某隧道塌方、突泥處治方法施工實踐

賴有華

(福建省第一公路工程公司)

0 引 言

某隧道全長1 556 m，為雙向四車道單向行車分離式隧道。出口端右洞設計Ⅴ級圍巖212 m，左洞設計Ⅴ級圍巖182 m，洞口采用40 m 超前大管棚施工輔助措施。隧道出口洞口段地表植被發育，地形起伏變化一般，山體較圓緩，自然山坡坡度約20°～30°，地勘可知圍巖主要為殘坡積土及全風化、強風化花崗閃長巖，巖土結構松散，土體夾有大量球狀中風化花崗閃長巖，含有大量的孤石。

隧道出口左、右線開挖后邊坡極不穩定。表層覆蓋3.6～8.9 m 的坡積粉質粘土，洞口段洞身圍巖以殘坡積土及全風化、強風化花崗閃長巖為主，土質保水性強，球狀風化現象發育。圍巖呈碎、裂狀松散結構，為軟～極軟巖，易坍塌。同時大量孤石無序堆疊形成巖堆體，孤石間存在較大孔洞，對邊、仰坡穩定造成較大影響。

1 地質預報

隧道出口左右洞超前地質預報選用美國GSSI 公司生產的SIR－3000 型地質雷達，根據地質雷達波普圖來看，電磁波反射能量強烈，同相軸不連續，隧道開挖輪廓線以內的圍巖巖性為全強風化花崗閃長巖，預報里程段處于洞口淺埋段，圍巖節理裂隙極發育，巖體極破碎，多呈散體狀結構，圍巖穩定性極差，易發生拱型坍塌甚至冒頂等嚴重地質災害。預報圍巖含水量較高，巖體濕潤，局部呈線流狀出水。

2 暗洞施工情況

(1)左洞暗洞施工情況

按原設計CD 法進行左洞出口左上導洞身開挖，開挖6 m(10 榀工字鋼)，發現拱頂、地表下沉趨勢增大(拱頂下沉9.2 mm、地表下沉14.95 mm)，立即施工臨時仰拱支護7 榀后暫停施工，經觀測，臨時仰拱支撐完后，下沉量明顯變小，決定增設鎖腳小導管施工方法，繼續開挖左洞左上導，因地質(土體夾有孤石)、施工作業擾動等因素影響，導致洞內再次出現下沉增大。地表也出現不同程度的開裂情況，施工至第22 榀工字鋼后，掌子面有大量的孤石，此時掌子面位置土石開始小面積的塌落，同時監控量測結果，洞內初支拱頂下沉及地表仰坡位移、沉降趨勢持續急劇增大。經現場勘查后，初步決定先封閉掌子面，洞身小導管加固、臨時仰拱支撐及地表裂縫注漿處理。

(2)右洞暗洞施工情況

根據地質勘察資料及洞口和掌子面揭露的圍巖為全風化花崗巖夾有大量球狀中風化花崗巖，特別是中隔壁位置較多大孤石，為避免對圍巖產生多次擾動及爆破振動影響，決定洞身開挖采用三臺階預留核心土法進行施工。開始洞身開挖掘進，洞口明暗洞樁號K17 +032，施工至掌子面樁號為K16 +997，長度35 m，中臺階施工至K17 +000，仰拱施工至K17 +006。因洞內初支拱頂下沉沉降量過大停止施工。停止施工后掌子面及拱腳部位的圍巖土體受地下水作用處于飽和狀態，地下水由掌子面及拱腳臨空面排出，流水使掌子面拱頂及洞內拱腳出現流泥，地表有明顯下沉，之后對掌子面進行回填噴射混凝土封堵，但掌子面拱頂不時有土體掉落，人員撤離現場，開挖段掌子面出現較大面積坍塌土體，形成冒頂塌陷，地表YK16 +995－005 段形成半徑約6 m 深度2～4 m 錐形坑。

3 處理方案

隧道左右洞出口端洞口段處于不良地質地段，自開工以來，掌子面出現富水、流泥、失穩，洞內坍塌、冒頂及初支整體下沉侵限等實際情況，施工難度大，工程進展困難，安全隱患突出。經過現場踏勘后，根據現場施工情況，進行了充分的分析研討，制定了采用地表和帷幕注漿施工，直至完全貫穿軟弱土體的處理方案，主要措施如下。

(1)立即停止出口左右洞洞身開挖施工。

(2)根據現場查勘情況，采用回填土方法對現有掌子面位置進行回填反壓，防止洞口山體邊坡繼續滑移，確保掌子面穩定。隧道洞頂錐形坑回填后應及時進行修平，并對地表及洞頂邊坡進行掛網噴射混凝土施工。

(3)先清除洞內泥漿，并做好洞內臨時排水措施。

(4)回填反壓后，對新形成的掌子面位置施做止漿墻，止漿墻厚度按照1.5 m 控制。

(5)對左右洞進行全斷面帷幕注漿施工，全斷面帷幕注漿施工按照每30 m 一個循環控制，開挖長度每開挖25 m，進入下一個全斷面注漿循環，重復循環施工，直至認為現有圍巖已不需要再進行全斷面注漿處理為止。

(6)洞頂采用地表注漿方式對洞內帷幕注漿段落進行加固補充，確保帷幕注漿段達到最佳效果。

（2）腌制：原料提前加工腌制，生時味由外而入內，熟食味由內而溢到外，豐富原料內涵，主要適合于煎、炸、烙、烹、蒸等原料。

(7)左右洞帷幕注漿處理段二襯均采取加強措施，按照VI 級圍巖進行加強支護。

4 帷幕注漿、地表注漿施工

隧道帷幕注漿就是對不良地質富水帶沿開挖輪廓線(含底部)按軸向輻射狀布孔，然后注入按一定比例配置而成的漿液。漿液滲透擴散到土體孔隙中并快速凝固，結成具有一定強度的土體，在隧道周邊及開挖面形成一個堵水帷幕，切斷地下水流通路，以此達到固結止水的目的。

隧道注漿施工程序:超前地質預報→注漿參數設計→施工準備→布孔→鉆孔→下注漿管→注漿→效果檢查→結束。

(1)全斷面帷幕注漿

全斷面帷幕注漿每個循環設置102 個孔，1～30 號孔深10.3 m，31～58 號孔深17.8 m，59～82 孔深27.5 m，83～102 號孔深31.3 m。鉆孔套管段采用Φ110 mm 鉆頭成孔，后續注漿段采用Φ80 mm 鉆頭成孔。注漿孔前端安設Φ89×6 mm 套管，1～30 號孔套管長3 m，31～58 號孔套管長5 m，59～82 號孔套管長8 m，83～102 孔套管長13 m。注漿漿液采用雙液漿，水泥為42.5R 普通硅酸鹽水泥，水灰比W/C=1.0～1.5，水泥漿與水玻璃體積比1∶0.3，凝膠時間根據現場情況確定，注漿機選用HYB 康達牌雙液注漿泵，最大壓力25 MPa。注漿方式采用全孔一次壓入式注漿，注漿壓力為2.5～3 倍靜水壓力。該隧道初始壓力3 MPa，終壓為4～5 MPa，如遇有冒漿串漿，采用封堵或隔孔注漿，注漿順序為由下而上，由里而外進行。對于坍塌體注漿，由于孔隙率大，局部還有空洞，常遇到吃漿量很大而注漿壓力上不去的情況，對此壓到一定量后暫停，換孔再注。

(2)地表注漿

地表注漿孔采用梅花形布設，布設間距為1 m ×1 m。注漿時先行鉆孔，鉆孔孔徑為Φ135 mm，深度至開挖輪廓線，之后在鉆孔內放入Φ50 ×5 的鋼管。注漿區段內鋼管按7.5 cm×7.5 cm 間距設置注漿孔，止漿段留2.0 m 不設注漿孔。同時在鋼管上焊鋸齒狀角鐵，間距50 cm 一步，以防注漿時孔鋼管上浮。采用鉆一孔鋼管馬上放入一孔，防止遇到塌孔，堵住注漿孔。注漿漿液采用雙液漿，水泥漿與水玻璃體積比1∶0.3～0.5，凝膠時間根據現場情況確定。注漿材料要求嚴格按照經試驗合格的配比備料，注漿漿液應嚴格按照配合比攪拌均勻，隨拌隨用。地表注漿必須采用孔底返漿方法(注漿壓力一般為2.0 MPa 左右)，直至孔口溢出新鮮漿液，嚴禁抽拔注漿管或孔口注漿。終孔注漿壓力達到3.0 MPa 時停止注漿。注漿前用高壓清水從孔底返壓沖洗，直至沖洗排出的水干凈不含泥土，把注漿孔沖通，保證注漿飽滿密實。

5 洞身開挖

經過對隧道進行帷幕注漿和地表注漿加固處理后，增強了不良地質的穩定性，選用三臺階七步開挖法施工，同時結合超前小導管支護，超前小導管采用外徑50 mm，壁厚5.0 mm 熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊上Φ6 加筋箍，壁厚四周鉆8 mm 壓漿孔，尾部有1 m 不設壓漿孔，小導管從型鋼拱架腹部穿過，與襯砌中線平行以10°～15°仰角打入拱部圍巖。鋼管環向間距30 cm，每打完一排鋼管注漿后，開挖拱部圍巖，噴射混凝土并架設鋼架，超前小導管保持1.5 m 以上的縱向水平搭接長度。

三臺階七步開挖法施工應做好工序銜接，工序安排應當緊湊，盡量減少圍巖暴露時間，避免因長時間暴露引起圍巖失穩，單循環進尺控制在1 榀以內，并及時支護。在洞身開挖過程中，監控量測及時布置監測，并把結果反饋給班組，進一步加強開挖面圍巖及支護結構的觀察，確保隧道施工安全，順利通過不良地質地段施工。

6 結束語

對不良地質隧道應嚴格按“管超前、緊注漿、弱爆破、短進尺、強支護、早封閉”的原則進行施工，圍巖加固關鍵是注漿的質量，同時加強對監測報告數據的分析理解，將監控量測數據與地質預報結合起來，共同為規避隧道施工風險提供保障措施。本治理方案采用地表和帷幕注漿，對類似工程有一定的參考價值。

［1］王海杰.古欖隧道洞內帷幕注漿應用研究［J］.建材發展導向，2010，(3).

［2］羅文藝.地表注漿技術在山體隧道施工中的應用［J］.建筑施工，2011，(9).

［3］楊春杰.隧道遇軟弱地段穿越及加固方案［J］.自主創新與持續增長第十一屆中國科協年會論文集，2009，(3).