鐵路軟弱圍巖隧道塌方處治施工技術

王 磊

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

大量工程案例表明，鐵路隧道塌方是極為頻發的問題，進行處治時難度較大。處治路隧道塌方施工過程中存在諸多不可預見的風險，若無合適的處治方法，將會引發更為嚴重的事故。有必要探討出一套高效可行的塌方處治方法，實現塌方處治的安全性與經濟性。

1 工程概況

涉及鐵路隧道總長953 m，區域周邊的地表處出現了不同程度的沖溝陷穴現象，最大高差達到83 m，總體偏壓現象較為嚴重。發生塌方事故后，相關人員隨即趕赴現場進行勘察，發現塌方大多集中在DK60 km+753 m區段。工程人員還發現了隧道存在變形侵限現象，產生的下沉量達到40 cm。勘察結果表明，該鐵路隧道出現了塌方處治所涉及的各類問題，整體穩定性較差，且塌方區域表現為第三系粉質黏土特性，因此具有微量的膨脹特性。

2 總體原則

處治塌方事故施工過程中，應盡可能降低次生災害，在最大程度上控制塌方量，所選取的工藝方法應具有足夠的可靠性。基于以上原則，工程人員對塌方周邊50 m區域進行了密切監測，以所得到的結果為基礎，對圍巖變形情況做出判斷，從而展開相關的施工指導工作，確保施工過程具有足夠的安全性[1]。

3 隧道塌方處治

根據對塌方段的分析可知，塌方大多發生在淺埋以及偏壓區段內，所對應的最小深埋為19.84 m，同時，隧道左側區域為明顯的深切沖溝，地層整體穩定性較差。對洞內土體進行檢測可知，含水量已經達到22%，可以發現下導區域出現了一定規模的地下水滲出現象，所開挖出的土體表現為泥狀塑性特征，在外界的影響下極容易出現滑落問題。此外，圍巖應力較大，受此影響隧道初支出現了開裂，由此進一步引發洞內坍塌，現場情況見圖1。

3.1 洞外地表處理

對于DK60 km+753 m-DK60 km+851 m區段，工程人員對其進行了偏壓卸載處理，由此降低對隧道的壓力，實際卸載高度達到37 m。以所出現的裂縫為基礎，向其右側延展30 m，作為卸載寬度。基于1∶1的選擇進行刷坡，但考慮到線路左側溝存在一定程度的滲水問題，因此在溝底區域設置一道盲溝，從而起到控制溝底積水的作用。在進行盲溝施工時，從DK60km+650m作為起點進行施工，以卸載段的長度為參考，由此確定出合適的盲溝長度。需要對盲溝地表處進行換填處理，所得到的沙礫石深度應達到50 cm，寬度以5 m為宜。在此基礎上進行碾壓作業，施工后所得到的地面標高不可超過周圍地面線。在結束換填碾壓作業后，應隨即進行盲溝施作，所得到的寬度為4 m，深度以1.2 m為宜，而后利用土工布進行覆蓋養護處理。注意盲溝換填材料規格，所使用礫石粒徑應達到15 cm及其以上，同時應具有高度的透水性[2]。

圖1 現場塌方情況

3.2 侵限段換拱施工

在對DK60 km+805 m-DK60 km+763 m區段進行施工時，嚴格控制好上臺階的填筑高度，其應與拱頂保持3m的距離為宜，利用機械設備進行壓實處理。對于DK60 km+805 m-DK60 km+780 m區段而言，需要將其設置為坡道形狀，在起作用下可以提升材料運送的便捷性，確保材料可以順利運輸至上臺階處，此外還需要使用I20工字鋼搭建臨時仰拱，由此增強上臺階的穩定性。以DK60 km+771 m為起點進行管棚施工，相比普通斷面，經換拱施工后所得到的高度與寬度均大80 cm。在施工中應密切關注區段內的地表與拱頂沉降現象，具體內容可見圖2。當結束臨時仰拱施工作業后，應隨即施工一定數量的徑向錨管，基于梅花型的原則進行布置，所得到的長度以5 m為宜，將彼此之間的環向間距控制為1 m。若初支結構出現了侵陷現象，此時應以爆破的方式將其拆除，換拱材料以I25a工字鋼為宜[3]。

在對拱架進行拆換作業時，單次施工數量以1榀為宜，嚴格遵循由下至上的順序進行，以單個分節為單位將其視為一個完整的作業單元。在進行初支施工時，所得到的厚度以32 cm為宜，嚴格遵循大里程優先的順序進行換拱處理，單次換拱長度達到8 m時便需要隨即展開襯砌施工，在此基礎上再進行二襯施工，嚴格控制單次仰拱開挖長度，本工程中應控制在3 m范圍內。考慮到DK60 km+805 m-DK60 km+736 m區段圍巖具有較強的松散特性，加之圍巖所承受的壓力較大，因此宜采用襯砌緊跟的施工方式，由此提升施工安全性。當結束下臺階初支作業后，應隨即進行仰拱施工，將單次仰拱開挖深度嚴格控制在2 m范圍內。需要注意的是，在進行換拱施工時應預留一定的沉降量，所得到的二襯砼厚度以60 cm為宜，所使用的鋼筋規格以A25 mm為宜，各個鋼筋之間的間距應控制在20 cm水平。在進行換拱初支過程中，需要使用到C25網噴砼，其施工厚度應為32 cm，單個網格均為邊長20 cm的方形狀，上下臺階均需要設置鎖腳錨管[4]。

圖2 拱頂沉降監測

3.3 DK60 km+763 m-DK60 km+753 m塌體段施工

經過換拱施工后將會得到一定規模的土料，因此可以在此基礎上搭建出管棚操作平臺，將所得到的平臺與拱頂保持3 m的距離，將其與大里程之間的區段設置為坡道形式，此外還需要進行壓實處理，確保工作面具有足夠的穩定性。

關于洞身部分的管棚規格有：所使用的材料外徑為108 mm，其厚度以6 mm為宜，在施工過程中將環向間距控制為40 cm水平，所得到的長度為30 m，在進行縱向搭接時應將搭接長度控制為3 m，此外外插角應介于1°～3°。在對地表部分進行回填封閉處理時，所使用的材料為三七灰土。當結束上述作業后，便可以進行洞內開挖施工，單次開挖以一榀為宜，所得到的鋼拱架應設置相應的鎖腳小導管，規格為6根4 m長。在進行一次襯砌施工時，所得到的厚度應達到70 cm，所使用的環向鋼筋規格應為A25 mm，彼此之間的間距應控制在20 cm水平；此外，縱向鋼筋規格應為A16 mm，彼此之間的間距應控制在25 cm水平。在施工過程中應對地表與圍巖進行密切監測，由此明確二者的變形情況。基于提升塌體工后穩定性的目的，應在其前段位置使用型號為I25的工字鋼進行支護處理[5]。

3.4 反壓回填穩定塌方掌子面

要想全面做好塌方處理工作，就必須確保塌體掌子面具有足夠的穩定性。對此，工程中應采用回填土反壓的施工方式，在機械化的推動下可以確保工程人員時刻處于安全的施工環境中。引入一定數量的自卸車，以高效化的方式將土石方運輸至指定的掌子面，在此基礎上使用挖掘機進行整形，最終形成1∶2的坡道。

4 結束語

探討隧道塌方段處治工作，分析涉及到的工藝方法。具體來說，在軟弱圍巖環境下進行施工時，應對現場塌方環境做以深度分析，做好初支以及襯砌等多方面工作，施工過程中頻繁對地表以及圍巖的變形情況進行監測，由此全面推動鐵路隧道塌方處治工作的發展。