梨花頂隧道4#斜井北京方向滑塌段處理方案

顧曉君

摘 要：隧道滑塌在施工過程中一直是讓施工單位非常頭疼的問題。位于北京市東北部梨花頂隧道就多次出現(xiàn)初支大變形、掌子面及邊墻土體滑塌事件，不但影響著整個(gè)施工進(jìn)度，還增加了施工成本。因此該文就以其隧道DKl29+040～DKl29 4-062.2段塌方為例，結(jié)合現(xiàn)場施工實(shí)際，分析了此段隧道發(fā)生塌方的原因，并給出了處理方案，以期為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道滑塌 原因 對(duì)策

中圖分類號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）11（b）-0043-02

1 工程概況

梨花頂隧道位于北京市東北部，貫穿于北京市密云縣大城子鎮(zhèn)和河北省承德市興隆縣六道河鎮(zhèn)。隧道區(qū)域內(nèi)多呈“V”字型，地形起伏較大，山體植被覆蓋率低。隧道最大埋深542.77 m，河北段起點(diǎn)里程為DIK92+666，出口里程為DIK97+359，為單洞雙線隧道，內(nèi)線間距為5 m，隧道內(nèi)縱斷面坡度，DIK92+666～DIK95+150縱向坡為12‰的上坡，DIK95+150～DIK97+359縱向坡為17.3‰的上坡。隧道河北段全長4 693 m，其中II級(jí)圍巖705 m，占15%。III級(jí)圍巖2 789 m，占59.4%。IV級(jí)圍巖930 m，占19.9%。V級(jí)圍巖250 m，占5.3%。明洞6 m，占0.1%。洞門13 m，占0.3%。該標(biāo)段承建段內(nèi)該隧道設(shè)置2個(gè)雙車道斜井，采用無軌運(yùn)輸方式；4#斜井與主洞交匯里程DIK94+600，交匯處隧道正線軌面高程為484.884 m，進(jìn)口里程為4斜4+60，斜井總長L=460 m（平距），斜井與線路平面交角為112°。斜井內(nèi)坡段最大坡度為8%，綜合坡度為7.29%。其中III級(jí)圍巖388 m，占84.4%，IV級(jí)圍巖19 m，占4.1%，V級(jí)圍巖53 m，占11.5%。4#斜井承擔(dān)正洞長度為1 800 m，起點(diǎn)里程為DIK93+600，終點(diǎn)里程為DIK95+400。洞口為永久洞口，主體竣工以后作為緊急出口。

2 滑塌情況概述

4#斜井北京方向DIK93+953～DIK93+950段設(shè)計(jì)為Ⅲ級(jí)圍巖，采用Ⅲa型支護(hù)類型，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和短期綜合預(yù)報(bào)的結(jié)果，塌方段圍巖為片麻巖、灰黑色、弱風(fēng)化、片麻理構(gòu)造，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，巖體較為完整，呈塊狀，穩(wěn)定性較好。該滑塌段埋深深度為143.68 m。2016年6月6日梨花頂隧道北京方向掌子面爆破開挖后左側(cè)拱頂至邊墻（沿線路方向右側(cè)）出現(xiàn)滑塌險(xiǎn)情，滑塌段向掌子面前方延伸約1.5 m（拱頂DIK93+948.5），后方延伸2 m （DIK93+953～DIK93+955），現(xiàn)場出砟完成馬上對(duì)巖體進(jìn)行了封閉，但是仍然多次出現(xiàn)自然塌方，高度無法確定，為保證安全掌子面停止施工。

3 滑塌段處理方案

3.1 初步應(yīng)急處理

（1）先將掌子面DIK93+953處采用砂袋進(jìn)行封堵，封堵后采用C25噴射混凝土及時(shí)進(jìn)行封閉。

（2）對(duì)已完成初期支護(hù)段DIK93+956～DIK93+953段加強(qiáng)支護(hù)，采用Ⅴb-1型支護(hù)形式，采用三臺(tái)階法，I20a工字鋼間距0.6 m/榀，φ8網(wǎng)片20 cm×20 cm，鎖腳錨管長4 m，每榀20根，C30噴射混凝土。

（3）在DIK93+954.5左側(cè)頂部預(yù)留一根3 m的φ125 mm泵管，外露20 cm。

（4）從DIK93+954.5預(yù)留泵管處灌注C25混凝土進(jìn)行回填密實(shí)。

（5）在DIK93+955設(shè)置圍巖沉降觀測點(diǎn)，加強(qiáng)觀測頻次，注意數(shù)據(jù)變化。

3.2 塌方處理

3.2.1 加強(qiáng)地層預(yù)注漿，穩(wěn)固圍巖

對(duì)滑塌體拱部140°施做超前大管棚預(yù)支護(hù)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況施做φ108大管棚，環(huán)向間距400 mm，外插角10°～15°，共計(jì)47根，打入深度12 m，穿過滑塌松散體后入巖，并進(jìn)行注漿固結(jié)。在注漿施工中為避免先注漿孔的漿液流入相鄰未注漿孔，造成相鄰孔注漿困難，原則是采取安裝一孔就立即注漿一孔的方法，先注鋼花管孔，再注實(shí)管孔用以檢查注漿孔擴(kuò)散范圍及效果等。注漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，做試驗(yàn)確定水泥漿與水玻璃體積比，壓漿初始?jí)毫?.0 MPa，終壓壓力在2.0 MPa，其中為確保擴(kuò)散半徑達(dá)到0.5 m以上，注漿采用分段注漿，分段位置采用止?jié){塞止?jié){，注漿最后保持終壓壓力對(duì)注漿管續(xù)壓10 min以上。為保證施工質(zhì)量，在實(shí)際注漿施工前進(jìn)行現(xiàn)場原位注入試驗(yàn)，做好注漿記錄，確定科學(xué)的注漿方法及最優(yōu)注漿參數(shù)等，來指導(dǎo)注漿施工，以注漿密實(shí)。另外，管棚孔口設(shè)排氣閥，注漿前排氣閥打開排氣，等漿液從排氣閥開始流出時(shí)，再把排氣閥關(guān)掉。如果注漿過程注漿速度過快可能發(fā)生跑漿現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)閉注漿孔，在水泥漿初凝前采用間歇性注漿，確保注漿效果。在每根鋼管注漿完成后，及時(shí)用壓力水沖洗鋼管內(nèi)的漿液，緊接著在全部鋼管內(nèi)注滿30號(hào)水泥砂漿，達(dá)到增強(qiáng)鋼管的剛度和強(qiáng)度的目的。

3.2.2 加強(qiáng)支護(hù)措施

DIK93+953～DIK93+943段原設(shè)計(jì)Ⅲ級(jí)圍巖變更為Ⅴ級(jí)圍巖，支護(hù)形式原設(shè)計(jì)Ⅲa型變更為Ⅴb-1型。鋼拱架采用I20工字鋼，間距0.6 m，鎖腳錨管采用φ42 mm熱軋無縫管，長度4 m，壁厚3.5 mm；數(shù)量每榀12根（拱腳8根，拱腰4根），鎖腳錨管與鋼架間采用φ22“L”型鋼筋連接固定。鋼架間采用φ22 mm鋼筋連接，環(huán)向間距1 m。開挖形式按三臺(tái)階施工。

3.3 監(jiān)控量測

為了保證滑塌處能夠安全順利地進(jìn)行，施工單位還需要在做滑塌處設(shè)立專門的測量小組，來做好監(jiān)控測量的工作。

首選要安排專業(yè)人員24 h對(duì)洞內(nèi)進(jìn)行觀察，觀察圍巖和支護(hù)是否存在異常，如遇到塌腔落石、圍巖裂隙擴(kuò)大以及噴射混凝土開裂等問題，要及時(shí)組織施工人員撤離并向上級(jí)匯報(bào)。

其次在滑塌區(qū)及影響段內(nèi)設(shè)置加密測點(diǎn)，進(jìn)行內(nèi)空收斂位移量測，將間距設(shè)置為5 m一道，來對(duì)拱頂下沉、凈空水平收斂的情況進(jìn)行測量。并且測量的頻率保持在1～2次/d，而且要做好每次的測量記錄，將記錄做成數(shù)據(jù)，及時(shí)地反饋給工程負(fù)責(zé)人，保證施工安全。

當(dāng)對(duì)滑塌處理期間及處理完畢后，對(duì)洞內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn)圍巖比較穩(wěn)定，并沒有出現(xiàn)塌腔內(nèi)有大的落石、圍巖裂隙擴(kuò)大以及噴射砼面開裂等現(xiàn)象，而且對(duì)內(nèi)空收斂位移的測量也未發(fā)現(xiàn)滑塌段及影響段落內(nèi)拱頂下沉、凈空水平收斂值不符合安全值的現(xiàn)象，即可進(jìn)行隧道開挖作業(yè)。

4 隧道開挖注意事項(xiàng)

當(dāng)滑塌段處理完后，開挖掌子面時(shí)應(yīng)該注意要嚴(yán)格按照短進(jìn)尺、弱爆破的施工原則，來進(jìn)行開挖。并且對(duì)于掌子面影響段下臺(tái)階開挖時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格地控制臺(tái)階長度、控制超前小導(dǎo)管注漿質(zhì)量以及控制鋼架的安裝質(zhì)量，保證施工質(zhì)量。同時(shí)加強(qiáng)測量洞內(nèi)的圍巖，當(dāng)發(fā)現(xiàn)圍巖數(shù)據(jù)變化非常大時(shí)，應(yīng)該立即通知施工人員撤離施工現(xiàn)場，將圍巖的變化反饋給上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)。

5 保證措施

5.1 組織措施

為了防止隧道滑塌事件的發(fā)生，首先施工單位應(yīng)該嚴(yán)格檢查施工現(xiàn)場，并對(duì)施工人員實(shí)施考核和獎(jiǎng)懲制度。其次要堅(jiān)持每天在施工現(xiàn)場開交班會(huì)，在會(huì)上就施工遇到的問題進(jìn)行討論，從而提出更佳的施工方案，保證施工安全。同時(shí)加強(qiáng)后勤保障，嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行備料，計(jì)劃好施工周期和施工各個(gè)環(huán)節(jié)的方案，避免出現(xiàn)停工待料以及其他不良的現(xiàn)象發(fā)生。而且還要在現(xiàn)場設(shè)置機(jī)械設(shè)備維修站，保證施工設(shè)備的完好率，從而保證施工順利。

5.2 技術(shù)措施

施工技術(shù)是保證施工順利的主要因素，因此還需要做好施工技術(shù)，避免塌方現(xiàn)象的發(fā)生。首先施工單位要確立合理的技術(shù)參數(shù)，做好現(xiàn)場施工指導(dǎo)工作，如，仔細(xì)觀察和分析壓漿等關(guān)鍵性的工序，并且反復(fù)計(jì)算，保證壓力參數(shù)和φ108大管棚外插角參數(shù)的合理性。而且還要加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵性工序的監(jiān)測，以此來保證滑塌段施工順利和施工安全。其次還要合理地安排分段平行流水作業(yè)，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，對(duì)施工進(jìn)度做出動(dòng)態(tài)的管理。如，按照施工方案，優(yōu)化施工過程中各種參數(shù)，做好資源組織、壓漿以及支護(hù)等關(guān)鍵性的工序，保證施工安全。同時(shí)還要強(qiáng)化安全管理，根據(jù)現(xiàn)場出現(xiàn)的實(shí)際情況進(jìn)行分析和處理，做好施工各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展。如，以安全為起點(diǎn)，杜絕單干、蠻干現(xiàn)象，全體施工人員必須在思想和認(rèn)識(shí)上和施工單位達(dá)成一致，以此來提高施工效率。

參考文獻(xiàn)

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