高速公路板巖地層隧道塌方處理施工技術(shù)

何文斌

摘 要：以都九高速溫泉隧道為工程實(shí)例，圍繞隧道塌方處理施工技術(shù)進(jìn)行探討，結(jié)合該項(xiàng)目地質(zhì)構(gòu)造，確定了以T76s螺旋注漿管棚法進(jìn)行超前支護(hù)，三臺階預(yù)留核心土法開挖的施工方法，首先對塌方段進(jìn)行臨時(shí)加固，并對塌方段挖掘的工藝流程重點(diǎn)分析，最后總結(jié)了施工注意事項(xiàng)，望其能為相關(guān)建設(shè)的技術(shù)完善帶來幫助。

關(guān)鍵詞：板巖地層 隧道塌方 T76s螺旋注漿管棚法

1.工程概況

項(xiàng)目工程為都九高速的溫泉隧道，隧道內(nèi)部車道形式為雙車道、分離式，左線全長1720m，右線全長1710m。隧道所在地質(zhì)為元古界清水江組板巖。隧道口的上坡陡峭，低山丘陵較多。隧道區(qū)域的結(jié)構(gòu)特征隧道區(qū)域的板巖層相對穩(wěn)定，具有塊狀結(jié)構(gòu)。淺部主要由風(fēng)化裂隙組成，深部主要由結(jié)構(gòu)性裂縫組成。地質(zhì)調(diào)查后，圍巖中有幾組關(guān)節(jié)裂縫。表面通常與少量粘性土壤結(jié)合，工程中處理流程如圖1。

2.主要施工方法

隧道主要位位于苗嶺東側(cè)和雪峰西緣。由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件復(fù)雜。隧道的超前支護(hù)采用T76s螺旋注漿管棚法，開挖方法主則選擇三臺階預(yù)留核心土法，以及軟巖部也可以被機(jī)械挖掘或手動(dòng)挖掘。

3.塌方段臨時(shí)加固措施

3.1臨時(shí)鋼支撐和注漿加固

對于已經(jīng)進(jìn)行支護(hù)的區(qū)域，主要以架設(shè)2B工字鋼支撐和注漿為主，施工過程中的臨時(shí)支撐縱向距離選擇為0.5m，其需要876～YK20是緊密地附著到初始混凝土和基礎(chǔ)放置在穩(wěn)定基巖，以防止塌陷方向工段的進(jìn)一步發(fā)展。

3.2封閉掌面和塌陷口

封閉掌面和塌陷口使用噴射混凝土密封渣體表面。噴射混凝土使用量為30cm。在拱圓的120°范圍內(nèi)，徑向注漿安裝鋼管的縱向距離為0.5m，間距為1.0m，長度為6m，并且灌漿漿料水泥水玻璃雙液漿。灌漿參數(shù)如下：灌漿壓力0.5～1.0MPa；水與水泥設(shè)計(jì)比例為1：1；水和水玻璃比例上選擇1：0.5；水泥型號使用42.5級普通水泥。波美度：35；模數(shù)為2.4。襯砌混凝土是由整體式液壓模板臺車投。注漿過程中。當(dāng)孔灌漿的最終壓力達(dá)到1.0MPa并且灌漿量達(dá)到施工期間設(shè)計(jì)量的95%時(shí)，灌漿可以結(jié)束。可根據(jù)現(xiàn)場灌漿效果調(diào)整水灰比和水泥和水玻璃的用量。

4.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)測測量

提前進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測，期間利用C6鉆機(jī)進(jìn)行超前地質(zhì)鉆孔，并根據(jù)具體鉆探結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到對應(yīng)的目的。此外，還需加強(qiáng)隧道塌方段的監(jiān)控量測，量測共布設(shè)4個(gè)斷面，沉降數(shù)據(jù)采集頻率為2d/次。通過布點(diǎn)監(jiān)測拱頂沉降位移，根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行支護(hù)調(diào)整。監(jiān)測測量過程中需密切關(guān)注周圍的圍巖和初始支護(hù)條件，如有異常則反饋信息采取應(yīng)急措施。在設(shè)計(jì)允許沉降范圍內(nèi)，可以采取臨時(shí)加固的措施，保障拱腳懸空段圍巖的穩(wěn)定性。

5.塌方段挖掘方案

采用T76s高強(qiáng)度螺旋注漿管棚法進(jìn)行超前支護(hù)，并采用三臺階預(yù)留核心土法進(jìn)行隧道開挖。

T76S高強(qiáng)度螺旋注漿管棚法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）施工周期短，每一個(gè)循環(huán)T76S螺旋管棚只需3～5d，可有效地加快施工進(jìn)度；（2）采用全螺紋管體可任意切割及接長，在施工過程中可根據(jù)現(xiàn)場施工情況靈活調(diào)整鉆進(jìn)長度，且施工難度小，操作簡單；（3）注漿效果可達(dá)到高壓旋噴注漿效果，擴(kuò)散半徑較大，可改良圍巖，可結(jié)合二次高壓劈裂注漿可進(jìn)一步加固圍巖，加固效率高；（4）其為連續(xù)T形螺紋厚壁鋼管，螺紋高度3mm，可與圍巖有效粘結(jié)，并形成整體受力。

施工工藝為：

（1）擴(kuò)挖并預(yù)留工作室。預(yù)留適當(dāng)工作空間，自自進(jìn)式小管棚施作的掌子面起后方約6m范圍內(nèi)，在一定程度上加大隧洞開挖斷面，要求拱部挑高達(dá)到40cm，并展開噴射加筋混凝土施工，所形成的結(jié)構(gòu)厚度以10cm為宜，以便對掌子面形成保護(hù)，此項(xiàng)工作應(yīng)在開挖之前便完成。

（2）施作護(hù)拱與導(dǎo)向管。持續(xù)進(jìn)行開挖且到達(dá)預(yù)定的管棚掌子面后，便需要設(shè)置初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，材料以開孔工字鋼為主，要求其達(dá)到φ150mm標(biāo)準(zhǔn)，以隧道軸線為基準(zhǔn)進(jìn)行對稱開孔作業(yè)。對開孔進(jìn)行焊接處理，使其與φ150mm的鋼管達(dá)到穩(wěn)定連接狀態(tài)，該材料則發(fā)揮出導(dǎo)向管的作用，要求其長度達(dá)到1m；做好對導(dǎo)向管與隧道內(nèi)部間隙的填充工作，確保導(dǎo)向管外傾角不超過3°，具體如圖2所示。

（3）搭建鉆機(jī)工作平臺。在掌子面前方回填棄渣并墊高，碾壓密實(shí)并使平整，鋪設(shè)形成鉆機(jī)工作平臺。

（4）器械準(zhǔn)備與調(diào)試。將鉆機(jī)支撐于平臺上，為穩(wěn)固鉆機(jī)，必要時(shí)鋪設(shè)枕木，用以防止鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)發(fā)生不均勻下沉、擺動(dòng)、位移等影響鉆孔質(zhì)量。調(diào)整注漿機(jī)的工作狀態(tài)，使得注漿機(jī)注漿接頭在T76S型自進(jìn)式小管棚鉆進(jìn)時(shí)能夠快速對接至C6鉆機(jī)進(jìn)行注漿。

（5）管棚鉆進(jìn)。鉆孔由高孔向低孔依次進(jìn)行，鉆進(jìn)過程由測量人員實(shí)時(shí)監(jiān)測，控制鉆進(jìn)精度。鉆進(jìn)過程同時(shí)注漿，每節(jié)螺紋鋼管鉆進(jìn)完成時(shí)停泵，工作人員續(xù)接連接套管并將下節(jié)螺紋管固定于C6鉆機(jī)，鉆機(jī)調(diào)整，進(jìn)入下一節(jié)螺紋鋼管的鉆進(jìn)并繼續(xù)完成注漿，依次施工，直至當(dāng)下的鉆進(jìn)孔的管棚全部完成。再次調(diào)整鉆機(jī)位置，進(jìn)入下一孔鉆進(jìn)。T76S型自進(jìn)式小管棚注漿采用32.5水泥凈漿，水灰比控制為0.5，注漿壓力2MPa。

（6）終孔二次注漿。基于提升注漿效果的目的，應(yīng)全面保障棚架體系的支護(hù)效果，對螺紋鋼管進(jìn)行鉆進(jìn)且達(dá)到指定深度后，則需要將注漿接頭與自進(jìn)式小管棚連接起來，此后展開二次高壓注漿施工。

（7）器械撤離與平臺拆除。當(dāng)做好終孔二次注漿施工后，便意味著管棚主體部分已經(jīng)完成，此時(shí)需要將設(shè)備撤離現(xiàn)場，將施工過程中的渣土清理出孔。

6.施工注意事項(xiàng)

（1）開挖應(yīng)嚴(yán)格按照施工方法和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。采用機(jī)械挖掘或較弱的噴砂處理方法。考慮到部分板巖會(huì)突然發(fā)生變化，此時(shí)板巖的夾層組合又較差，開挖后強(qiáng)度也會(huì)迅速降低。此種情況下，小塊體和大塊體掉落的情況可能發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)可能引起滑坡。因此，嚴(yán)禁在超前支護(hù)完成并達(dá)到強(qiáng)度之前繼續(xù)開挖進(jìn)尺；在設(shè)計(jì)上，要求用及時(shí)和有效的方式展開初始支撐和二次襯砌工作，避免挖掘面的暴露時(shí)間過長。

（2）在挖掘時(shí)，在初始支撐和灌漿和固化之后和達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，先保留2～3m厚收縮腔用于回填混凝土，再對空腔進(jìn)行回填，回填填料使用爐渣或珍珠巖。在變形穩(wěn)定后，再進(jìn)行二次襯砌；再者，考慮到地下水對板巖的特征影響。在遇到地下水不斷發(fā)育的區(qū)域，應(yīng)減少隧道的圍巖等級。

7.結(jié)束語

綜上所述，本文在對板巖地質(zhì)高速公路隧道塌方處理施工技術(shù)進(jìn)行探討時(shí)，首先，結(jié)合工程概況，對主要的主要施工方法以及對已經(jīng)進(jìn)行支護(hù)位置的加強(qiáng)處理計(jì)劃進(jìn)行敘述，再根據(jù)實(shí)際環(huán)境，進(jìn)行臨時(shí)鋼支撐和注漿加固、掌面和塌陷口封閉、超前檢測和監(jiān)測測量工作。最后對塌陷處進(jìn)行的處理方法和注意事項(xiàng)進(jìn)行介紹。保證工程的順利實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]王云龍，譚忠盛.木寨嶺板巖隧道塌方的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)分析及預(yù)防措施研究[J].巖土力學(xué)，2012（S2）：263-268.

[2]祁躍海.板巖地質(zhì)高速公路隧道塌方處理方案[J].黑龍江交通科技，2014（03）：103-104.