隧道進(jìn)口右線初支塌陷變形開裂變形處理施工方案

郭兵

（中鐵七局集團(tuán)第二工程有限公司 遼寧沈陽 110000）

隧道進(jìn)口右線初支塌陷變形開裂變形處理施工方案

郭兵

（中鐵七局集團(tuán)第二工程有限公司 遼寧沈陽 110000）

根據(jù)新奧法支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則對(duì)隧道塌方原因進(jìn)行了分析，認(rèn)為未能充分利用新奧法原理指導(dǎo)施工，或所采取的施工方法不當(dāng)，以及施工過程的不規(guī)范行為是造成隧道塌方的主要原因。并以林坪1號(hào)隧道的塌方處理方案為例，運(yùn)用平衡拱理論，指導(dǎo)和制定塌方處理方案，對(duì)同類圍巖隧道施工具有一定的借鑒意義。

換拱；初支開裂；變形；隧道

1 工程概況

林坪1號(hào)隧道右線變更設(shè)計(jì)后起點(diǎn)樁號(hào)YK26+331.4，進(jìn)口明暗交界里程為YK26+361，終點(diǎn)樁號(hào)YK27+589.2，全長(zhǎng)1257.8m，設(shè)計(jì)進(jìn)口明洞為削竹式鋼筋混凝土洞門結(jié)構(gòu)。洞身最大埋深約140.1m，最淺埋深約7m，左右線間距為28m。洞身穿越區(qū)為黃土塬梁峁工程地質(zhì)區(qū)的黃土塬工程地質(zhì)亞區(qū)；右線與山脊近于正交，進(jìn)口地形較緩，坡面起伏不大，坡角18～19°。圍巖以老黃土、強(qiáng)風(fēng)化砂巖為主，洞室埋深較淺，圍巖穩(wěn)定性差。進(jìn)口山體斜坡處明顯發(fā)育一滑坡體（H72），該滑坡為一牽引式黃土滑坡，長(zhǎng)144m，寬126m，厚度約8～15m，主滑方向260°；滑體兩邊均發(fā)育有沖溝，后壁陡立；滑坡平臺(tái)明顯，滑體前緣地形較緩，在天然狀況和飽和狀態(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。設(shè)計(jì)、地勘對(duì)該滑坡體的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)是：“該滑坡體目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性影響較大，建議在滑坡體前緣設(shè)置抗滑樁或抗滑擋土墻”。開挖易出現(xiàn)大的坍塌、側(cè)壁出現(xiàn)小坍塌。

2 初支塌陷、變形、開裂基本情況

林坪一號(hào)隧道右線嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的上下導(dǎo)坑分部開挖法施工，進(jìn)口在施工至上導(dǎo)坑K26+394、下導(dǎo)坑左側(cè)開挖支護(hù)至K26+375、下導(dǎo)坑右側(cè)開挖支護(hù)至K26+379處，此時(shí)，暗洞上導(dǎo)坑施工33m，下導(dǎo)坑左側(cè)施工14m，下導(dǎo)坑右側(cè)施工18m，仰拱施工8m。正好位于Ⅴ級(jí)圍巖的滑坡體前緣范圍內(nèi)，該處埋深約16m。

2013年5月3日13時(shí)50分，在無明顯征兆的情況下，洞內(nèi)從左側(cè)至開挖掌子面突然出現(xiàn)初支塌陷、變形、開裂，并伴有噴射混凝土掉塊、地表塌陷、開裂現(xiàn)象。在地表縱向長(zhǎng)約39m，寬22～35m的范圍內(nèi)，出現(xiàn)多道漏斗形、扇形狀裂縫，裂縫寬1～12cm不等（見圖1）。開裂變形致使下導(dǎo)坑右側(cè)開挖支護(hù)處（K26+375）至上導(dǎo)坑距掌子面（K26+394）范圍內(nèi)，初期支護(hù)噴射混凝土掉塊、開裂，有32榀鋼拱架扭曲變形。

洞內(nèi)出現(xiàn)初支拱架變形、噴射混凝土掉塊、開裂及地表塌陷、開裂現(xiàn)象后，我隊(duì)立即啟動(dòng)安全應(yīng)急、隧道塌方應(yīng)急預(yù)案，迅速撤離掌子面人員、機(jī)械設(shè)備，并第一時(shí)間上報(bào)項(xiàng)目部、監(jiān)理辦和管理處，積極與設(shè)計(jì)單位取得聯(lián)系。由于處治及時(shí)，未造成人員設(shè)備損失。

3 初支塌陷、變形、開裂處治施工方案和工藝

3.1 前方封堵

圖1 地表漏斗形、扇形狀裂縫情況

在后方加固段施工前，立即采取回運(yùn)土方的方法對(duì)變形開裂段落進(jìn)行回填，機(jī)械不能到位及危險(xiǎn)部位采用袋裝土人工拋碼的方法進(jìn)行回填加固，以免引起變形開裂段落的蔓延加劇。

3.2 施作背拱

在穩(wěn)定塌陷變形段落之后，對(duì)掌子面坍塌后2m開始施作10榀I20a工字鋼對(duì)上導(dǎo)坑背拱，確保塌陷變形段落穩(wěn)定。之后，采用I20a工字鋼在已經(jīng)施工完成的仰拱前方對(duì)全斷面背拱，為后續(xù)仰拱延伸及二襯做準(zhǔn)備。

臨時(shí)工字鋼拱架與原有拱架焊接，并在工字鋼連接部位加2根鎖腳錨桿。特別要加強(qiáng)臨時(shí)工字鋼拱架及原有拱架拱腳的支護(hù)加固，毎側(cè)補(bǔ)強(qiáng)拱腳4根錨桿。

3.3 施作止?jié){墻及塌陷變形過渡段

（1）距坍塌掌子面后2m進(jìn)行徑向注漿，固結(jié)塌陷變形體施作止?jié){墻。止?jié){墻采用φ50打孔小導(dǎo)管注漿，小導(dǎo)管前后打兩排，按縱環(huán)間距200× 100cm布置，長(zhǎng)度4m打入變形體圍巖；通過鋼管所伸入的范圍內(nèi)注漿，組成一個(gè)固結(jié)的灌漿層。經(jīng)過注漿漿液無規(guī)則的穿透，從而達(dá)到松散體產(chǎn)生膠結(jié)，固結(jié)堵死變形圍巖范圍內(nèi)的塌體裂隙。從根本上達(dá)到控制塌方的擴(kuò)展，提高圍巖整體承載強(qiáng)度，并與初期支護(hù)共同形成一個(gè)強(qiáng)大的支撐體。

（2）待塌陷變形背拱加固后繼續(xù)向前掘進(jìn)開挖

①超前支護(hù)：采用φ50×4mm雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)。超前小導(dǎo)管施工時(shí)，鋼管與襯砌中線平行，上層超前小導(dǎo)管以10～20°、下層超前小導(dǎo)管以5～10°仰角打入拱部圍巖，共兩排。鋼管環(huán)向間距40cm。每打完一組鋼管注漿后，開挖拱部及第一次噴射混凝土、架設(shè)拱架，初期支護(hù)完成后，隔3.0m再打另一組鋼管，超前小導(dǎo)管保持1.0m以上的搭接長(zhǎng)度。超前小導(dǎo)管縱環(huán)間距300×40cm、小導(dǎo)管長(zhǎng)度4.5m，每環(huán)29根。

②在二襯斷面輪廓以外采用雙層I20a工字鋼+雙層φ8×20×20cm鋼筋網(wǎng)+雙層24cm厚噴射混凝土的聯(lián)合支護(hù)參數(shù)進(jìn)行初期支護(hù)，見圖4（a）。兩層初期支護(hù)分兩次進(jìn)行，施工步驟為：按擴(kuò)大后的開挖斷面開挖后，先按常規(guī)初期支護(hù)施工順序噴射4cm混凝土，鋪設(shè)一層20×20cm、架立I20a工字鋼拱架及連接鋼筋、復(fù)噴拱架間的混凝土至24cm厚；然后安裝第二層I20a工字鋼拱架并與第一層工字鋼焊接牢固，然后施作第二層鋼筋網(wǎng)及縱向連接筋和24cm厚噴混凝土。

按原設(shè)計(jì)施工徑向系統(tǒng)錨桿。開挖斷面按原五級(jí)圍巖淺埋段襯砌斷面SⅤ-1加大24cm施工，預(yù)留沉降12cm。

3.4 延伸仰拱閉合成環(huán)及洞口二襯澆筑

（1）由于現(xiàn)有仰拱只有6m，不夠一板二襯長(zhǎng)度，需要在已經(jīng)成環(huán)的仰拱前延伸加長(zhǎng)5m仰拱。加長(zhǎng)仰拱前，需要對(duì)已經(jīng)施作下導(dǎo)坑的段落全斷面背拱8榀I20a工字鋼，確保仰拱安全施工。

（2）待塌陷變形段落按上述方案處理完之后，密切注視塌陷變形段落的斷面變化情況，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)。在二襯施工前，檢查斷面輪廓尺寸，保證隧道不侵限的情況下，立即組織洞口二襯施工。

4 質(zhì)量保證措施

（1）工程質(zhì)量嚴(yán)格按照本工程制定，并經(jīng)甲方和監(jiān)理工程師認(rèn)可的施工方案執(zhí)行，嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)控制施工。

（2）從工序質(zhì)量控制入手，把好質(zhì)量關(guān)，上道工序不合格，不準(zhǔn)開展下道工序施工。

（3）嚴(yán)格控制噴射混凝土質(zhì)量，確保符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行“三交底”制度，充分熟悉掌握工程設(shè)計(jì)圖紙、文件精神，掌握有關(guān)設(shè)計(jì)、施工規(guī)范，質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

（5）把好工程原材料質(zhì)量關(guān)，所有材料必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定及相關(guān)規(guī)定，并經(jīng)試驗(yàn)及監(jiān)理工程師等檢測(cè)合格，再投入使用。

（6）嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)規(guī)范和操作流程，加強(qiáng)過程質(zhì)量控制，確保規(guī)范規(guī)定的檢驗(yàn)、抽檢頻率，現(xiàn)場(chǎng)之間的原始資料真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)。接收現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查時(shí)出示原始資料。

5 安全保證措施

（1）加強(qiáng)觀測(cè)、收斂觀測(cè)，及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整施工。

（2）隧道施工洞內(nèi)設(shè)專人指揮調(diào)度，保證照明、通風(fēng)、排水設(shè)施良好道路平順通暢，燈光明亮。設(shè)置好運(yùn)輸線路安全信號(hào)標(biāo)志，確保洞內(nèi)運(yùn)輸安全。

（3）施工期間，施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人應(yīng)會(huì)同有關(guān)人員對(duì)各部支護(hù)進(jìn)行定期檢查。每班應(yīng)有專人檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)立即分析處理。

（4）做好洞內(nèi)注漿是排水工作，杜絕浸泡現(xiàn)象。

（5）嚴(yán)格控制作業(yè)面人員數(shù)量，及活動(dòng)區(qū)域，防止意外發(fā)生人員傷亡。

（6）專職安全員及隧道工程師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)作業(yè)，及時(shí)處理緊急情況。

（7）所有施工人員必須戴安全帽并掛牌上崗，嚴(yán)禁穿拖鞋，高駐鞋、酒后上班。禁止一切非工作人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

（8）堅(jiān)持特種工種持證上崗。所有特殊人員、各種值班以上的人員均有符合相關(guān)規(guī)定的資質(zhì)，并且持有該項(xiàng)工作的上崗證。

圖2 右洞進(jìn)洞口塌陷變形處治示意圖

圖3 右洞洞口塌陷變形背拱加固處治布置圖

圖4 右洞進(jìn)洞口塌陷變形雙層小導(dǎo)管處治布置圖

6 塌方的預(yù)防

（1）在施工前和施工中均應(yīng)采取相應(yīng)的返防排水措施，盡可能將水引于布林地質(zhì)以外。

（2）各部開挖工序間的距離要盡量縮短，以減少圍巖暴露的時(shí)間。

（3）針對(duì)地壓情況，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度。

（4）襯砌工作需緊跟開挖工作面進(jìn)行，力求襯砌盡快成環(huán)。

（5）對(duì)圍巖發(fā)現(xiàn)有變形或異狀，要立即采取有效措施及時(shí)處理隱患。

7 人員組織安排

（1）工程部負(fù)責(zé)處理方案的編制工作。

（2）總工負(fù)責(zé)方案的復(fù)核及上報(bào)公司總工辦工作。（3）安質(zhì)部長(zhǎng)負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全工作。

（4）現(xiàn)場(chǎng)副經(jīng)理負(fù)責(zé)坍塌段換拱的現(xiàn)場(chǎng)指揮工作。

（5）專職安全員負(fù)責(zé)洞內(nèi)施工的安全工作。

（6）質(zhì)檢部長(zhǎng)負(fù)責(zé)換拱的質(zhì)量工作。

U455.7

A

1004-7344（2016）29-0160-02

2016-10-5

郭兵（1983-），男，漢族，貴州遵義人，工程師，本科，主要從事公路施工工程等方面工作。