赵士学（中铁十局集团西北工程有限公司，陕西 西安 710065）
高海拔高寒隧道复杂地质段施工技术
赵士学
（中铁十局集团西北工程有限公司，陕西西安710065）
摘要：结合青海长拉山隧道地处高海拔高寒的实际情况，对隧道复杂地质段涌水封堵施工方法进行了介绍，归纳总结了其施工要点，从而保证了隧道施工安全、进度和质量，为今后类似工程施工提供了参考借鉴。
关键词：隧道，涌水量，掌子面，施工方案
长拉山隧道是目前世界上海拔最高的公路隧道，全长2 400 m，洞口海拔高程4 498 m，是青海省省道309线多拉麻科至杂多段公路的关键控制性工程。该隧道地处青南高原，是典型的高原严寒隧道，地质情况复杂，受涌水、断裂带、围岩破碎等因素影响，施工难度远远超出预期。
作为目前国内公路海拔最高的隧道，该隧道施工中存在着软弱围岩大变形、突水涌水、围岩失稳等风险，属高风险隧道。当地施工气候环境恶劣、高寒缺氧、空气稀薄，冬季空气氧含量为内地的40%，四季飘雪，冬季施工期长达9个月。项目所在地物资和机械匮乏，后勤保障困难，机电设备功率下降约50%。施工人员经常出现严重高原反应，施工非常困难。特别是长拉山隧道K80 + 970～K81 +052复杂地质段，此段隧道处于高海拔、冻融地区、软弱岩层破碎集聚区，断裂带明显，破碎带宽度较大，岩石岩溶、节理较为发育。从现场地貌来分析，隧道轴线位于沟谷的边侧，为四道山脊的汇集处，容易聚集地表水和地下水后形成良好的储水带。2012年7月20日，隧道K80 +970～K81 +052段正位因季节消融，冰雪融水，地表水和构造裂隙水下渗，该段隧道在施工过程中发生了涌（突）水。实测该段日均涌水量11 520 m3/d，突涌涌水量17 000 m3/d，远大于隧道设计最大涌水量（雨季）1 434 m3/d，对隧道施工造成较大影响。
该段隧道发生涌（突）水后，施工单位先后邀请了多位隧道专家亲自到现场指导施工。通过现场实地查看和设计图研判，根据地勘资料推测和专家论证，专家一致认为：长拉山隧道隧址区地处三江源地区，地表水补给丰富，加之隧道围岩处于中风化灰岩与中风化板岩的交接地带，属于典型的汇水地质构造类型，对隧道该段涌（突）水处理：本着“以堵为主、堵排结合、稳扎稳打、确保安全”的处理原则，采取主要措施如下：
1）截断地表水补给，主要是做好地表勘察，将有可能对洞内涌（突）水进行补给的地表河流，在进行疏通的基础上，在河流底部铺设防水板，隔绝地表水补给。
2）洞内掌子面同步引水。洞内施作φ15 cm超前引水孔，长度30 m，将掌子面前方汇水提前引出。在掌子面左侧，沿隧道前进方向，与隧道轴线成45°方向，水平施作φ12 cm引水管，单根引水管长度10 m，将水提前从隧道轮廓线外引出，减少轮廓线以内的涌水量，引水管每5 m施作一排，采用φ160 mm HDPE波纹管引流至横向排水管排入中心管沟排出洞外，其布设间距可根据实际情况调整。调整K80 +982～K81 +022段φ160 mm HDPE横向排水波纹管设置，设置间距调整为3 m一道，保障排水顺畅，杜绝二次衬砌背后积水。
3）对初期支护进行加固等处理措施。因涌水量较大，为防止初期支护背后水压过大水流冲刷喷混凝土支护，对支护的稳定性造成较大影响导致初支变形，为保障安全，需对已完支护进行加固处理后继续开挖。在洞身两侧布设φ12 cm引水钢花管，使初支背后不积水，保证支护稳定。
4）对隧道围岩破碎、洞内沉降、型钢变形较大等技术问题，采取综合措施解决。加强涌水段支护参数，将Ⅳ级深埋支护格栅拱架调整为Ⅰ20a工字钢，系统锚杆调整为3.0 m长φ42 mm注浆钢花管锚杆，按照100 cm×100 cm梅花形布设，安装完成后，及时注浆，对周边围岩进行封闭堵水，其他支护参数不变，保证支护的稳定。
5）加强超前支护，采用单排φ42 mm注浆钢花管进行预加固，钢花管长度3.5 m，每2 m施作1排，一方面保证围岩稳定，另一方面对掌子面渗漏水提前封堵，以便于开挖支护施工。每榀拱架增设4根3.5 m长φ42 mm注浆钢花管锁脚锚杆，减少拱架水平变形。
6）对K80 +982～K81 + 022涌水严重地段，进行注浆封堵。注浆采用1∶1水泥—水玻璃双浆液注浆。施工中严格控制注浆质量，严格控制开挖循环进尺，做好隧道监控量测作业，杜绝安全事故发生。
经验与教训。在此段复杂地质段隧道施工过程中，施工投入了大量生产资源，特别是隧道K81 + 022～K81 + 052段围岩整体性极差，属灰岩与板岩交接地段，岩体多为中风化灰岩，局部夹杂砂岩、板岩，夹泥现象极为严重，岩体破碎，岩层走向变化频繁。虽然隧道施工严格按照施工方案进行，及时调整支护参数，严格控制开挖循环进尺，但施工时局部坍塌掉块现象较为严重，再有涌水冲刷作用，给隧道施工带来了极大困难。特别是支护喷射混凝土过程中，作业环境极为恶劣，温度较低。洞身开挖面到处出水，水流对喷混凝土料有冲刷，喷混凝土料还未凝结就发生掉落，使喷射混凝土支护时间大大延长，喷射混凝土损失浪费也极为严重。隧道仰拱、中心管沟施工，因出水量极大，开挖坑槽成型后内部积满水，仅靠抽水机直接抽水不能满足施工要求，需在仰拱施工段落前面进行封堵，并设置多个集水坑，提前引排水，方可达到施工排水要求。K80 + 970～K81 + 052整个复杂地质段，施工时间长达6个多月，隧道施工进度缓慢。但经过专家指导，施工人员和技术人员共同努力，克服了多种困难，最终使该隧道复杂地质段施工顺利完成。
通过该隧道施工表明，隧道施工前必须认真做好超前地质预报。综合应用地质雷达、远红外线探水等物化预报方法，从不同方面发现异常、揭示异常。最直观、最准确的预报方式超前水平钻孔应在隧道全长采用。综合组成地质超前预报完整的技术体系，并坚持将超前地质预报合理纳入工序进行组织管理。高海拔高寒隧道施工因施工环境恶劣，施工困难因素较多，必须有可靠的超前地质预报资料，依据地质情况，针对涌水、断裂带、围岩破碎等因素，提前制定措施和应急方案，必要时提前施作，才能保证隧道施工安全、质量和进度。
On construction technique at complicated geological sections at tunnels in cold regions with high altitude
Zhao Shixue
（China Railway Tenth Group Northwest Engineering Co.，Ltd，Xi’an 710065，China）
Abstract：Combining with high-altitude Changlashan Tunnel in cold regions of Qinghai Province，the paper introduces the construction methods for the water plugging at the complicated sections of the tunnel，and sums up its construction points，so as to ensure the construction safety，progress and quality of the tunnel construction and provide some reference for similar projects.
Key words：tunnel，water plugging，tunnel face，construction scheme
中图分类号：U455
文献标识码：A
文章编号：1009-6825（2016）06-0173-02
收稿日期：2015-12-17
作者简介：赵士学（1972-），男，工程师
