青藏線某隧道涌泥的設計方案

楊永濤 譚天華

摘 要：文章以青藏線某隧道工程在施工過程中出現的涌泥病害為例，在對涌泥狀況進行充分分析的基礎上，就如何安全、有效地對大量涌水突泥問題解決進行了方案設計，保證了整個隧道施工和后續運營期間的結構安全。

關鍵詞：隧道施工 突水涌泥 隧道病害

一般情況下，將隧道修建在裂隙發育的巖體中，遇到有巖溶涌水突泥的不良地質現象是一種常見的問題。文章在對過去隧道內涌水突泥問題治理進行研究的基礎上，提出了更適合現代山嶺隧道建設中涌水區隧道處泥沙治理的方案和對策，其設計理念一經發布便受到業內媒體和人士的認可與關注。文章的重點是從技術層面分析總結巖溶地區涌泥的不良地質災害，希望能給同行提供一定的參考和借鑒，并促進隧道工程建設的長遠發展。

1.工程概況

某隧道左右線起訖樁號和長度分別為ZK3786+740-ZK3788+005、K3786+720-K3788+046和1265m、1326m。此隧道修建在高山峽谷地貌之中，當地的地形起伏較大，地質變化復雜。隧道內中線的高程在1270～4518m之間，最大的高差約248m。塌方位置掌子面的樁號是K3787+397，在原本的設計中，此范圍之內的圍巖主要是灰白色的中風化花崗巖，相比于其他巖石具有較硬的巖質，自穩性一般，但巖體節理裂隙發育較成熟，具有明顯的破碎。因此，若沒有進行及時有效的支護，隧道拱部位置便會出現掉塊現象，嚴重時可能出現坍塌。

2.涌泥狀況

該隧道進口右線掌子面K3787+397段初支于2018年11月21日完成施工，隨后在挖掘機作業時，拱頂右側部分區域出現滑塌，而且有松散、無膠結力的泥塊和石塊從上方巖體處塌落，在地面區域形成堆積，造成已完成施工的初支未出現牽引變形的狀況。此處塌落的石塊和泥塊向外堆積延伸形成錐形，新廠出現少量滲水和積水。同月25日，在掘進作業未持續進行的情況下，掌子面從拱頂及左側均流出泥石流質的飽和地下水和碎石土，在掌子面的前方堆積形成錐形，且不間斷流出，同時，掌子面位置多處都有小股水流出。圖1是2018年12月3日掌子面拱頂左側突發的涌泥示意圖，其中夾雜有大量的碎石，并不間斷地從拱頂流出。

3.設計方案

3.1原始方案

在原始方案設計中，該隧道進口右線掌子面K3787+397的區段屬于緊急停車帶的IV級支護。Φ42mm超前注漿導管支護，長度為4.5m，環向間距35cm，角度為10°～15°，每環41根；使用標準為φ8mm鋼筋、間距為 20×20cm的鋼筋網片；118工字鋼的間距控制為100cm；混凝土的設計噴射厚度為24cm；徑向采用φ22mm的砂漿錨桿，長度為3.5m，間距為100×100cm；每榀拱架鎖腳采用長度3.5m的φ22mm型鎖腳錨桿，共8根；采用規格為C35的鋼筋混凝土完成厚度50cm的二次襯砌。3.2處置方案

（1）需要對樁號K3787 + 397 -K3787 + 407 段落按照處置方案進行帷幕注漿加固處理，以下是具體的實施措施：

①對于距離掌子面較遠且不會對整體淤泥堆積產生影響的區域，首先要進行徹底清理，然后再按照相關標準和要求逐漸向掌子面方向進行石塊回填，并且完成此部分內淤泥擠密的置換。

②實施止漿墻。通常情況下，止漿墻的施工需要分兩個部分才能完成。厚度為1.5m、規格為C25的混凝土是上部止漿墻使用材料的標準，在拱頂往下約4.5m的位置，同時，止漿墻和周圍初支兩排長度為1m的Φ22mm砂漿錨桿進行交錯固定；根據現場的實際情況，下部的止漿墻需要從掌子面在洞口方向5m的位置開始向下施工直到基巖，下部止漿墻的厚度設計為1.5m，同時，止漿墻和周圍初支兩排1m的Φ22mm砂漿錨桿交錯固定，借助兩排長度為1.5m的Φ22mm砂漿錨桿對下部的止漿墻和下部基巖完成交錯固定，但需要將規格為C20、厚度為30cm的混凝土灌注在兩個止漿墻中間用作封閉；

③對上部止漿墻下方位置采用寬度為2m的片狀或塊狀石頭進行擠密處理，與此同時，在中部6m的范圍內借助規格為Φ42mm的注漿小導管進行擠密注漿加固，當然還需要在兩個止漿墻中部混凝土鋪底下方的位置采用厚度為1m的片狀或塊狀石頭進行擠密處理；

④采用規格為Φ89mm×6mm的鋼管進行帷幕注漿施工，上部滿墻都需要施工，但需要注意，其長度應為16.5m且向外向上各偏10°；下部則只需要在兩側進行施工，但需要向外偏10°；

⑤待注漿固結中泄水孔反應前方固結效果較好，且沒有稀泥及大量水流出時，分臺階向前開挖掘進；

⑥水玻璃-水泥雙液漿是本工程要求的注漿漿液。此漿液中采用型號為425的普通硅酸鹽水泥，水玻璃的濃度為35Be，模數需保持在2.6～2.8之間，拌和過程中需要將水灰比W/C控制在0.6～1.1。在整個施工過程中，注漿壓力需保持在1.5～3.0MPa，但實際的注漿壓力和漿液配合比仍需要按照現場的實際情況和現場試驗進行確定。

（2）對樁號K3787 + 397 - K3787+ 407 的段落按照處置方案進行相應的支護加強處理。以下是具體的實施措施：

①按照CD法進行施工，在最大程度上保證施工的安全；

②122b型鋼是初支拱架的基本材料，20cm×20cm是雙層鋼筋網片的標準大小，50cm是其標準的縱向間距，28cm是改進方案中混凝土的噴射厚度；

③使用4.5m、長Φ42mm的注漿小導管徑向加固系統錨桿，但需要呈梅花狀布置并將間距保持在100×100cm，系統注漿的小導管需要緊跟掌子面進行施工，施工過程中需要對注漿情況做好實時記錄并拍攝相關影像；

④厚度為60cm的C35型鋼筋混凝土是施工過程中二襯的材料標準；

⑤其他的施工標準及要求、相關工程的時間節點和工程量詳細參照變更圖紙完成；

⑥在對初支進行施工時，如果有明顯的空腔存在于開挖線的外側，必須將注漿孔進行預留，待所有的初支施工完成、狀態穩定達到相關要求后，再采用厚度為1.5m的C25型混凝土和厚度在1.5～5m的輕質砂完成進行回填作業。根據此工程的實際，需要預留出至少3根注漿孔，一根需要伸長至塌腔的頂部位置，用來進行注漿或者在吹砂的過程中完成排氣，另外兩根則用于吹砂和壓漿，但3根注漿孔管口末端都需要超過吹砂過壓漿的厚度；

⑦在進行二襯施工之前，要先完成塌腔區的雷達檢測，此目的是保證塌腔按照設計方案進行施工。

3.3施工注意事項

（1）嚴格按照CD法施工，做好超前導管施工、鎖腳錨桿以及系統注漿小導管施工，并且確保拱架的兩側拱腳落在實處，不得懸空或處在松散堆積體上；

（2）根據監控量測資料，必要時，可采用背拱或增加臨時支撐等措施，防止初支下沉變形；

（3）在初支施工完畢并穩定后，再逐步拆除中隔墻，拆除過程應分段拆除并且加強量測，確保結構安全；

（4）在施工過程中，應加強防排水措施，在有條件的情況下，應在初支與圍巖之間埋設環向排水半管，并且在初支施工完畢后，在初支表面布設環向排水半管，半管內側應打孔至巖體內部，便于水路疏通，環向排水半管必須與縱向排水管相接；

（5）施工過程中應做好各個工序的影像資料留存；

（6）現場采取必要措施防止新的突泥沖出掌子面，確保正在施工人員的安全；

（7）控制現場施工人數，并且派駐專人輪流值班，監督現場施工的安全，并讓安全員全程旁站，若發現異常情況，應及時撤離施工人員。

4.結束語

綜上所述，對于工程施工而言，治理不良水文地質條件造成的隧道涌泥是一項復雜、長期的系統工程。本工程建設單位以多次會議決議為基礎，探討出一系列的治理措施并穩步推進其實施，經過多次嘗試后確定了最終方案，為今后類似的工程項目建設提供了強有力的技術支持和參考。

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