沼澤淤泥質土地質條件下隧道施工技術研究

王 磊

(中鐵十局集團西北工程有限公司，陜西 西安 710065)

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沼澤淤泥質土地質條件下隧道施工技術研究

王 磊

(中鐵十局集團西北工程有限公司，陜西 西安 710065)

結合在建的青海S102線靜房隧道工程實例，分析了穿越沼澤淤泥質土地質條件下隧道施工中存在的問題，論述了該地質情況下施工技術及控制要點，為同類型隧道施工提供參考和借鑒。

沼澤地質，隧道，施工技術，注漿加固，承載力

0 引言

隨著國民經濟的發展，公路工程設計中，對線路的優化以及行車舒適性的要求越來越高，作為公路主要結構形式的隧道在公路工程中所占的比例也越來越大，隨之而來的，隧道施工的地質環境更加復雜多變，施工難度進一步提高。本文以在建的青海S102線大湟平公路靜房隧道工程為例，從施工工藝及質量、安全控制等進行論述分析，以便為青海省內常見的沼澤淤泥質土地質條件下的隧道施工提供參考和借鑒。

1 工程簡介

靜房隧道位于青海省西寧市湟中縣境內，平均海拔2 800 m，是青海S102線大湟平公路重點的控制性工程。隧道全長1 450 m，設計勘察均為Ⅴ級圍巖，以泥質砂巖為主，局部夾雜砂礫層。隧道進口K143+230～K143+330位于水草沼澤地段，表層覆蓋粉質粘土、土體含水量45%左右，下層為淤泥質土，土體呈流塑狀，自穩性極差，在施工中存在變形沉降量大、滲漏水、掉拱、失穩塌方、襯砌基礎承載力薄弱等風險，施工難度極大。

2016年3月4日～5日，正在施工的靜房隧道進口拱頂日沉降值達到12 mm，遠遠超過預警值不小于5 mm/d,采用CD法進行施工的左側導坑掌子面K143+255處，因土體自穩性差，加之導坑開挖高度較高，拱部掉塊和掌子面腹部土體流塌、失穩現象較為嚴重，為確保施工安全，對掌子面進行封閉后，暫停了掌子面施工。從現場情況分析，隧道進口段正好位于低洼山谷區域，表層多為沖積松散土，因降水豐沛，常年匯集于此，形成水草沼澤地段，土體呈飽水淤泥狀，自穩性差，亦不能承重，造成隧道結構不穩定，沉降現象嚴重。

2 施工技術方案

針對現場實際情況，施工單位邀請了多位專家到現場指導施工。通過對現場實地勘察，結合設計圖紙，專家一致認為：靜房隧道進口段位于低洼水草地段，補給水源豐富，土體飽水，按照正常的施工方案，無法確保施工安全及結構穩定，對該段隧道處理應該本著“分段降水、超前注漿加固、強化支護結構、增強基礎承載力、穩步推進、確保安全”的原則，具體措施如下：

1)集中、分段降水。在洞外設置深孔降水井，孔徑30 cm～50 cm，深度以達到下部隔水層為宜，降水井的布置按照10 m間距，布設在隧道周邊，形成整體降水效果；洞內分段設置集水井，集水井井底低于隧道仰拱開挖線2 m，進一步降低土體含水量，提高土體穩定性，確保施工安全。

2)雙排交叉超前導管注漿加固。因土體自穩性差，開挖過程中拱部失穩垮塌現象嚴重，常規超前支護起不到棚護作用，施工安全無法保障。采取雙層交叉導管注漿，導管長度4.5 m，同時縮小導管排距到1.5 m，加強注漿質量控制，改變周邊土體力學性能，在拱部形成一圈防護層，一方面阻隔滲漏水，為初期支護施工提供良好的施工環境，另一方面，拱部的棚狀防護，有效的解決掉塊、塌方等問題，達到安全施工的目的。

3)改變施工工藝、減少單次開挖面積和長度。開挖高度過大，容易在掌子面腹部出現土體冒突、進而造成掌子面垮塌，針對此現象，采用短臺階預留核心土三臺階法進行施工，臺階高度控制在3 m左右，單次開挖長度控制在80 cm以內，總長度控制在15 m，一方面由于核心土體的支撐，解決掌子面失穩的問題，另一方面，臺階總長度的縮減，降低了支護閉合的周期，大大降低了施工風險。

4)提高支護強度及自身穩定性，采用φ25自進式中空注漿錨桿，長度控制在3.5 m～4 m，進一步改善周邊土體性能，提高支護穩定性。此外，為避免拱腳支撐力不足造成初期支護沉降變形，拱腳采用40 cm×40 cm×10 cm定制木板，4根φ42注漿鎖腳錨桿進行拱腳加固，提高拱腳支撐力。

5)增強基礎承載力。土體飽水情況下，基本喪失了承重能力，隧道襯砌結構完成后，存在整體沉降的風險，對行車安全造成很大影響。結合地質情況，采取梅花形布設φ108注漿鋼花管的方式進行基礎整體加固。鋼花管長度以深入地質下承層30 cm為宜，約為6 m～8 m，布設間距1.5 m×1.5 m，注漿采用1∶1水泥凈漿，注漿壓力不小于1.0 MPa，采取注漿壓力與注漿量雙控指標，確保注漿效果。

3 經驗教訓

在沼澤淤泥質土地質段施工過程中，雖然采取了井點降水措施，但土體含水量一直居高不下，土體穩定性依然很差，多次出現局部塌方，給施工帶來了極大困難。此外，對支護沉降量預估不足，導致初期支護局部出現侵限現象，處理過程也極為繁雜和危險；調整施工工藝后，機械設備配置的不盡合理，淤泥質土隧道洞內復雜的施工條件，都對隧道進度造成了一定延誤。K143+230～K143+330沼澤淤泥質土地質段，施工時間近4個月，施工進度極為緩慢，但在專家的指導下，經過施工人員的努力，克服了種種不利因素，最終順利完成了該段工程施工，為隧道下一步施工打下了堅實的基礎。

通過該段工程的施工，我們總結出了一套切實可行的應對沼澤淤泥質土地質條件下的隧道施工工藝，為類似地質環境的隧道施工提供了參考。但如何解決機械設備的合理配置，如何應對此種環境下洞內復雜的施工環境，如何將現代化監測手段與施工實際結合，更安全、快捷、經濟的完成隧道施工，仍是我們要研究的方向和重點。

[1] 薛模美，楊 銘，胡恒福.金沙洲隧道淤泥地層改良加固技術[J].鐵道科學與工程學報，2010，7(2)：110-114.

[2] JTG F60—2009，公路隧道施工技術規范[S].

[3] JTG/T F60—2009,公路隧道施工技術細則[S].

Study on tunnel construction technology under the condition of swamp silt soil

Wang Lei

(ChinaRailwayTenthGroupNorthwestEngineeringCo.,Ltd,Xi’an710065，China)

This paper is combined with the under construction the Qinghai S102 Jingfang tunnel, analyzing the problems in the tunneling construction when it goes through the muddy swamp soil. Then it discusses the construction technology and control points in such circumstance, hoping to provide a reference for the similar tunnel construction.

swamp geology, tunnel, construction technology, grouting reinforcement, bearing capacity

1009-6825(2017)09-0169-02

2017-01-17

王 磊(1981- )，男，工程師

U445

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