廟嶺隧道出口右線拱腰滑塌處理方法

馬洪山

摘要:通過對廟嶺隧道滑塌的施工，總結一些處理滑塌情況的經驗

關鍵詞:滑塌;注漿

1滑塌情況介紹

2008年4月1日中午廟嶺隧道YK28+010～YK28+015段右部拱腰部位產生滑塌，且滑塌開始時間在4月1日11點10分，開始拱腰滑塌土石方量較少，只有約1m高，到下午15時大量滑塌，發展到大致8m高，一直持續到午夜零點，滑塌歷時近14個小時才穩定。最后現場查看滑塌情況：滑塌長度約有5m，寬度約有8m，高度約有12m,掌子面堆積滿滑塌的土石方，估計滑塌總量約300m3左右。經測量隊測定滑塌部位隧道實際埋深25.5m，距路線右側地表匯水溝不足10m，隧道處于淺埋偏壓水浸圍巖軸向斷裂狀態。

2滑塌原因分析

出口右線隧道右部拱腰部位地質為松散強風化巖和全風化巖石，節理非常發育，巖質結構破碎，環向受力比較差；巖石節理滑動面與掌子面順向，摩擦角較小，由自重壓力因素影響對圍巖產生脫落滑動性增大；在滑塌部位有一條豎直沿隧道軸向0.9m寬土質斷裂帶；同時在隧道右側10m遠處發現有下降泉水，泉水經巖石裂隙涌入隧道，所以在掌子面出現泉涌和大量淋水現象，再經水浸泡，土質斷層變成泥層促使斷裂層面產生滑動；鉆爆施工過程中對圍巖產生沖擊震動較強，尤其是對風化巖產生震動更加強烈，其結果是造成巖石節理面開裂，圍巖更加破碎，導致圍巖處于松散狀態，迫使圍巖滑落；再加上爆破后，除塵、排煙、出渣、排水、支護鋼骨架及綁扎鋼筋過程暴露外界時間較長，初期支護沒有及時封閉。由于上述多種不利因素共同作用導致滑塌事故的發生。

3施工地段坍方處理的技術

對坍方采用“管超前、預注漿、多循環、短開挖、強支護、勤量測、早封閉” 的處理原則。根據現場的具體條件，通過各種方案的比選結合現場可利用的材料，最后確定采用“地表注漿加小導管注漿管棚法”。主要理由：就地取材，原隧道設計中的材料可以利用，來料方便，施工熟練：塌體為碎石、塊石、土的混合體，有孔隙，注漿效果好，壓漿后能形成一個能承受一定壓力的固結拱；鋼拱支撐承載力大，并能立即受力，安全可靠。

3.1做地表截水溝

對滑塌部位的地表周圍挖一條截水溝，封堵攔截地表水，防止地表水滲入滑塌部位，擴大滑塌面積。

3.2工作面預注漿

按塌體天然堆積角,用人工配合挖掘機鏟背將塌體刷成臺階,經初步夯實后,掛網噴C25早強素砼進行固結,厚度為5～10cm。然后用Φ50×5小導管對工作面進行預注漿,按圍巖開挖輪廓線以外插角15°，間距40cm，注漿長度為5m。以42.5R的水泥單液漿為主，內加速凝劑。工作面預注漿的目的是加固工作面松散體，以保證管棚鉆孔方向的精度，同時穩定工作面,并起到止漿作用,確保開挖時工作面的安全。

3.3管棚施工與注漿

長管棚與注漿加固圈在拱頂形成了穩固可靠的固結殼，作為松散坍方體超前支護體系(保護殼)，保證開挖安全和防止坍方的進一步的擴大。其中10m灌滿砂漿的管棚直接棚架在已施作完成的格柵鋼架和未破壞的圍巖上，是承受坍方體壓力的主體，而注漿固結圈則起到對其的進一步加固作用，可防止松散坍體從管間縫中涌出而引起新的坍方。管棚與超前注漿構成了超前支護的主體，是坍方處理的關鍵。

3.3.1管棚參數

在拱部120°范圍內施作Φ89×6長管棚，管棚間距40cm，管棚長度10m，鉆孔外插角3°，共計35根。

3.3.2鉆孔

由于塌體為石塊與土的混合體，含水較多松散不易成孔。鉆孔采用頂驅動力頭的跟管鉆進工藝。首先將套管及鉆桿同時鉆入孔內，成孔后，取出內鉆桿，放進管棚，最后取出外套管即可。跟管鉆進程序及跟管鉆進圖解說明如下圖所示。

跟管鉆孔工藝

3.3.3管棚注漿

對大管棚可采用間歇注漿法注漿，可獲得有效固結圈。間歇注漿法：即當長時間注漿壓力上不來時，說明漿液順空隙泄流至坍空區，這時將漿液凝結時間調整至30～50s，注漿1～5min，停40s，待原注入漿液初凝變稠后再注，如此反復，則原先的泄漿通道逐漸變小并最終堵塞，漿液即在管棚周圍達到均勻擴散的目的。

管棚預注漿采用水泥－水玻璃雙樣液其參數如下：

水泥漿水灰比W:C=0.8:1～1.5:1，水玻璃漿35Be"，C:S=1:1~1：0.3，注漿終壓2.0MPa，注漿速度30～60L/Pmin，緩凝劑加入1%~3%，擴散半徑1m。

3.4小導管注漿補強

長管棚注漿加固范圍有限,很難達到要求,為此在開挖過程中,需施作小導管注漿補強。小導管采用Φ50焊縫鋼管，長3.5m，開孔長2.5m，間距60cm，外插角30°。小導管注漿采用C-S雙液漿，注漿量根據現場情況定，以確保開挖安全。

3.5開挖與支護

開挖采用單側壁導坑CRD法，上、中段高度均為4m，采取分部開挖的辦法，每次循環進尺50cm，以人工開挖為主，禁止爆破作業。在開挖后立即施Ⅰ20型鋼拱架及掛網噴混支護體系，充分調動加固后的圍巖的承載能力，使初期支護與注漿加固的坍方體形成整體支護結構，并建立科學的監測體系，監測支護體系的變形，判斷結構的穩定性和安全性，及時反饋設計與施工。

單側壁導坑CRD法施工如下圖所示。

先行導坑的上部開挖→先行導坑上部的鋼架支撐、錨噴網支護（包括設置中隔壁墻臨時支撐）→先行導坑中部的開挖 先行導坑中部鋼架支撐及錨噴網支護（包括設置中隔壁墻臨時支撐）→后行導坑的上部開挖→后行導坑上部的鋼架支撐、錨噴網支護→后行導坑中部的開挖→后行導坑中部的鋼架支撐錨噴網支護→先行導坑下部的開挖→先行導坑下部的鋼架支撐、錨噴網支護→后行導坑下部的開挖→后行導坑下部的鋼架支撐、錨噴網支護→澆注仰拱混凝土→拆除中隔壁墻。

中段支撐采用擴大拱腳的形式,以提高承載力，下段配置橫撐。整個開挖完成后,支撐應形成封閉環。中壁拆除應在全斷面閉合后,各斷面位移充分穩定后（通過拱頂下沉和凈空收斂來判斷）,才能拆除。

塌體開挖與小導管注漿穿插進行，即每注一個循環開挖1.5m(即支護三榀鋼拱架) 。初期支護與開挖緊跟，50cm即為一循環，每開挖一個分部立即立拱架掛網噴砼施作初期支護。開挖后洞室變形及結構承載力不能進行較為準確的計算，為防止變形過大造成初支結構進入襯砌凈空，按監控收斂留好預留量。

初期支護采用I20型鋼拱架、Φ42鎖腳錨管、Φ22縱向連接筋、Φ8鋼筋網、拱墻噴射26cmC25纖維砼（分三次完成）、仰拱噴射26cmC25砼及邊墻砂漿錨桿的聯合支護體系。拱架為I20型鋼拱架，鋼筋網采用Φ8圓鋼，網間距20cm；鎖腳錨管采用Φ42、l=4m的無縫鋼管，拱架間距按開挖進度每0.5m一榀，拱架間連接筋采用Φ22螺紋鋼，連接筋間距0.5m；噴射混凝土采用C25砼，厚度26cm。初支護應在開挖完成后及時施作，要確保支護體系的及時封閉，即盡早噴砼封閉減少開挖后圍巖的暴露時間，及時施作仰拱使支護結構盡快封閉成環，改善洞室結構的受力條件。

4施工期間的保證措施：

4.1加強施工監測,密切注意圍巖支護結構的動態變化，并判斷結構的穩定性及安全性，將監測信息及時反饋于施工人員。為此進行了如下的施工監測：

（1）拱頂下沉量測，共埋設3個測點，間隔12小時觀測一次；

（2）水平收斂量測，埋設3組測點，12小時復測一次；

（3）洞內觀察，查看周邊部位初期支護變化情況，有無出現初期支護開裂、噴射混凝土脫落和異常響動聲音；

（4）地表下沉兩側，在滑塌正上方地表隧道中線埋4個測樁，24小時觀測一次；

4.2加強超前預注漿的技術措施

（1）壓漿順序自下而上，先兩側后中心，對稱壓注；

（2）注漿壓力應由小逐漸加大，注漿過程中應控制好注漿的終壓、注漿速度及終壓的持壓時間；

4.3在穿越滑塌部位施工期間，項目部每班設專人隨時檢查，當發現支護變形或破壞時，應立即整改和加固；當情況嚴重時，應立即將施工人員撤離現場，再行加固。

4.4嚴格按照配合比施工，鋼筋網的混凝土保護層不應小于2cm,且應與錨桿或釬釘連接牢固。

4.5開挖必須分部開挖，及時支護，各種施工參數必須按技術交底施工。

4.6初支前必須做好預埋軟式排水管，做好排水。

5小結：

由于措施得當，指揮有力，項目部迅速而又安全的解決了滑塌問題，既為施工工期贏得了時間，又在處理滑塌問題積累了經驗。