大装药量，采用高精度非电毫秒编排起爆网络，消除爆破引起的共振现象，同时利用起爆延时人为造成振动波形成的倒象干扰，避免振速过大引起房屋开裂和压缩地层产生过大地面沉降；
（5） 加强爆破振动对建筑物振动速度的监测及]地面建筑物水平位移与沉降观测，及时反馈到施工中指导施工。
3、施工过程及主要技术措施
在DIK219+862~DIK219+930段，主要施工方法首先要进行地表加固处理后再进行正洞施工。地表加固处理：（1）刷清表层松土及危石；（2）挂网锚喷砼；（3）对浅埋只有3.4m段地表采用竖向小导管注浆固结，其次铺设钢筋网，再次在其上按纵、横间距1m布置22kg/m轻型钢轨，最后再打入竖向锚杆并与钢轨焊接牢固之后喷射砼封闭，形成“螺帽”形整体受力结构。正洞施工：采用正台阶法，人工手持风钻钻眼，微振控爆开挖，ZL40B側卸装载机装碴，自卸汽车运输。初期支护采用全环格栅锚网喷支护，辅以16根水平φ80大管棚注浆超前预加固，φ45的R27斜插自进式注浆锚杆支护。上台阶长3m，上、下格栅喷砼每开挖1m，支护1m，紧跟开挖面；衬砌采用全断面衬砌，衬砌距开挖面5m，以达到及时衬砌不至于被损害的目的，抑制地表及建筑物破坏。
4．1支护体系方案措施
DIK219+855~+862明洞段采用拱边墙部明挖，先墙后拱法衬砌施工。明洞拱部开挖前，应先在开挖边缘外5m范围内设地面锚杆加固体，明洞开挖时由上而下，随挖随护。上述支护均采用φ22砂浆锚杆（长4m，间距1m，梅花形布置）、φ10钢筋网间距20×20cm、200号喷砼（厚8cm）。DIK219+862~+930段采用正台阶法开挖，格栅钢架支护，φ42或φ80钢管超前管棚注浆，湿喷砼厚20cm，格栅钢架采用拱墙全设，间距0.5m，主筋为φ25钢筋，其制作参照内昆技隧参01图。DIK219+862~DIK219+883段及DIK219+908~+930段设φ42管棚，每根长4m，插角3°，环向间距。0.4m,每一米一环,压浆压力为2Mpa水泥砂,水灰比为1:0.6,拱部格栅架设完毕,方压拱脚处加I18工字钢作为临时横撑,下半断面开挖支护完毕后应先施作仰拱,系后全断面灌筑拱墙衬砌。DIK219+862~DIK219+883段，先行拱部开挖支护，然后进行下部开挖，衬砌紧跟开挖面与衬砌面间距5m；DIK219+883~DIK219+938段，短台阶法施工. DIK219+930~DIK219+985段III类施工时采用正台阶法先墙后拱法施工，锚喷临时支护：拱部喷砼厚10cm，边墙7cm，全环设置钢筋网，网格间距25×25cm，系统锚杆长3m，拱部间距1m，梅花形布置，间距1m，衬砌采用简易模筑衬砌台架衬砌。
4．2微振控爆开挖
为了确保地表建筑物的安全，有效控制爆破产生的振动对地表建筑物的影响，爆破技术方案主要从两个方面考，分两个阶段实施。两个方面：一是采用爆破干扰降震技术降低爆破对围岩的震动。二是使用国产TOP BOX 508型振动信号自记仪4台配合计算机对爆破振速进行监测处理。两个阶段：一是试验阶段，在隧道未进入此段以前进行爆破试验（试验段里程为DIK219+862～DIK219+885，共21m）总结钻爆参数，优化爆破设计。二是爆破施工阶段，将合理的爆破设计方案在DIK219+883～DIK219+930段进行全面实施。
4．3监控量测
测站的位置：本隧道对II类围岩地段实施监控量测，II类围岩地段每10m设一量测断面进行观测和量测。
量测内容及方法：净空水平收敛量测：采用SLY—A型涨力自鸣式电子数显收敛仪对隧道周边位移进行量测，量测时间应在每次开挖后12小时内读取，最迟不得大于24小时，且在下一环开挖前须完成初期变形值的读取。拱顶下沉量测和地表下沉及倾斜量测：采用精密水准仪和经纬仪量测，根据隧道中线及房屋布点设置监测网，及时测量记录，在施工过程中每测量一次作好记录并画出时间——位移图。爆破振动监测：采国产TOP BOX 508S型振动信号自记仪4台，探头8个，计算机1台（配合topivew1.5测试软件处理程序），组成监测仪器进行爆破振动监测。监测时测点选择每次爆破里程对应的前后4个地面监测点，监测频率与爆破次数相同。
量测结果：在施工中，通过对国税局大楼位移、沉降及爆破振动的观测，测得位移最大值1cm（相对于原始点的水平位移值），沉降观测最大值6mm（相对于原始点的钻重沉降值），爆破振速值在2cm/s以内，达到了设计的要求，确保了建筑物的安全。
5．几点体会
铁路建设是推动经济发展的重要基础建设部份，随着经济的快速发展，铁路建设必然适应性的高速变化，特别是城市地铁及资源丰富地区修建铁路日趋频繁，这将有更多新的科技问题等待我们去攻克，同时也成为铁路建设企业征服竞争的重要课题。盐津1#隧道进口在高层建筑下4.8m顺利穿过软弱围岩，在我国铁路建设史上具有一定的典型。对于这种“施工难度大、科技含量高的”的工程，没有一套可行性的管理办法和监控体制作后盾是不行的。其间，中国铁路工程总工司和中铁二局集团公司及具体负责施工的中铁二局一处成立了领导小组、爆破设计及现场控爆施工组，多次深入现场研讨方案，确保了该隧道进口段顺利施工。通过对地表及建筑物的监测，洞内衬砌及围岩的收敛观测，肯定了以上施工方法在山岭铁路浅埋隧道及城市地铁通过密集建筑群的可行性。既兼顾施工安全，又能保地表及建筑物的稳定，说明在埋深仅为3.4m情况下，将振速控制在2.0cm/s以内而进行隧道掘进开挖对保证地表建筑物的稳定是成功的。