西溝埡隧道塌方段落施工技術總結

代 碧 瓊

(中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西 西安 710000)

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西溝埡隧道塌方段落施工技術總結

代 碧 瓊

(中鐵十二局集團第四工程有限公司，陜西 西安 710000)

結合陽安二線直通線1標段西溝埡隧道工程實例，主要從超前地質預報、超前支護、注漿加固、開挖工法、初期支護、圍巖量測等方面，介紹了隧道工程塌方段落的施工方法，為類似工程施工提供參考。

隧道，超前地質預報，注漿加固，開挖工法，初期支護，圍巖量測

1 工程概況

陽安二線直通線1標段線路自大嶺鋪站中穿引出，上行線利用既有西康線至王家溝隧道出口，并行下行線形成雙線，于西康二線院寺溝旬河特大橋下穿通過，跨旬河及S102省道。西溝埡隧道起訖里程XDK213+444～XDK216+936，全長3 492 m，位于秦嶺南麓低中山區，地表植物茂密，地勢險峻，自然坡度一般大于30°，溝壑交織。隧址區涉及地層主要為泥盆系中統千枚巖夾灰巖，志留系下統云母片巖和千枚巖，以及斷層帶的壓碎巖和斷層角礫。XDK215+592處掌子面原設計為Ⅳ級圍巖，采用Ⅳsy襯砌類型支護。2016年1月16日凌晨4點，西溝埡隧道出口掌子面開挖至XDK215+592，掌子面上臺階開挖兩榀拱架，剛出碴完成，掌子面開始發生涌水及局部溜坍。

2 塌方段處理方案

2.1 總體處理方案

對已完成XDK215+597～XDK215+592段落采取徑向注水泥漿加固。徑向導管采用φ42×3.5 mm熱壓無縫鋼管，每根導管長3.5 m,間距1.2 m×1.2 m(環×縱)。

溜坍堆積體采用正臺階注水泥漿加固，注漿孔1.2 m×1.2 m梅花形布置，單根長度3.5 m。溜坍堆積體固結后，采用三臺階預留核心土開挖。

在XDK215+592處拱部施作一環φ89超前管棚，環向間距40 cm，長度30 m并注雙液漿。管棚間設置φ42雙層小導管，L-3.5 m,環向間距40 cm,雙層小導管外插角度分別為7°～10°，30°～40°,每榀鋼架交錯設置，小導管注水泥水玻璃雙液漿加固，注漿壓力0.5 MPa～1.5 MPa。

XDK215+592～XDK215+562采用Ⅰ20b工字鋼，間距1榀/0.6 m。XDK215+592～XDK215+572段，已支護鋼架每個接頭加設一組φ42鎖腳錨管，長度3.5 m，并加設臨時鋼架支撐，Ⅰ20b鋼架，間距1榀/0.6 m。

2.2 超前地質預報

對XDK215+592～XDK215+562段落采用超前水平鉆探結合地質素描對掌子面前方地質進行綜合判斷，根據判斷結果確定后續開挖過程中采取的輔助措施，指導后續施工。

超前水平鉆探采用潛孔鉆進行鉆孔，每個掌子面布設4個孔，搭接長度不小于5 m，每個孔深15 m。

2.3 徑向注漿及正臺階注漿加固

對已完成XDK215+597～XDK215+592段落采取徑向注水泥漿加固,間距1.2 m×1.2 m(環×縱)。溜坍堆積體采用正臺階注水泥漿加固，注漿孔1.2 m×1.2 m梅花形布置。導管前端做成尖錐形，尾部焊接φ12 mm鋼筋箍，管壁上間距15 cm梅花形鉆眼，眼孔直徑8 mm，尾部100 cm設不鉆孔止漿段。

采用1∶1水泥漿注漿，注漿壓力0.5 MPa～1.0 MPa之間，為保證注漿效果，注漿量達到設計注漿量且注漿壓力達到設計終壓后穩壓5 min以上方可結束注漿。

2.4 超前支護施工

對XDK215+592～XDK215+562段落采用洞內管棚與小導管預注漿相結合的超前支護。

2.4.1 管棚施工

采用φ89×5 mm熱軋無縫鋼管中管棚，單循環管棚施作長度10 m/根，縱向搭接長度3 m，外插角不大于3°，每根鋼管內設置3根φ18鋼筋以增強管棚的剛度，管棚環向間距40 cm，布置范圍為拱頂140°范圍內，每環共計38根管棚。鋼管上鉆注漿孔，孔徑10 mm，孔間距50 cm，梅花形布置，尾部2 m范圍內不鉆孔作為止漿段。注水泥水玻璃雙液漿對管棚周圍巖體進行固結。

用全站儀放樣定位布孔，保證外插角度在1°～3°。用高壓風從孔底向孔口清理鉆渣。管棚安裝完成后，向開挖工作面、拱圈及孔口周圍巖面噴射10 cm厚的C25混凝土，以防鋼管注漿時巖面縫隙跑漿。

注漿材料及配合比∶注漿漿液采用水泥水玻璃雙液漿，水泥采用52.5普通硅酸鹽水泥，水玻璃采用Ⅱ型水玻璃，體積質量為1.25 g/cm3，水玻璃濃度為35Be′，水泥漿液水灰比為1∶1，水泥與水玻璃漿體積比為1∶0.5～1∶1，注漿壓力不小于3 MPa。

水泥水玻璃雙液漿具有凝結時間短、強度增長速度快、結石強度高等特點，將水泥水玻璃雙液漿的注漿時間控制在15 min。

2.4.2 小導管施工

超前小導管采用φ42×3.5 mm熱軋無縫鋼管，導管前端做成尖錐形，尾部焊接φ12 mm鋼筋箍，管壁上每隔15 cm梅花形鉆眼，眼孔直徑8 mm，尾部100 cm為不鉆孔止漿段。鋼管長3.5 m/根，環向間距40 cm，布置范圍為拱頂140°范圍內，每循環38根，小導管配合鋼架使用。

施工中嚴格控制小導管安裝外插角度，保證超前小導管的縱向搭接長度不小于1 m，另外確保小導管超前掌子面前方不小于50 cm、小導管尾端落后于配合鋼架不小于50 cm，小導管內需注水泥漿填充密實，以充分發揮小導管的棚架作用。小導管采用1∶1水泥漿注漿，注漿壓力0.5 MPa～1.0 MPa之間，為保證注漿效果，注漿量達到設計注漿量且注漿壓力達到設計終壓后穩壓5 min以上方可結束注漿。

2.5 洞身開挖及初期支護施工

XDK215+592～XDK215+562段落采用“三臺階預留核心土法”施工，根據圍巖實際揭示情況，開挖進尺控制在1榀拱架間距(鋼架間距60 cm)，確保開挖施工安全。

全環設置型鋼Ⅰ20a鋼架，間距60 cm/榀，拱部140°范圍內設置φ22 mm組合中空錨桿，邊墻設置φ22 mm砂漿錨桿，錨桿間距縱×環(1.0 m×1.2 m)，每環鋼架共設置12根φ42×3.5 mm鎖腳錨管，每根長3.5 m，鋼管內注水泥漿填充密實。

開挖及初期支護施工中容易出現開挖面坍塌、初期支護變形過大侵限等問題。

1)施工中嚴格遵循“短開挖、強支護、管超前、嚴注漿、勤量測、快封閉”的施工原則，緊湊施工工序，精心組織，縮短初期支護閉合成環時間。

2)臺階長度控制在3 m～5 m，開挖出渣后及時施作初期支護，配合鎖腳錨管封閉成環，噴射混凝土采用濕噴工藝，對超挖部分采用同級別的混凝土回填密實，嚴禁出現空洞。

3)該段落初期支護變形量大，施工中主要從四個方面控制初期支護變形：

a.根據圍巖量測成果合理預留變形量，保證初期支護變形穩定后不侵入二次襯砌界限，同時避免超挖過大，將二襯混凝土超灌方量控制在合理范圍內；

b.加強對巖體主動支護，充分利用圍巖的自承能力，嚴格按照設計要求施作系統錨桿，使巖體沿著隧道輪廓面形成組合拱；

c.中、下臺階嚴禁對稱開挖，使開挖后同一斷面的鋼拱架拱腳暴露僅限于一側。并在每臺階鋼架拱腳處設置雙拼型鋼Ⅰ20a墊板并用楔形塊塞緊，確保鋼架落在實處；

d.加強鎖腳施作質量也可以有效控制初期支護變形，對斷層核心帶段落，根據圍巖量測資料反饋結果，變形大，且收斂持續發展，采用潛孔鉆在每榀鋼架每臺階拱腳上50 cm左右兩側并排向下施作φ89×5 mm鎖腳，鎖腳長度以保證鋼管深入基巖不小于4 m為原則，以提供足夠的摩擦力，采用φ22 mm“L”形鋼筋使鋼管與鋼架有效連接，并對鋼管內注1∶1水泥漿，確保鋼管內鋼管與周圍巖體空隙填充密實。

4)掌子面、初期支護若有失穩現象，應及時用噴射混凝土封閉，加設錨桿、鎖腳錨管、架立鋼支撐等加強支護措施。

5)仰拱初期支護單循環進尺控制在3 m以內，并緊跟下臺階，縮短初期支護封閉成環時間。

2.6 監控量測

監控量測是新奧法施工中不可缺少的一項技術內容，是監視圍巖和支護穩定的重要手段，是判斷設計、施工是否正確合理的主要依據，是監視施工是否安全可靠的眼睛。監控量測在開挖后2 h～4 h進行。

結合本段落的實際情況，將洞內觀察、周邊位移，拱頂下沉作為必測項目；錨桿軸力作為施工監控量測選測項目。每隔5 m設一個量測斷面。

3 結語

在隧道塌方段落施工過程中要積極運用超前地質預報和監控量測手段指導施工，根據結果選擇超前支護措施及開挖工法和支護手段。抓好施工技術管理工作，能夠為施工中安全質量、管理工作提供有力保證。

在XDK215+592～XDK215+562段落施工中選用的施工技術在工程進度、質量、安全、環保、經濟等方面都取得較好的效果。希望本文能為今后的類似工程提供良好的借鑒經驗。

On summary for construction techniques for collapse sections of Xigouya tunnel

Dai Biqiong

(No.4EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway12thBureauGroup,Xi’an710000,China)

Combining with Xigouya tunnel project in No.1 section the direct train line along Yang’an No.2 line, the paper introduces the construction methods for the collapse section of the tunnel projects from the advanced geological forecast, advanced support, grouting consolidation, excavation method, primary support, and enclosure measurement, so as to provide some reference for similar projects.

tunnel, advanced geological forecast, grouting consolidation, excavation method, primary support, enclosure measurement

1009-6825(2017)09-0149-02

2017-01-15

代碧瓊(1984- )，女，工程師

U457

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