富水砂層段現場防溜坍技術分析

張云聰

（中鐵二局第四工程有限公司，四川 成都 610300）

富水砂層段現場防溜坍技術分析

張云聰

（中鐵二局第四工程有限公司，四川 成都 610300）

文章以上莊隧道2#、3#斜井為例，主要闡述黃土隧道富水砂層地段現場防溜坍的應用，包括施工概況、地質情況、施工工法的選擇、安全步距的控制等要點。

黃土隧道；四臺階；施工法；安全；步距；支護

1 工程概況

寶蘭客運專線上莊隧道工程概況，隧道起訖里程DK979+361～DK983+425，全長4064m。砂層分布情況：在DK981+433～DK982+080段砂層分布密集，分別在拱頂、拱腰、拱腳位置，每層砂層厚度在1～4m之間，每個口出水總量約65m3/d，黃土遇水后迅速崩解，圍巖穩定性差。

2 施工過程中出現的不良地質現象

①拱部溜塌，如圖1所示：在DK982+080～035段拱頂外6m為中細砂，淺黃色，密實，潮濕～飽和，并含有大量滲水，砂層底部位置還有股狀水，在每次開挖過程中溜坍嚴重；②邊墻溜塌，如圖2所示：邊墻大部分為黏質黃土夾多層砂（局部夾細圓礫，砂層總厚約1.8m），硬塑性；③拱腳溜塌，如圖3所示：（墻腳以下約1m）為中細砂夾黏質黃土薄層（砂層總厚約2.8m），密實，潮濕～飽和。

圖1 拱部溜塌

圖2 邊墻溜坍

圖3 拱腳溜塌

3 施工工法

原設計施工采用三臺階施工，因該段圍巖分布較復雜，臺階過高，容易出現溜坍情況。為了減少砂層溜坍過多，初支盡早封閉，每個臺階的拱腳落到硬層上，減少暴露時間。現場根據圍巖實際情況進行臺階高度調整，調整為四臺階臨時橫撐，如圖4所示，預留臺階時候，一、二臺階必須保證機械操作空間，一般保證在6m高度，一臺階高度3.5m，二臺階高度2.5m，三、四臺階的高度根據現場砂層高度控制。

圖4 四臺階臨時橫撐

4 支護措施

4.1 拱部超前小導管加密

在該段范圍內，拱部砂層較多，分布不一致，并含有滲水，如圖5所示。為了防止拱部砂層大量的溜坍，超前小導管加密，在拱架上鉆孔，孔間距15cm/個，超前小導管3.5m/根，每2.4m一環，搭接長度1.1m（砂層密集段需每個循環都打超前小導管），砂層地段，沉降量

較大，為防止小導管侵陷，超前小導管外插角適當加大，控制在15～20°。

圖5 拱部超前小導管加密

4.2 短進尺

為保證施工安全，隧道開挖進尺一次不宜過大，包括臺階、邊墻、仰拱等，具體要求見表1。

表1 隧道各部位每循環進尺數

另外，安全步距作為一個“紅線”問題，必須單獨指出，黃土隧道一般為IV、V級圍巖，安全步距必須滿足的要求見表2。當隧道安全步距不滿足要求時，必須加快仰拱及二襯的施工，放緩掌子面的掘進

表2 安全步距控制表

4.3 邊墻超前小導管

邊墻超前小導管采用φ42的無縫鋼管制作，全環布置，環向間距15cm/根，長度3.5m/根，2.4m/環，防止背后砂層大量溜坍；上部基本為砂層，在一、二臺階拱架間拱腳處打設密排抬管，抬住背后砂層，防止初支背后掉空，掉落嚴重的在初支完成后采取注漿加固，如圖6所示。

4.4 拱架間的連接

按照原設計要求采用φ22螺紋鋼連接，環向間距1m/道，背后掛設φ8鋼筋網片。另外加設采用I18工字鋼連接，在拱架每個連接處加設一道，焊接必須牢固，如圖7所示。

4.5 打設鎖腳錨管及邊墻砂漿錨桿

邊墻砂漿錨桿才用φ22螺紋鋼打設，單根長度3.5m，按1×1.2m（縱×環）梅花型布置；鎖腳錨管單根長度4m/根，打設角度向下45°。每個拱腳處設置4根，打在連接工字鋼下方，起到抬住作用，每根鎖腳采用φ22的“L”鋼筋焊接，焊接必須牢固、飽滿。

圖6 邊墻超前小導管

圖7 工字鋼鏈接

4.6 其他措施

①拱部砂層掉落嚴重的，采用貼板施工，貼板下采用I16工字鋼做支撐，加固必須牢固。施工過程中掉落嚴重的，提前做好噴漿準備，拱架立好后及時噴漿進行封閉；②有溜坍嚴重的地方，采取預注漿法，上臺階每開挖到5m左右，采取預注漿方法施工，注漿小導管6m長，間距1.5m，梅花型布置，漿液采用雙液漿，注漿壓力控制在1～2MPa，注漿材料配比參數見表3；③設置臨時橫撐，在下臺階拱腳處設置臨時橫撐，把兩邊拱腳撐起，防止在仰拱開挖過程中拱腳位置有擠壓變形情況。

表3 漿液配比參數表

5 取得效果

①在各項措施做到位后，溜坍現象較小，初支變形情況減少了，安全隱患的出現降到了最少；②安全隱患減少了，同時施工速度加快了，每個月都完成了項目部下達的施工任務，提前完成了隧道的施工生產任務；③現場每個月的施工進度加快，安全質量達標，現場文明施工規范，得到了甘青公司、定西指揮部等上級領導的一致好評。

6 經驗總結

①在施工過程中加強跟作業人員溝通，出現情況及時向領導匯報，使問題能及時處理；②加強對現場的安全質量管理，嚴格按照設計要求施工，不得野蠻施工；③四臺階臨時橫撐施工法，控制臺階的高度，上臺階必須要滿足機械施工的空間，中下臺階根據現場圍巖情況而改變；④每項支護參數必須嚴格按要求施做，特別是超前小導管的長度、間距、夾角的控制，還有鎖腳的焊接，工字鋼之間的連接必須焊好；⑤砂層段含有大量的滲水、富水，有時候會出現溜坍，在開挖時的預留沉降量必須加大（比設計量大30～50cm之間）。富水段水量大的地方不允許堵塞，盡量將水排出，在初支施工時候預埋φ100～φ160PVC管，如背后有空洞的還可以將就管子進行噴漿填充或者注漿填充。

TU74

A

2096-2789（2016）11-0079-03