注漿小導管及管棚在隧道塌方中的應用

(重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074)

注漿小導管及管棚在隧道塌方中的應用

彭 偉

(重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400074)

圍巖因為開挖卸荷，應力重新分布及巖體內應變軟化。當圍巖強度較低時，其強度滿足不了重新分布的應力作用，就會發生失穩現象。結合五峰山隧道塌方實例，介紹了管棚和小導管注漿輔助支護的加固處理方案，并通過監控量測對處理效果進行評價。研究表明：管棚和小導管注漿方案能改善圍巖的受力狀態，起到加固圍巖的作用，在控制沉降和收斂方面效果顯著，為隧道施工能安全通過塌方段起到了關鍵的作用。

隧道塌方；小導管注漿；巖溶隧道；效果評價

1 工程背景

在公路隧道大斷面開挖中，由于地質條件等的影響，常常會發生塌方事故和突水、涌泥、溶洞、斷層等不良地質災害，給隧道施工帶來了極大危害[1,2]。安全的度過隧道塌方段已成為施工的關鍵問題。

五峰山隧道區域的地下水主要為孔隙潛水和基巖巖溶裂隙水。其中ZK1+310～ZK1+462段：該段為Ⅴ級圍巖，長約144m，隧道出口淺埋段，洞室位于第四系含碎石粉質粘土及二疊系下統茅口組中-厚層狀含燧石結核灰巖中。地下水為孔隙水及巖溶裂隙水，水量小，洞室受地表水的影響較大，洞室有滴水，降雨時施工可有小量涌水。

2 塌方過程

該隧道左洞施工開挖至ZK1+416 處，于2015年10月20日出現洞頂垮塌情況，并在洞頂上方地表形成一塌坑。根據現場開挖情況查勘，拱頂范圍上部為土層，下部為灰巖，且掌子面中部灰巖之間存在夾土層的現象，土層粘性較大，含水率較高，圍巖情況較為復雜。在進行石方爆破開挖后，上部土層自穩性極差，拱頂上部垮塌較大，形成鍋底狀，最深位置達到4.2米。

3 原因分析

從實際開挖情況看，該坍方區段土夾石，且處于V級圍巖。圍巖強度較低，完整性差，易破碎，巖層節理發育，圍巖抗壓力差。使初期支護無法滿足該部位穩定所需的強度要求，且該部位的埋深以及2個隧道的凈距均處在淺埋以及小凈距隧道的邊緣，因此地質情況復雜是導致該部位坍方的最主要原因。現場開挖臺階過大，臺階高度過高，導致圍巖應力釋放過大，圍巖失穩。因為地質條件是土夾石，采用半機械伴隨爆破施工，沒能合理控制爆破震動系數。

4 塌方段處理方案

為了塌方體穩定，將洞內掌子面堆填隧道棄碴，及時封閉巖面，確保掌子面穩定。

然后在原塌腔內的空洞處及時泵送混凝土4m，確保塌方段的穩定。打設Φ76管棚超前支護，管棚長9m，聯合注漿小導管組成加固體系，充分發揮管棚的棚架作用。

在小導管中注入M30水泥漿，注漿壓力0.5一1.0MPa，使隧道周圍的塌體形成4m環形加固圈。待加固圈強度達75%以上時再進行隧道的開挖，以保證施工安全。每榀交替打設，環向間距均為50 cm,打設范圍均為拱頂1200范圍內，小導管打設角度分別為10一150。

開挖采用局部弱爆破，機械輔以人工開挖方式，架設18工字鋼鋼拱架，間距0.5m，打設鎖腳錨管，與型鋼拱架焊接成一個整體，掛鋼筋網，噴射C25混凝土，厚度為25 cm，然后注漿加固鎖腳錨管。

后期坑內回填至原坡面，且表層應回填不小于50cm粘土隔水層，防止地表水匯集在坑內下滲，對洞身結構產生不利影響。

5 效果評價

處理后的塌方區穩定性程度以及是否達到預期要求，需要通過對其進行監控量測并獲得數據方可得出結論。塌方處理結束后，監測方在塌方段設置了一些觀測點，對處理完后的塌方面進行觀測。通過自塌方處理結束后的連續近一個月的測量觀測，塌方面一直很穩定。

由現場得到的數據分析，隧道拱頂的下沉和周邊的收斂均很小，而且經過約半月的時間后，變形量逐漸變小并趨于穩定狀態，最大變形量約23mm，洞內小導管注漿后加固塌方后圍巖取得預期效果。

6 小結

超前小導管注漿和管棚配合進行塌方處理，小導管注漿將頂拱以上4m 左右范圍內的渣體均進行固結，坍塌體由原來的松散體變成了相對穩定的固結體，并形成殼體，改變上部渣體應力分布，由原有的局部集中荷載改變為由殼體與管棚整體承擔的均布荷載，使其在開挖過程中，可以安全地進行相應的其他工序施工，順利完成塌方處理。通過常規監控量測可以對塌方的治理效果進行有效的監控，據此可對塌方處置后的效果進行科學評價。

此次塌方從開始至處理結束沒有造成人員傷亡，處理速度也較快。在隧道施工過程中必須加強地質超前預報工作，隨時觀察掌子面揭露的圍巖巖性、巖體完整性并與勘察、設計進行對比，根據圍巖實際情況作出相應的開挖和支護方案。若發生圍巖地質情況變差的情況，應立即采用“短進尺，勤支護”的施工方案，必要時可加強支護，不惜增加一部分工程投入，也要避免塌方的發生。從根本上有效地控制工程工期和工程造價。

[1]顧義磊，李曉紅，杜云貴.通渝隧道K21 +780涌水突泥段的治理[J].地下空間與工程學報，2005, 5 (1 )：742-745.

[2]蘇生瑞，朱合華，陳建峰.云南省元一磨公路大風婭口隧道施工地質災害分析[J].中國地質災害與防治學報，2003,14(2)：44-49.

Application of Grouting Small Pipe and Pipe Shed Used in Tunnel Collapse

PENG Wei
(School of Civil Engineering & Architecture，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China)

Surrounding rock due to excavation unloading , strain softening stress redistribution and rock mass . When the strength of surrounding rock is low , Its strength can't satisfy the stress redistribution , instability phenomenon occurs . Combined with the text is a cave-in instance , Pipe shed and small duct grouting are introduced auxiliary support reinforcement scheme . And through the monitoring measurement to evaluate the treatment effect . Studies have shown that: Pipe shed and small duct grouting scheme can improve the stress state of surrounding rock . It will have the effect of reinforcement of surrounding rock . In the aspect of control settlement and convergence effect is remarkable, It can for the tunnel construction safety through the landslide segment has played a key role.

tunnel collapse; small pipe grouting technology; karst tunnel; effect evaluation

U45

B

1007-6344（2017）04-0031-01