1、工程概况
　　
　　秀宁隧道全长13187m，经评估确认为高风险隧道，全隧位于云南省安宁市与禄丰县交界处，其中出口段510米位于安宁市境内，为成昆铁路广通至昆明段扩能改造工程，设计为时速200km/h双线隧道。出口里程为DK1006＋366。出口段位于半径为5000m的左偏曲线上。出口段单面上坡，坡率为9％。洞内采用反坡排水。隧道出口DK1005＋850-DK1006＋360(510m)段通过罗次-易门大断裂，原设计围岩级别为V级加强，2010年月6经部相关部门专家现场踏勘、论证，确定该地段围岩为VI级，开挖方式由原设计双侧壁导坑法变更为超前周边注浆加固软弱岩体后采用三台阶法开挖。
　　
　　2、工程水文、地质条件
　　
　　出口段DK1005＋850-DK1006＋360(510m)段通过罗次-易门区域性大断裂，断裂带影响宽度约1000m。围岩均为断层角砾，富水，呈饱和状。岩体由糜棱化的炭质板岩、变质砂岩、白云岩角砾碎石及黏性土挤压组成，粒径小于4cm。每次开挖循环进尺为0.50m，揭露初时掌子面及侧壁围岩层理、片理清晰，层厚小于2cm，压碎严重，扭曲，岩体呈角砾碎石夹土状镶嵌。该断层角砾对水的敏感性很强，洞身开挖时地下水迅速下渗导致掌子面及侧面岩体溜坍呈泥石流状缓慢移动，开挖后20-60min左右，频繁出现剥落掉块和溜坍等失稳现象。据此分析，位于罗茨一易门断裂带内未施工段砂砾状围岩饱水，自稳性极差。
　　
　　3、前期施工情况介绍
　　
　　秀宁隧道出口于2008年10月5日正式进洞，开挖方法采用双侧壁导坑法施工，开挖过程中掌子面及拱部多次发生溜坍、初期支护变形、突泥等现象。溜坍规模最小的仅1m3，突泥最大的达2400m3。出口已开挖的210m工程中，由于围岩条件极差，初支变形严重，其中39m在施工过程中为确保施工安全施作了临时二衬(采用C25素砼)，在变形稳定后，前后两端衬砌施作完成后，再逐米进行初支拆换；截止目前出口段总共完成开挖210m，月平均施工进度为10m左右。
　　
　　4、超前周边注浆加固技术
　　
　　出口段由于在施工中存在极大的安全风险，工程进度严重滞后，且地质情况非常复杂，铁道部、昆明局及建设、施工四方多次组织专家到现场进行研究指导。2010年5月29日至30日，昆明铁路局再次邀请了铁路施工专家对秀宁隧道出口段地质情况进行了核对，经过充分论证形成了专家意见。2010年6月12日，中铁二院根据专家意见完成了变更设计方案《秀宁(安禄)隧道出口Ⅵ级围岩断层破碎带施工方案》，昆明局组织参见四方对该方案进行了审核和技术交底，明确了采用超前周边注浆加固，以确保顺利通过该断裂带。
　　4.1注浆参数的选择
　　(1)注浆孔布置，祥见注浆钻孔布置图1，注浆加固断面图2。
　　4.2超前周边注浆参数
　　根据类似的工程实例注浆参数取以下值：
　　4.3注浆顺序
　　加固注浆舡过程按照：先外圈后内圈、间隔跳孔的顺序施工。
　　4.4注浆材料及配比设计
　　注浆材料以普通硅酸盐水泥单液浆为主，普通硫铝酸盐水泥、普通水泥一水玻璃双液浆为辅。
　　注浆材料及规格为：普通硅酸盐水泥：P.O42.5；水玻璃：浓度35Be’，模数2.4-2.8。浆液配合比见表2所示。
　　4.5超前周边注浆结束标准
　　①单孔注浆以定量定压相结合。
　　若单孔注浆量与设计注浆量大致相同，结束时的进浆量在10-20L/mini以下可结束该孔注浆。
　　单孔注浆量计算公式：Q＝π·R2·h·n·a(1＋β)
　　式中Q-注浆量；h-注浆段长；R-浆液扩散半径；n-地层空隙率；a-地层有效充填系数；β-浆液损耗系数
　　定量标准：注浆量根据地层围岩孔隙率15％-20％，单孔每米设计注浆量控制在2.0-2.5m3，当单孔注浆量达到设计注浆量的1.5-2倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺使注浆压力达到设计终压，结束该孔注浆。
　　定压标准：根据地层围岩特性，本次注浆兼具劈裂、扩散、挤密特性，注浆终压暂定为：不小于4MPa(注浆过程根据浆液扩散情况并结合注浆量大小对注浆压力终值进行验证，确定合适的注浆终压力。)单孔注浆压力达到设计终压并维持10min以上可结束该孔。
　　②全段结束标准
　　1.设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。
　　2.检查孔必须合格。
　　4.6前进式分段注浆工艺
　　根据地质情况并结合注浆试验情况，该工程采取前进式分段注浆工艺进行注浆施工。
　　针对工期紧任务重的特点，该工程使用二台意大利卡萨C6钻机钻设Φ130mm的孔，安装Φ108mm的孔口管，然后采用Φ90mm钻头钻孔，第一循环钻至8m进行注浆作业，之后每钻进3-5m，注浆一次，施工中根据地质情况进行适当调整，在保证注浆效果的前提下以提高施工效率。
　　
　　　5、注浆前准备工作
　　
　　　(1)注浆前，应进行超前探孔地质预报和详细的地质调查。
　　(2)施作3m厚的混凝土止浆墙，以保证掌子面作业安全和止水效果。
　　(3)施工现场准备一个循环的注浆物质和足够的防火防水抢险物质。
　　(4)按照施工要求连接好管路，严格检查各连接点是否牢靠，开关是否灵活。防止高压下脱开伤人。
　　(5)注浆管路连接完毕后，启动注浆泵压水检查管路的密封性。
　　(6)注浆系统检查合格后，转入压水试验。按一个压力段进行全孔压水试验，起始压力为静水压力，压水试验过程应按规定格式详细记录，根据地层的渗透性来确定浆液的配合比。
　　
　　5、超前周边注浆施工
　　
　　5.1钻孔
　　在施工过程中总体上按照先外圈后内圈的顺序进行施工，即先在止浆墙上钻设1.8m深的Φ130的孔，然后往孔内塞浓稠的超细水泥，再安设2m长的Φ108mm×5mm的孔口管。安设完的孔口管要过48小时方可钻孔，这样是保证孔口管与孔壁连接牢靠，注浆时不会出现漏浆和松动。等孔口管满足钻孔要求时即可采用Φ90mm的钻头钻孔，第一循环钻至8m进行注浆作业，以后每钻进6-8m，注 浆一次。
　　5.2注浆
　　在钻孔完成后应立即进行钻孔冲洗工作，以清除钻孔中残留的岩粉，岩石裂隙中充填的粘土杂质等物。根据浆液配合比参数配置好浆液，拌制好的浆液通过滤网放入储浆桶，边搅拌边注浆。
　　5.2.1注浆工艺
　　为确保注浆效果，本次超前周边注浆采取前进式分段注浆工艺，在施工中根据地质情况确定分段长度，为了减少重复扫孔的工作量以尽可能缩短工期，前期地层软弱，分段距离为6m，后期地层逐渐密实稳定，分段长度最长按8-10米控制。同时为了确保深孔时浆液能够扩散到孔底，以及检查注浆后成孔情况，采用下入PVC管的方式进行注浆，从施工过程分析，采用PVC的施工后，保证了浆液在地层的有效扩散，且PVC管均能按与设计深度下到位，地层成孔性好，注浆效果明显，同时通过设置PVC管提高地层纵向拉力，有利于开挖过程中掌子面岩层稳定。
　　5.2.2注浆压力控制
　　在进行第一段注浆时，考虑到止浆墙后方地层比较松散，注浆压力过高会对止浆墙产生较大的反压力，容易造成止浆墙位移和开裂，此外为了使孔口管更好的锚固，以便能够承受较高的压力，因此前期在进行第一段注浆时压力比较低控制在15Mpa以下，在进第二、第三段或更深段位的注浆时，注浆压力均达到4Mpa以上，后期由于地层密实注浆压力达到6-8Mpa，均满足设计压力要求，保证注浆效果。
　　5.2.3注浆顺序
　　注浆按照先外圈孔，后内圈孔，先浅孔，后深孔，由外而内，先上后下的注浆顺序注浆。因为受前期注浆孔的影响，后期注浆孔注入的浆液会随着注浆压力或其他因素而发生偏流，为获得均匀流动，得到较好的注浆效果我们应该有次序的进行注浆。这样做的优点有：岩土体能够逐渐挤密压实，可以促进注浆帷幕的连续性，能够逐序升高注浆压力。有利于浆液的扩散，提高浆液结石体的密实性。同时根据各次序孔的单位注浆量的分析，可反映注浆情况和注浆质量，为增减注浆孔提供依据。
　　5.2.4浆液浓度的选择
　　浆液浓度的选择应遵循先稀后浓，逐级变化的原则。
　　5.2.5注浆时的注意事项
　　(1)注浆孔的方向、深度应严格按设计要求进行。
　　(2)孔口管的安设应牢固，密实。以防注浆时冒浆或松动而影响注浆质量。
　　(3)值班工程师应认真记录钻孔揭示的地质情况并反馈给设计方，以便根据实际情况变更设计，施工方案。
　　(4)现场作业人员应严格按照值班工程师确定的凝胶时间和配合比配置浆液，不得随意改变配合比，以免影响注浆质量。
　　(5)注浆过程中若发生堵管，应先打开孔口泄浆阀，再关闭进浆阀，然后停机查找原因并迅速解决问题。
　　(6)注浆结束标准应采用定量与限压相结合，当注浆量超过设计注浆量，压力仍然很低时，应采用减小水灰比或注浆双液浆使其达到设计终压。
　　(7)注浆结束时，应继续压注清水清洗管路。清洗干净后再停机。
　　
　　6、注浆效果检验及注浆量纵向分析
　　
　　注浆结束后，按注浆孔个数的5-8％钻检查孔，现场采用检查孔7个，检查孔设计深度依开挖长度而定。现场采用为28m。
　　(1)注浆效果检验标准
　　①检查孔出水量应≤0.15L/min.m，局部出水量≤3L/min
　　②压水试验在1.0MP压力下，进水量<2L/min
　　只有同时满足上述两个条件，方可进行开挖。若不满足上述两个条件则应该进行补充注浆，直到满足为止。
　　(2)注浆量纵向分析
　　对注浆量的纵向分布情况统计如表3所示。
　　由表3可以看出第一段延米注浆最大，主要是因为该段地层最先进行注浆地层松散，同时一部分浆液扩散至掌子面附近的初支背后，因此该段吸浆量相对较大。第二段地层仍较松散这和钻孔时该段容易塌孔相对，应因此吸浆量仍相对较大。经过前两段注浆以后地层得到有效加固，部分浆液扩散到到第三段，因此第三段注浆量最小，总体在纵向上浆液分布均匀，能够满足注浆效果要求。
　　
　　7、P-Q-t曲线
　　
　　该隧超前周边注浆主要是以加固软弱地层为主，根据施工过程注浆压力随时间有明显的波动，一般注浆压力上升达到4MPa时，压力就会下降，注浆流量增加，如此反复数次后，经过反复的劈裂-挤密-劈裂…，当地层密实达到一定程度时，注浆压力达到或超过设计压力，浆液流量减小，达到结束标准，满足软弱地层劈裂注浆机理，达到了注浆效果。P-Q-t曲线如图4所示。
　　
　　8、注浆过程出现的问题及其对策
　　
　　(1)浆液难以注入地层
　　由于出口段地层较为密实，普通水泥只能实现劈裂充填和挤密土体，难以均匀的扩散，形成连续的固结体。而超细水泥又比较昂贵，全部采用超细水泥必会增加工程成本。因此采用先注稀浆后注浓浆，出水大的孔注普通水泥，出水小的注超细水泥，封孔采用注超细水泥一水玻璃双液浆以达到结石率高，堵水效果明显。这样几种浆液配合使用，相互补充。既达到了堵水和加固的效果又获得了良好的经济效益。
　　(2)掌子面串，漏浆严重
　　注浆压力高时，掌子面经常串漏浆，甚至出现地面和拱顶漏浆。针对这种情况，施工现场采用加注注双液浆来解决这一问题，即在孔口接两根注浆管，先注水泥浆等串漏浆部位返出浆液，再注水玻璃。不仅解决了堵管问题，而且由于浆液是充满整个裂隙，所以不会出现堵了又漏的现象。
　　
　　　9、结论与讨论
　　
　　　该隧道出口段510米位于断裂带靡棱状岩层上，施工历经近20个月，月平均进尺10m。经过超前周边注浆加固的施工，结合国内外与其工程地质条件类似的工程的施工情况，得到很多经验和教训：
　　(1)注浆后，通过开挖可以看到明显的浆脉和浆柱，掌子面稳定无水渗漏，注浆堵水加固效果明显。开挖过程中初支最大变形量为142mm，与未注浆情况相比变形量减小200mm，通过注浆地层得到有效的改良。因此通过超前周边注浆加固软弱围岩，开挖较之前的开挖方式在安全性上有了质的飞跃。
　　(2)针对断裂带靡棱状岩层的工程地质条件，要想安全顺利通过，必须依靠注浆，但不能完全依靠注浆。在超前周边注浆后，进行超前大管棚支护是必要的，超前大管棚与周边注浆加固圈共同作用，既能够加固围岩又能够截堵地下水。
　　(3)洞内采用二台意大利卡萨C6钻机进行超前周边注浆加固软弱岩体，施工进度较之前有了相应的提高，目前单月完成开挖15米左右，经济效益取得了良好效果。