某隧道塌方、突泥處治方法施工實踐

賴有華

(福建省第一公路工程公司)

0 引 言

某隧道全長1 556 m，為雙向四車道單向行車分離式隧道。出口端右洞設(shè)計Ⅴ級圍巖212 m，左洞設(shè)計Ⅴ級圍巖182 m，洞口采用40 m 超前大管棚施工輔助措施。隧道出口洞口段地表植被發(fā)育，地形起伏變化一般，山體較圓緩，自然山坡坡度約20°～30°，地勘可知圍巖主要為殘坡積土及全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖，巖土結(jié)構(gòu)松散，土體夾有大量球狀中風(fēng)化花崗閃長巖，含有大量的孤石。

隧道出口左、右線開挖后邊坡極不穩(wěn)定。表層覆蓋3.6～8.9 m 的坡積粉質(zhì)粘土，洞口段洞身圍巖以殘坡積土及全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖為主，土質(zhì)保水性強(qiáng)，球狀風(fēng)化現(xiàn)象發(fā)育。圍巖呈碎、裂狀松散結(jié)構(gòu)，為軟～極軟巖，易坍塌。同時大量孤石無序堆疊形成巖堆體，孤石間存在較大孔洞，對邊、仰坡穩(wěn)定造成較大影響。

1 地質(zhì)預(yù)報

隧道出口左右洞超前地質(zhì)預(yù)報選用美國GSSI 公司生產(chǎn)的SIR－3000 型地質(zhì)雷達(dá)，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)波普圖來看，電磁波反射能量強(qiáng)烈，同相軸不連續(xù)，隧道開挖輪廓線以內(nèi)的圍巖巖性為全強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖，預(yù)報里程段處于洞口淺埋段，圍巖節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體極破碎，多呈散體狀結(jié)構(gòu)，圍巖穩(wěn)定性極差，易發(fā)生拱型坍塌甚至冒頂?shù)葒?yán)重地質(zhì)災(zāi)害。預(yù)報圍巖含水量較高，巖體濕潤，局部呈線流狀出水。

2 暗洞施工情況

(1)左洞暗洞施工情況

按原設(shè)計CD 法進(jìn)行左洞出口左上導(dǎo)洞身開挖，開挖6 m(10 榀工字鋼)，發(fā)現(xiàn)拱頂、地表下沉趨勢增大(拱頂下沉9.2 mm、地表下沉14.95 mm)，立即施工臨時仰拱支護(hù)7 榀后暫停施工，經(jīng)觀測，臨時仰拱支撐完后，下沉量明顯變小，決定增設(shè)鎖腳小導(dǎo)管施工方法，繼續(xù)開挖左洞左上導(dǎo)，因地質(zhì)(土體夾有孤石)、施工作業(yè)擾動等因素影響，導(dǎo)致洞內(nèi)再次出現(xiàn)下沉增大。地表也出現(xiàn)不同程度的開裂情況，施工至第22 榀工字鋼后，掌子面有大量的孤石，此時掌子面位置土石開始小面積的塌落，同時監(jiān)控量測結(jié)果，洞內(nèi)初支拱頂下沉及地表仰坡位移、沉降趨勢持續(xù)急劇增大。經(jīng)現(xiàn)場勘查后，初步?jīng)Q定先封閉掌子面，洞身小導(dǎo)管加固、臨時仰拱支撐及地表裂縫注漿處理。

(2)右洞暗洞施工情況

根據(jù)地質(zhì)勘察資料及洞口和掌子面揭露的圍巖為全風(fēng)化花崗巖夾有大量球狀中風(fēng)化花崗巖，特別是中隔壁位置較多大孤石，為避免對圍巖產(chǎn)生多次擾動及爆破振動影響，決定洞身開挖采用三臺階預(yù)留核心土法進(jìn)行施工。開始洞身開挖掘進(jìn)，洞口明暗洞樁號K17 +032，施工至掌子面樁號為K16 +997，長度35 m，中臺階施工至K17 +000，仰拱施工至K17 +006。因洞內(nèi)初支拱頂下沉沉降量過大停止施工。停止施工后掌子面及拱腳部位的圍巖土體受地下水作用處于飽和狀態(tài)，地下水由掌子面及拱腳臨空面排出，流水使掌子面拱頂及洞內(nèi)拱腳出現(xiàn)流泥，地表有明顯下沉，之后對掌子面進(jìn)行回填噴射混凝土封堵，但掌子面拱頂不時有土體掉落，人員撤離現(xiàn)場，開挖段掌子面出現(xiàn)較大面積坍塌土體，形成冒頂塌陷，地表YK16 +995－005 段形成半徑約6 m 深度2～4 m 錐形坑。

3 處理方案

隧道左右洞出口端洞口段處于不良地質(zhì)地段，自開工以來，掌子面出現(xiàn)富水、流泥、失穩(wěn)，洞內(nèi)坍塌、冒頂及初支整體下沉侵限等實際情況，施工難度大，工程進(jìn)展困難，安全隱患突出。經(jīng)過現(xiàn)場踏勘后，根據(jù)現(xiàn)場施工情況，進(jìn)行了充分的分析研討，制定了采用地表和帷幕注漿施工，直至完全貫穿軟弱土體的處理方案，主要措施如下。

(1)立即停止出口左右洞洞身開挖施工。

(2)根據(jù)現(xiàn)場查勘情況，采用回填土方法對現(xiàn)有掌子面位置進(jìn)行回填反壓，防止洞口山體邊坡繼續(xù)滑移，確保掌子面穩(wěn)定。隧道洞頂錐形坑回填后應(yīng)及時進(jìn)行修平，并對地表及洞頂邊坡進(jìn)行掛網(wǎng)噴射混凝土施工。

(3)先清除洞內(nèi)泥漿，并做好洞內(nèi)臨時排水措施。

(4)回填反壓后，對新形成的掌子面位置施做止?jié){墻，止?jié){墻厚度按照1.5 m 控制。

(5)對左右洞進(jìn)行全斷面帷幕注漿施工，全斷面帷幕注漿施工按照每30 m 一個循環(huán)控制，開挖長度每開挖25 m，進(jìn)入下一個全斷面注漿循環(huán)，重復(fù)循環(huán)施工，直至認(rèn)為現(xiàn)有圍巖已不需要再進(jìn)行全斷面注漿處理為止。

(6)洞頂采用地表注漿方式對洞內(nèi)帷幕注漿段落進(jìn)行加固補(bǔ)充，確保帷幕注漿段達(dá)到最佳效果。

（2）腌制：原料提前加工腌制，生時味由外而入內(nèi)，熟食味由內(nèi)而溢到外，豐富原料內(nèi)涵，主要適合于煎、炸、烙、烹、蒸等原料。

(7)左右洞帷幕注漿處理段二襯均采取加強(qiáng)措施，按照VI 級圍巖進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

4 帷幕注漿、地表注漿施工

隧道帷幕注漿就是對不良地質(zhì)富水帶沿開挖輪廓線(含底部)按軸向輻射狀布孔，然后注入按一定比例配置而成的漿液。漿液滲透擴(kuò)散到土體孔隙中并快速凝固，結(jié)成具有一定強(qiáng)度的土體，在隧道周邊及開挖面形成一個堵水帷幕，切斷地下水流通路，以此達(dá)到固結(jié)止水的目的。

隧道注漿施工程序:超前地質(zhì)預(yù)報→注漿參數(shù)設(shè)計→施工準(zhǔn)備→布孔→鉆孔→下注漿管→注漿→效果檢查→結(jié)束。

(1)全斷面帷幕注漿

全斷面帷幕注漿每個循環(huán)設(shè)置102 個孔，1～30 號孔深10.3 m，31～58 號孔深17.8 m，59～82 孔深27.5 m，83～102 號孔深31.3 m。鉆孔套管段采用Φ110 mm 鉆頭成孔，后續(xù)注漿段采用Φ80 mm 鉆頭成孔。注漿孔前端安設(shè)Φ89×6 mm 套管，1～30 號孔套管長3 m，31～58 號孔套管長5 m，59～82 號孔套管長8 m，83～102 孔套管長13 m。注漿漿液采用雙液漿，水泥為42.5R 普通硅酸鹽水泥，水灰比W/C=1.0～1.5，水泥漿與水玻璃體積比1∶0.3，凝膠時間根據(jù)現(xiàn)場情況確定，注漿機(jī)選用HYB 康達(dá)牌雙液注漿泵，最大壓力25 MPa。注漿方式采用全孔一次壓入式注漿，注漿壓力為2.5～3 倍靜水壓力。該隧道初始壓力3 MPa，終壓為4～5 MPa，如遇有冒漿串漿，采用封堵或隔孔注漿，注漿順序為由下而上，由里而外進(jìn)行。對于坍塌體注漿，由于孔隙率大，局部還有空洞，常遇到吃漿量很大而注漿壓力上不去的情況，對此壓到一定量后暫停，換孔再注。

(2)地表注漿

地表注漿孔采用梅花形布設(shè)，布設(shè)間距為1 m ×1 m。注漿時先行鉆孔，鉆孔孔徑為Φ135 mm，深度至開挖輪廓線，之后在鉆孔內(nèi)放入Φ50 ×5 的鋼管。注漿區(qū)段內(nèi)鋼管按7.5 cm×7.5 cm 間距設(shè)置注漿孔，止?jié){段留2.0 m 不設(shè)注漿孔。同時在鋼管上焊鋸齒狀角鐵，間距50 cm 一步，以防注漿時孔鋼管上浮。采用鉆一孔鋼管馬上放入一孔，防止遇到塌孔，堵住注漿孔。注漿漿液采用雙液漿，水泥漿與水玻璃體積比1∶0.3～0.5，凝膠時間根據(jù)現(xiàn)場情況確定。注漿材料要求嚴(yán)格按照經(jīng)試驗合格的配比備料，注漿漿液應(yīng)嚴(yán)格按照配合比攪拌均勻，隨拌隨用。地表注漿必須采用孔底返漿方法(注漿壓力一般為2.0 MPa 左右)，直至孔口溢出新鮮漿液，嚴(yán)禁抽拔注漿管或孔口注漿。終孔注漿壓力達(dá)到3.0 MPa 時停止注漿。注漿前用高壓清水從孔底返壓沖洗，直至沖洗排出的水干凈不含泥土，把注漿孔沖通，保證注漿飽滿密實。

5 洞身開挖

經(jīng)過對隧道進(jìn)行帷幕注漿和地表注漿加固處理后，增強(qiáng)了不良地質(zhì)的穩(wěn)定性，選用三臺階七步開挖法施工，同時結(jié)合超前小導(dǎo)管支護(hù)，超前小導(dǎo)管采用外徑50 mm，壁厚5.0 mm 熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊上Φ6 加筋箍，壁厚四周鉆8 mm 壓漿孔，尾部有1 m 不設(shè)壓漿孔，小導(dǎo)管從型鋼拱架腹部穿過，與襯砌中線平行以10°～15°仰角打入拱部圍巖。鋼管環(huán)向間距30 cm，每打完一排鋼管注漿后，開挖拱部圍巖，噴射混凝土并架設(shè)鋼架，超前小導(dǎo)管保持1.5 m 以上的縱向水平搭接長度。

三臺階七步開挖法施工應(yīng)做好工序銜接，工序安排應(yīng)當(dāng)緊湊，盡量減少圍巖暴露時間，避免因長時間暴露引起圍巖失穩(wěn)，單循環(huán)進(jìn)尺控制在1 榀以內(nèi)，并及時支護(hù)。在洞身開挖過程中，監(jiān)控量測及時布置監(jiān)測，并把結(jié)果反饋給班組，進(jìn)一步加強(qiáng)開挖面圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的觀察，確保隧道施工安全，順利通過不良地質(zhì)地段施工。

6 結(jié)束語

對不良地質(zhì)隧道應(yīng)嚴(yán)格按“管超前、緊注漿、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉”的原則進(jìn)行施工，圍巖加固關(guān)鍵是注漿的質(zhì)量，同時加強(qiáng)對監(jiān)測報告數(shù)據(jù)的分析理解，將監(jiān)控量測數(shù)據(jù)與地質(zhì)預(yù)報結(jié)合起來，共同為規(guī)避隧道施工風(fēng)險提供保障措施。本治理方案采用地表和帷幕注漿，對類似工程有一定的參考價值。

［1］王海杰.古欖隧道洞內(nèi)帷幕注漿應(yīng)用研究［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2010，(3).

［2］羅文藝.地表注漿技術(shù)在山體隧道施工中的應(yīng)用［J］.建筑施工，2011，(9).

［3］楊春杰.隧道遇軟弱地段穿越及加固方案［J］.自主創(chuàng)新與持續(xù)增長第十一屆中國科協(xié)年會論文集，2009，(3).