論燈火寨隧道YK22+136突泥處置施工

甘振福

（福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司）

論燈火寨隧道YK22+136突泥處置施工

甘振福

（福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司）

燈火隧道右線自YK21+976開始往大里程方向進(jìn)行突泥處置，處置過程設(shè)應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組及時(shí)解決出現(xiàn)的問題，始終堅(jiān)持危險(xiǎn)作業(yè)領(lǐng)導(dǎo)帶班制度，組織應(yīng)急預(yù)案演練，質(zhì)量安全保證機(jī)制運(yùn)轉(zhuǎn)正常高效。本文從工程概況、突泥過程簡(jiǎn)述與突泥原因分析、突泥處置、安全保證措施四個(gè)方面展開闡述，系統(tǒng)論述隧道突泥處置成功案例。

隧道；突泥處置

1 工程概況

燈火寨隧道是一座雙向六車道特長(zhǎng)隧道，隧道左線全長(zhǎng)3372m，右線全長(zhǎng)3390m。進(jìn)口端施工左線長(zhǎng)2017m、右線長(zhǎng)2010m，右洞掌子面施工至YK22+136發(fā)生突泥自然災(zāi)害。受地表水及地下水補(bǔ)給影響，YK21+976～YK22+090段突泥堆積體含水量較大，從YK22+045往掌子面方向，突泥堆積體表面淤積大量的積水，YK22+102～YK22+136段已施做初支已整體垮塌，且冒頂導(dǎo)致地表洞軸線里程YK22+115～YK22+145段出現(xiàn)“陷坑”漏斗，突泥段實(shí)際埋深150m。

2 突泥過程簡(jiǎn)述與突泥原因分析

2012年5月7日、5月8日、5月13日，燈火寨隧道右洞掌子面YK22+136先后三次出現(xiàn)突泥險(xiǎn)情，突泥體呈流砂狀涌出，突泥總方量14653.55m3，淤泥掩埋距離長(zhǎng)達(dá)160m直到二襯臺(tái)車前（YK21+976處）。

2012年6月30日，省高指、省質(zhì)監(jiān)局、院士專家、設(shè)計(jì)大師、北京交大、重慶交院專家領(lǐng)導(dǎo)充分討論后形成書面專家組意見，確定燈火寨隧道重大突泥屬突發(fā)自然災(zāi)害，突泥原因有以下幾點(diǎn)：該隧道地質(zhì)非常復(fù)雜，為富水?dāng)鄬印⒐?jié)理、破碎帶、結(jié)合面、花崗巖強(qiáng)風(fēng)化多重作用，形成泥水塑流狀；水是發(fā)生突泥涌水的重要因素；突泥段地表陷坑處于沖溝內(nèi)，發(fā)生突泥屬于斷裂滑移破壞性塌方。

3 突泥處置

突泥處置過程成立應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組及時(shí)解決出現(xiàn)的問題，始終堅(jiān)持危險(xiǎn)作業(yè)領(lǐng)導(dǎo)帶班制度，組織應(yīng)急預(yù)案演練，質(zhì)量安全保證機(jī)制運(yùn)轉(zhuǎn)正常高效。

地表“陷坑”搶險(xiǎn)處理完畢后進(jìn)行YK21+976～YK22+005段突泥體清淤施工。清淤前，由人工在突泥體兩側(cè)挖設(shè)排水溝至YK22+045，將地表水從排水溝引排。

由于YK22+045往大里程方向突泥體內(nèi)含水量較大，為確保清淤工作的安全，對(duì)YK22+045～YK22+055段突泥體向下打設(shè)鋼花管進(jìn)行注漿固結(jié)，注漿鋼管采用φ50×4mm熱軋無縫鋼管，L= 6.0m，間距1.0m×1.0m，梅花型布設(shè)；注漿鋼管由帶沖擊套的風(fēng)鉆鉆進(jìn)頂入安裝，注漿前在該段堆積體表層施做20cm厚C20噴混凝土作為止?jié){層，內(nèi)設(shè)鋼筋網(wǎng)。

對(duì)YK22+045～YK22+055段突泥體進(jìn)行固結(jié)后，又在YK22+ 058處橫向布置5孔集水井，提前為YK22+058往大里程范圍的突泥體提供滲水面；確定安全后，采用臺(tái)階法清除YK22+005～ YK22+045段突泥體，突泥堆積體清除以“穩(wěn)扎穩(wěn)打，步步為營”為原則，嚴(yán)禁大范圍清理。

突泥堆積體清除至YK22+045后，對(duì)YK22+045～YK22+110段初支按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行徑向注漿加固及增設(shè)鋼架臨時(shí)加固；完成后加快貫通2#車通，以提供緊急避險(xiǎn)通道。YK22+110～YK22+ 140段為突泥松散區(qū)，處理難度最大，采用全斷面帷幕注漿加固及雙層管棚預(yù)支護(hù)，雙側(cè)壁法施工。主要施工方法：

3.1 YK22+045～YK22+110段施工

（1）YK22+055～YK22+110施工通道底部注漿加固同YK22+ 045～YK22+055段突泥體注漿固結(jié)。

（2）臨時(shí)鋼支撐及扇形支撐施作

鋼支撐采用20b工字鋼，各單元間采用AM22×60螺栓進(jìn)行連接，拱架縱向間采用φ22連接筋進(jìn)行連接，連接筋環(huán)向間距100cm，內(nèi)外交錯(cuò)設(shè)置，其兩端與工字鋼焊接在一起。環(huán)形與扇形支撐拱腳均與橫向臨時(shí)鋼支撐焊接牢固，臨時(shí)支撐須與主洞初期支護(hù)面密貼緊壓。

初期支護(hù)一般變形段臨時(shí)鋼支撐縱向間距為120cm，鎖腳采用φ50×4mm鋼花管，單根長(zhǎng)度4m，每處拱腳施做4根，采用U型卡與臨時(shí)支撐拱架焊接牢固。

（3）初期支護(hù)注漿加固

一般變形段YK22+045～YK22+080徑向注漿采用φ42× 3.5mm注漿鋼花管，注漿鋼花管單根長(zhǎng)4.0m，1.2m×1.2m梅花形布置；YK22+080～YK22+100較嚴(yán)重變形段注漿鋼花管單根長(zhǎng)5.0m，1.0m×1.0m梅花形布置；注漿采用水灰比為1：1的水泥漿液，注漿壓力控制為0.5～2.0MPa，當(dāng)注漿壓力達(dá)到終壓2.0MPa并穩(wěn)定10min后可停止注漿。YK22+100～YK22+110初支嚴(yán)重變形段徑向加固采用自進(jìn)式可連接注漿錨桿，鉆進(jìn)長(zhǎng)度8m，160m× 100cm梅花形布設(shè)。

若現(xiàn)場(chǎng)打設(shè)鋼花管時(shí)孔眼出水量較大時(shí)，可在合適位置留3～5根作為引排水。

3.2 YK22+040車行橫洞開挖

在徑向注漿加固完成后應(yīng)立即進(jìn)行2#車通開挖，車通開挖采用上下臺(tái)階法施工，上臺(tái)階開挖高度為3.5m，臺(tái)階長(zhǎng)度不超過5m，貫通后作為緊急避險(xiǎn)通道。

3.3 YK22+110～YK22+140塌方段施工

3.3.1 止?jié){墻施工

YK22+110-YK22+115段底部及初支背后視空間條件打設(shè)合適長(zhǎng)度φ50×5mm鋼花管注漿固結(jié)，50cm×50cm梅花形布設(shè)，鋼花管端部外露1.0m，為止?jié){墻提供著力點(diǎn)。在YK22+113～YK22+115段上半斷面泵送現(xiàn)澆200cm厚C25混凝土封閉掌子面作為第一道止?jié){墻；周邊預(yù)埋1.5m長(zhǎng)的φ42mm注漿小導(dǎo)管，止?jié){墻澆筑完成后，通過導(dǎo)管注漿對(duì)止?jié){墻與初期支護(hù)間的間隙進(jìn)行封閉；混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)80%后采用φ130鉆頭在止?jié){墻上鉆孔，以便安設(shè)孔口管；孔口管平均長(zhǎng)度2.5m，采用φ127× 5mm鋼管，鋼管外露長(zhǎng)度20～30cm。止?jié){墻模板安裝須加固牢固，外撐采用20m×20cm方木進(jìn)行支撐，內(nèi)部設(shè)地錨進(jìn)行加固。混凝土應(yīng)采用分層入模并搗鼓密實(shí)，分層厚度不超過30cm。

第一道止?jié){墻在帷幕注漿過程如有大推移，應(yīng)進(jìn)行第二道甚至第三道止?jié){墻施工。

3.3.2 泄水孔施工

YK22+113止?jié){墻拱部設(shè)置5孔35m長(zhǎng)外插角為17°的φ133mm泄水孔，在YK22+105止?jié){墻下部設(shè)置3孔40m長(zhǎng)外插角為3°的φ133mm泄水孔；由于泄水孔穿越突泥松散區(qū)，在施工過程中難以成孔，故采用專業(yè)潛孔鉆跟管成孔，跟管采用φ133× 6mm鋼管，泄水孔前端5m設(shè)置孔眼。而且，結(jié)合實(shí)際從左洞向右洞打設(shè)泄排水孔甚至泄排水洞，有效為右洞突泥處理釋能解壓。

3.3.3 帷幕注漿

注漿孔道采用φ94mm鉆頭成孔，鉆孔方向、角度必須按照設(shè)計(jì)角度進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆孔內(nèi)出水量Q≥30m3/h或一旦發(fā)生涌水、涌泥時(shí)應(yīng)立即停止鉆進(jìn)并進(jìn)行注漿處理。循環(huán)注漿段長(zhǎng)度為25m（YK22+115～YK22+140上半斷面帷幕注漿）、35m（YK22+ 105～YK22+140下半斷面帷幕注漿）。水泥漿水灰比為1：1，水玻璃濃度為35波美度，模數(shù)2.4；注漿壓力1.0～2.5MPa，視實(shí)際情況最大注漿壓力可以3.0MPa。當(dāng)注漿壓力達(dá)到2.5MPa并穩(wěn)定15min，或注漿量不小于設(shè)計(jì)注漿量的80%，進(jìn)漿速度為開始進(jìn)漿速度的1/4時(shí)可停止注漿。注漿結(jié)束時(shí)，應(yīng)立即把吸漿龍頭移至清水桶內(nèi)，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)漿閥門、打開泄壓閥門，洗泵直至泄壓閥排出清水為止，方可停泵。具體注漿方式可參照表1選擇。

表1

3.3.4 YK22+045～YK22+105突泥體清理

在YK22+115～YK22+140上半斷面帷幕注漿結(jié)束且確定安全后，進(jìn)行YK22+045～YK22+105突泥體清理（其方法與YK22+ 005～YK22+045突泥體清除相同），以創(chuàng)造空間條件實(shí)施YK22+ 105～YK22+140下半斷面帷幕注漿各工序施工。成洞段兩側(cè)排水溝積淤由小型挖機(jī)配合人工進(jìn)行清除，清出的淤泥用自卸車輛（有防撒漏措施）運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)傾倒。

3.3.5 雙層管棚施工

在止?jié){墻處往大里程方向施作φ133×6mm超前管棚。由履帶式鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，單孔深度30m，環(huán)向間距40cm，外插角3°，管棚數(shù)量91根，先由測(cè)量組按技術(shù)交底在止?jié){墻上對(duì)鉆孔進(jìn)行放樣并用紅油漆在鉆孔面上標(biāo)識(shí)每個(gè)孔的編號(hào)。

孔口管采用φ152×5mm熱軋無縫鋼管，單根長(zhǎng)度2m，孔口管尾端焊接法蘭盤或抱箍式接頭，埋入止?jié){墻部分外纏麻絲，注漿順序由下往上，由低到高，隔孔注漿。灌注漿液水灰比為1：1，水泥漿液添加水泥重量5%的、濃度為35波美度的水玻璃，模數(shù)2.4，注漿初壓力0.5～1.0MPa，終壓2.0MPa，當(dāng)排氣孔流出漿液后，關(guān)閉排氣孔，繼續(xù)注漿，達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量或達(dá)到終壓且穩(wěn)壓15min后即可停止注漿。

3.3.6 塌方段雙側(cè)壁法開挖

待雙層管棚施工到位后，破除YK22+105～YK22+110下半斷面止?jié){墻，采用雙側(cè)壁法開挖支護(hù)至下一循環(huán)全斷面帷幕注漿止?jié){墻位置。雙側(cè)壁法施工步序：

左導(dǎo)坑開挖→左導(dǎo)坑初期支護(hù)→右導(dǎo)坑開挖→右導(dǎo)坑初期支護(hù)→中間上臺(tái)階開挖→中間上臺(tái)階初期支護(hù)、導(dǎo)坑隔壁拆除→中間下臺(tái)階開挖→仰拱初期支護(hù)→仰拱超前澆筑→全斷面二次襯砌。采用人工配合挖機(jī)無爆破施工側(cè)壁導(dǎo)坑，每循環(huán)進(jìn)尺1.5倍鋼拱架間距，開挖后及時(shí)施工初期支護(hù)并盡早形成封閉環(huán)；側(cè)壁導(dǎo)坑形狀近于橢圓形斷面，導(dǎo)坑跨度為整個(gè)隧道跨度的1/3；左右導(dǎo)坑前后拉開距離取15m。

4 安全保證措施

（1）履行隧道施工安全、質(zhì)量管理規(guī)章制度。

（2）制定可靠的方案，嚴(yán)格工法，加強(qiáng)初支，緊跟二襯。

（3）遵循“管超前、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則。

（4）執(zhí)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，強(qiáng)化監(jiān)控量測(cè)。

（5）做好機(jī)械設(shè)備維修保養(yǎng)和備足搶險(xiǎn)救援物資。

（6）組織應(yīng)急預(yù)案演練，提高應(yīng)急處置能力。

（7）公示值帶班領(lǐng)導(dǎo)、應(yīng)急救援組織及聯(lián)系電話。遇突發(fā)事件，立即啟動(dòng)應(yīng)急程序。

[1]交通運(yùn)輸部質(zhì)監(jiān)局《.公路水運(yùn)工程施工安全標(biāo)準(zhǔn)化指南》（第一版）.人民交通出版社，2013，6.

[2]福建省交通運(yùn)輸廳《.福建省公路水運(yùn)工程建設(shè)質(zhì)量安全管理標(biāo)準(zhǔn)化指南》.福建人民出版社，2013，5.

[3]福建省高速公路建設(shè)總指揮部《.福建省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化管理指南》（第五分冊(cè)隧道工程）.人民交通出版社，2013，12.

U455.49

A

1673-0038（2015）35-0299-02

2015-8-10