鐵路軟弱圍巖隧道施工塌方處治技術

摘 要:結合某鐵路軟弱圍巖坍方處治的成功實踐，詳細闡述了坍方原因，并提出了有針對性坍方施工處治方法，為鐵路軟弱圍巖隧道施工積累了新的技術資料，

關鍵詞:鐵路 軟弱圍巖隧道 施工 坍方處治

中圖分類號:U455.49文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0114-01

1 工程概況

某鐵路隧道全長953m，沿線地表多處分布有沖溝陷穴，最小埋深為19.84m，最大高差為83m，存在嚴重偏壓現象。塌方時，掌子面里程DK60+753，仰拱距掌子面27m，二次襯砌距掌子面52m，出現變形侵限的里程DK60+805～DK60+753，變形最大下沉40cm，最大收斂達28.5cm，DK60+800～DK60+980仰拱產生縱向裂縫，裂縫最大寬度達3cm，錯臺最大達1cm。DK60+755～DK60+773地表出現塌陷，橫向寬32m，右側深度18m，前后及線路左側深度為2.5m。塌方段為第三系粉質黏土，具有弱膨脹性，節理較發育。

2 隧道塌方處治

隧道坍方主要是塌方段處于淺埋、偏壓段，最小埋深19.84m，線路左側為深切沖溝，山體偏壓影響較大;地層為第三系粉質黏土，呈松散結構，自穩性差;洞內開挖土富含水，實測含水率達到22%，下導位置可見滲出狀地下水，使洞內開挖土整體呈泥狀塑性，自身穩定性極差，極易掉塊和滑落;圍巖應力較大，致使初支開裂，下沉量大，引起地表開裂下沉，導致洞內坍塌、漏頂。具體處治方案為:

(1)洞外地表處理。DK60+753～DK60+851段山頂地表采取卸載以減小偏壓對隧道的壓力，卸載高度37m，卸載寬度為裂縫往線路右側30m外，卸載的土體用于反壓線路左側深溝。坡率按1:1刷坡。由于線路左側溝底有滲水現象，采取在溝底施做盲溝，以避免溝底積水。盲溝從DK60+650開始往外施做，具體長度根據卸載段的長度確定，保證盲溝長度大于卸載長10m。對盲溝處地表進行50cm深換填沙礫石，寬度為5m，然后進行碾壓，保證碾壓后的地面標高低于周圍地面線。換填碾壓完成后施做盲溝，盲溝高1.2m，寬4m，盲溝底層及上表均覆蓋土工布，防止土體進入盲溝影響其透水功能，盲溝采用粒徑大于15cm的粗圓礫石填筑，粗圓礫石必須保證具備良好的透水性。盲溝頂采取土體反壓，每填筑1m將其碾壓密實。(2)侵限段換拱施工。洞外取碴回填洞內DK60+805～DK60+763段，上臺階填筑高度為據拱頂3m左右，機械平整壓實，填筑至DK60+780，其中DK60+805～DK60+780段填筑成坡道形狀，方便各種材料運送至上臺階，上臺階處采用I20工字鋼臨時仰拱。其中DK60+778～DK60+771段作為管棚施工洞室，即從DK60+771處開始進行管棚的施工，換拱后高度和寬度均比普通斷面大80cm以方便管棚的施工。對DK60+805～DK60+763段繼續加強監控量測，包括地表沉降、洞內拱頂沉降、拱腳沉降、收斂、橫向位移等。臨時仰拱施工完畢后，施做徑向錨管，梅花型布置，長度5m，環向間距1.0m，注雙液漿，保證圍巖的整體性。對侵限的初期支護嚴禁采用爆破拆除，采用小型風炮機或風鎬，每次拆除一榀，對已施工仰拱段換拱間距按原施工的間距處理，換拱鋼拱架采用I25a，所有換拱鋼拱架均采用此型號工字鋼，每榀鋼架拱腳處設置6根4m長的鎖腳小導管。拱部拱架拆換嚴格控制每次拆換數量為一榀，從邊墻往拱頂(自下而上進行)逐節拆換。以每一分節為一作業單元，在每一作業單元內遵循:破除原砼及背后圍巖→拆除原拱架單元→輪廓及位置測量→更換新拱架單元→施作超前小導管、系統錨桿、掛鋼筋網片→噴射砼封閉→下一工作單元施工，拆換后新立的拱架預留沉降變形量30cm。初期支護厚度為32cm，換拱順序先大里程后小里程進行，換拱完成夠8m及時進行襯砌施工，二襯施作完成后，臨近二襯段中下臺階換拱施工，每次換拱長度不超過兩榀，換拱完成后進行仰拱施工，仰拱每次開挖不得超過3m，如此循環。由于DK60+805～DK60+736段圍巖松散，圍巖壓力較大，采取襯砌緊跟的方式，以確保安全。下臺階初期支護完成5m立即施工仰拱，仰拱每次開挖不得超過2m，換拱完成5～8m及時進行襯砌施工。該段圍巖松散，圍巖壓力較大，采取隨支護隨襯砌的施工方式，作到襯砌緊跟，確保安全。在換拱時注意留足足夠的預留沉降量，二襯砼厚度為60cmC40，環向鋼筋采用Φ25，間距20cm，縱向鋼筋采用Φ16，間距25cm。換拱初期支護采取的支護參數為32cmC25網噴砼，φ8鋼筋網片，網格尺寸20×20cm，設I25a鋼拱架，間距60cm，預留沉降量30cm，下臺階增設大拱腳，加寬20cm，每榀鋼架上臺階拱腳12根長4mφ42鎖腳錨管，中下臺階各8根長4mφ42鎖腳錨管，每榀鋼架施做3根/mφ42超前小導管，長3m。(3)DK60+763～DK60+753塌體段施工。在管棚洞室內利用換拱回填土作為管棚操作平臺，平臺距離拱頂高度為3m左右，平臺至大里程方向土體刷成坡道，坡道長度可根據現場實際情況進行確定，在施工平臺的施工中要保證土體被壓實，確保以后的工作面安全可靠。洞身管棚采用外徑為108mm、壁厚為6mm的鋼管，環向間距40cm，長度30m，縱向搭接長度為3m，外插角1～3°。地表采用三七灰土回填封閉，高出地面一定高度，恢復原地表，防止地表水流入隧道內。上述工序施作完成后，開始洞內開挖，每次開挖一榀鋼拱架間距50cm，鋼拱采用I25a工字鋼，每榀鋼架拱腳處設置6根4m長的鎖腳小導管，初期支護厚度30cm。該段圍巖松散，圍巖壓力較大，采取隨支護隨襯砌的施工方式，做到襯砌緊跟，確保安全。二次襯砌厚度加厚至70cm，環向鋼筋采用Φ25，間距20cm，縱向鋼筋采用Φ16，間距25cm，該加厚襯砌的長度按照一個臺車位長度12m考慮。施工過程中要加強地表的沉降觀測，觀察圍巖及地表的變形。為了保證塌體段施工后的穩定，塌體段前方采用I25工字鋼支護，鋼拱架間距60cm初期支護厚度30cm，每榀鋼架拱腳處設置6根4m長的鎖腳小導管。襯砌厚度60cm，環向鋼筋采用Φ25，間距20cm，縱向鋼筋采用Φ16，間距25cm進行加強。

3 結語

采用上述處理措施，順利完成了該隧道塌方段施工，表明該隧道塌方處治技術是成功的。在軟弱圍巖隧道施工時，長距離不襯砌，片面追求進尺，不設超前支護，搶工期心切，忽視地質因素，支護不到位等是造成塌方或使塌方擴大的原因，軟弱圍巖隧道施工時，應搞好不良地質調查，嚴格控制超前支護，短進尺、緊襯砌、強支護、勤量測，遵循“巖變我變”的原則，加強監控量測，隨時掌握圍巖的變形情況，加強隧道觀察量測，嚴格控制進尺長度，及時封閉仰拱，二襯緊跟，確保施工安全。

參考文獻

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[2]董鋒，侯瑜京.隧洞塌方處理及管棚法施工[J].巖土工程界，2004(7).