廣河高速公路某隧道貫通處塌方處理技術(shù)

摘要：廣河高速公路惠州段第一合同段合口隧道經(jīng)過(guò)山地區(qū)丘陵地貌區(qū)，為小凈距隧道，2010年9月28日凌晨，該隧道左線進(jìn)出口貫通處掌子面發(fā)生大面積的塌方，進(jìn)口端拱架損壞4榀(縱向長(zhǎng)度4m)，出口端拱架損壞26榀(縱向長(zhǎng)度26m)，該段圍巖節(jié)理裂隙局部密集，部分裂隙夾有泥質(zhì)填充物，粘結(jié)力小，開(kāi)挖后結(jié)構(gòu)面不利導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)休失穩(wěn)，造成開(kāi)挖面掉塊、坍落。經(jīng)兩次專家會(huì)議論證，采用吹填砂、長(zhǎng)管棚、臨時(shí)套拱、超前小導(dǎo)管及掌子面注槳等超前加固塌方體相結(jié)合的處理方案，總結(jié)出隧道塌方段的臨時(shí)加固和貫通方案。

關(guān)鍵字：隧道，塌方，處理技術(shù)

1、背景

合口隧道經(jīng)過(guò)山地區(qū)丘陵地貌區(qū)，為小凈距隧道，采用左右線設(shè)置，廣州端洞門(mén)類型采用端墻式，惠州端采用削竹式，左線隧道里程為ZK71+667~ZK72+103，隧長(zhǎng)436m，底板設(shè)計(jì)標(biāo)高為43.218~49.498，坡度1.92~2.9%；右線隧道里程為YK71+671~YK72+096，隧長(zhǎng)425m，底板設(shè)計(jì)標(biāo)高右線為42.904~48.063，坡度1.92~2.913%，隧道最大埋深約74m。2010年9月7日，合口隧道左線出口掌子面正在開(kāi)挖ZK71+810.5，其時(shí)隧道進(jìn)口掌子面里程為ZK71+804，已經(jīng)完成了上臺(tái)階初期支護(hù)，并停止施工。2010年9月27日中午1點(diǎn)半左右ZK71+810.5爆破作業(yè)后隨即開(kāi)始塌方，下午3點(diǎn)監(jiān)控量測(cè)在左線隧道進(jìn)口進(jìn)行量測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道進(jìn)口已經(jīng)發(fā)生了塌方，ZK71+800斷面的拱頂抬升了15.3cm，下午4點(diǎn)監(jiān)控量測(cè)在左線隧道出口進(jìn)行量測(cè)時(shí)，此時(shí)出口也已經(jīng)發(fā)生塌方，其時(shí)ZK71+830斷面的拱頂沉降了40.5mm，直到9月28日凌晨3時(shí)，隧道出口發(fā)生了大面積的塌方。2010年9月28日經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量計(jì)算，進(jìn)口端拱架損壞4榀(縱向長(zhǎng)度4m)，里程為ZK71+800~804，出口端拱架損壞26榀(縱向長(zhǎng)度26m)，里程為ZK71+811~837。已經(jīng)施工的初期支護(hù)未塌方段：ZK71+692~ZK71+800段和ZK71+837~ZK71+888.8段。

2、 臨時(shí)加固技術(shù)

2.1、首先對(duì)未施作仰拱的初期支護(hù)采用I22b工字鋼，間距為每50cm一環(huán)做好臨時(shí)支撐。工字鋼安裝時(shí)先采用木楔子定位，再用鐵抹子往空洞內(nèi)擠滿M10砂漿，保證工字鋼與初襯密貼。拱腳必須座落于堅(jiān)硬巖石上，鋼拱架兩側(cè)拱腳處前后各設(shè)3根6m長(zhǎng)的Φ42小導(dǎo)管注漿。鋼架間用Φ22鋼筋縱向拉桿焊接在一起，拉桿環(huán)向間距1m，鋼筋與工字鋼之間采用滿焊。安裝臨時(shí)拱架必須安裝一榀楔好一榀，待前一榀楔好后，再進(jìn)行下一榀施工。

2.3、再對(duì)距塌方體坡積體后15m位置采用壁厚10mm的Φ203無(wú)縫圓鋼管做立柱搭設(shè)排架，作臨時(shí)支撐。堅(jiān)向排架安裝前需先將立柱下的基底的雜物和棄土清除，再安放580×520×15鋼板，若基底不平，可采用小碎石墊平，保證鋼板墊平在堅(jiān)硬的基層上。將立柱鋼管安放在鋼板上，鋼管和鋼板連接采用4片100×100×15加勁鋼板焊接，必須滿焊。鋼管頂部與工字鋼連接處采用鋼管斜剖口與拱架焊接，再在兩側(cè)設(shè)置三角翼板焊接，加強(qiáng)接頭的抗剪強(qiáng)度。Φ203圓鋼管縱向間距1m，橫向間距1.5m。立柱鋼管縱向連接采用Φ108鋼管，連接處采用Φ22鋼筋做托架，由于鋼管與鋼管連接面積小，260×290×15鋼板做抱箍連接。縱向Φ108鋼管采用4根30cm長(zhǎng)的Φ22鋼筋雙面滿焊連接。橫向布置的Φ108鋼管應(yīng)與鋼管形成相貫線焊接，這樣能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度和支撐的牢固。掃地桿應(yīng)用2根E20，槽鋼夾住所有鋼管腳，并焊牢，同時(shí)也與I22b臨時(shí)鋼拱腳架夾住焊牢；采用E14b槽鋼做剪刀撐，剪刀撐縱向間距為1米。

2.3、然后對(duì)已架設(shè)鋼管排架段的初期支護(hù)拱頂及周邊進(jìn)行鋼花管注漿，注漿的環(huán)向范圍為隧道拱頂左右70℃，鋼管長(zhǎng)度為6m，間距80cm×80cm。注漿采用水泥單液漿，注漿參數(shù)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，預(yù)注漿參數(shù)可取如下：水灰比1：1，注漿壓力為0.5~1.0Mpa，壓力應(yīng)由小到大逐步增加，并密切注意初期支護(hù)的變形情況，慎防因注漿壓力過(guò)大，破壞初期支護(hù)，確保形成牢固的加固圈。

3．塌方段通過(guò)施工技術(shù)

3.1、首先對(duì)兩側(cè)塌方體掌子面進(jìn)行噴混封閉作止?jié){強(qiáng)，噴射混凝土厚度不得小于30cm。并對(duì)掌子面進(jìn)行注漿固結(jié)塌方松散體，采用4.5m長(zhǎng)Φ42壁厚4mm無(wú)縫鋼管注漿，間距120×120cm梅花形布置。考慮到塌方體在開(kāi)挖過(guò)程中需挖除，注漿只為臨時(shí)穩(wěn)定塌方體為開(kāi)挖提供條件，故漿液結(jié)石強(qiáng)度不應(yīng)太高，無(wú)水或少水時(shí)建議采用水泥單液漿，但具體注漿漿液類型及漿液比例應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試注確定，注漿終壓取0.5mpa。注漿應(yīng)采用粉刺、隔孔注漿的方式進(jìn)行，首先對(duì)塌方體得周邊進(jìn)行注漿以保證后期中部漿液能集中于塌體內(nèi)，然后對(duì)塌體中部進(jìn)行注漿，為了避免漿液在相鄰注漿管間流竄，注漿管應(yīng)設(shè)止?jié){閥，注漿應(yīng)盡可能鉆一孔，注一孔，當(dāng)不得已需多孔同時(shí)施工時(shí)，注漿孔與相鄰施工孔間距離不得小于4m，一旦發(fā)現(xiàn)有串漿時(shí)應(yīng)停止注漿，并對(duì)其余鉆孔進(jìn)行封孔后方可以從新注漿。

3.2、根據(jù)補(bǔ)勘報(bào)告本次塌方體在隧道洞頂上存在一定數(shù)量的空洞，但空洞分布雜亂，大小不一，最大的空洞為8號(hào)空洞230m3，6號(hào)空洞次之近130m3，其次為9號(hào)空洞近103m3，由于7號(hào)空洞、8號(hào)空洞、9號(hào)空洞及10號(hào)空洞距離隧道輪廓線較近，對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)受力存在影響，應(yīng)在注漿施工前在對(duì)其進(jìn)行吹砂回填。

3.3、結(jié)合補(bǔ)勘報(bào)告進(jìn)一步的確認(rèn)塌方松散體范圍分布情況，為了保證隧道在塌方體能順利掘進(jìn)，必須先對(duì)塌方松散體進(jìn)行注漿固結(jié)，使塌體在隧道開(kāi)挖輪廓外4m的范圍內(nèi)形成一個(gè)穩(wěn)定注漿加固圈。如果塌方體過(guò)于松散堆積物組成，注漿孔長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)且易出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象，注漿需要兩步進(jìn)行：

3.3.1、在隧道兩端洞內(nèi)進(jìn)口段及出口段架設(shè)臨時(shí)導(dǎo)向鋼架，施作“長(zhǎng)管棚”注漿范圍為拱頂160℃，外插角為8℃~10℃，管長(zhǎng)以雙向能有效搭接，形成“人”字受力為前提，鋼管間距為40cm，

3.3.2、待兩端長(zhǎng)管棚施做完成漿液凝固以后，長(zhǎng)管棚注漿的擴(kuò)散半徑有限為了進(jìn)一步加固拱頂圍巖，需在塌方段范圍內(nèi)進(jìn)行超前Φ50小導(dǎo)管預(yù)注漿，注漿范圍為拱頂160℃，注漿管長(zhǎng)6m，外插角45℃，鋼管間距為80cm×80cm，梅花布置。注漿隨隧道開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行，邊開(kāi)挖邊施做。

3.4、塌方段掘進(jìn)要點(diǎn)

3.4.1、本段施工應(yīng)采用機(jī)械開(kāi)挖，并遵循短進(jìn)尺、早封閉、強(qiáng)支護(hù)、二次襯砌緊跟為原則進(jìn)行，每次開(kāi)挖進(jìn)尺應(yīng)嚴(yán)格控制，不得大于50cm。如在開(kāi)挖過(guò)程中存在掌子面滑塌的現(xiàn)象可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用噴射混凝土封閉掌子面或采用噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)及小導(dǎo)管壓漿固結(jié)進(jìn)行處理。具體情況根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定，應(yīng)采用φ42小導(dǎo)管壓漿加固掌子面時(shí)可采用如下參數(shù)：掌子面噴射混凝土厚度10cm，采用φ6.5鋼筋網(wǎng)，φ42(壁厚4mm)小導(dǎo)管間距為1.2m梅花布置，管長(zhǎng)4.5m，管口處應(yīng)設(shè)1m長(zhǎng)無(wú)孔段，當(dāng)需要連續(xù)施做時(shí)前后兩次搭接長(zhǎng)度不小于1m，無(wú)水或少水時(shí)建議采用水泥單漿液，但具體漿液類型及注漿參數(shù)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試注確定，預(yù)注漿參數(shù)可參見(jiàn)如下。單夜水泥漿預(yù)注漿參數(shù)：水灰比2：1，水泥－水玻璃雙液漿預(yù)注漿參數(shù)：水泥漿與水玻璃體積比1：0.1，水泥漿水灰比2：1，水玻璃濃度35Be，模數(shù)2.6；

3.4.2、導(dǎo)坑開(kāi)挖施工過(guò)程中應(yīng)通過(guò)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)確定是否采用臨時(shí)仰拱，一旦發(fā)現(xiàn)導(dǎo)坑變形過(guò)大，應(yīng)立即施做臨時(shí)仰拱增大鋼架剛度以保證導(dǎo)坑的穩(wěn)定性；

3.4.3、導(dǎo)坑臨時(shí)支撐的拆除時(shí)間應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行，每次拆除長(zhǎng)度不得大于5m，拆除以后應(yīng)立即施做二次襯砌，

3.4.4、由于探測(cè)手段存在誤差難以完全揭示空腔在塌體內(nèi)的分布，在施工過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)空洞根據(jù)空洞大小，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況決定采用泵送C15混凝土回填或C20噴射混凝土回填，一般原則為：小空洞采用C20噴射混凝土回填，大空洞采用C15混凝土回填。保證隧道周邊加固圈的厚度；

4. 結(jié)語(yǔ)；

針對(duì)合口隧道本次大面積塌方實(shí)際情況，根據(jù)兩次專家論證會(huì)既定的臨時(shí)加固和通過(guò)方案，結(jié)合處理過(guò)程中隨時(shí)變化的地質(zhì)條件，通過(guò)全體施工質(zhì)量控制人員和操作人員的不懈努力，歷時(shí)6個(gè)月，合口隧道左線塌方段終于順利貫通。而它成功處理關(guān)鍵在于吹填砂、長(zhǎng)管棚、臨時(shí)套拱和注槳超前小導(dǎo)管的配套運(yùn)用，對(duì)同地質(zhì)條件隧道的塌方處理有很好的借鑒作用。

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