云貴段軟弱圍巖隧道塌方處理施工技術

許國才

摘要：本文結合成貴鐵路11標姚家坪隧道施工的實際情況，通過軟弱圍巖含承壓水隧道塌方處理成功的案例。為以后此類型地質段隧道施工提供經驗。

關鍵詞：隧道；不良地質；塌方

1地質概況

1.1軟弱圍巖一般是指巖質軟弱、承載力低、節理裂隙發育、結構破碎的圍巖，工程地質特點有：（1）巖體結構面軟弱，易滑塌。主要是存在于受結構面切割影響嚴重的塊狀巖體中，由于結構面的粘結強度較低，開挖后周邊巖體極易沿結構面產生松弛、滑移和墜落等變形破壞現象；（2）圍巖強度低、遇水易軟化。一般以頁巖、泥巖等為代表的軟質巖地層，由于其強度低、穩定性差，開挖暴露后易風化、遇水易軟化，尤其是深埋地段受高應力影響容易發生塑形變形，造成洞室內擠。

2工程實例

2.1工程概況

姚家坪隧道位于羅布-鎮雄區間，為時速250km的客運專線雙線隧道，隧道全長8836m。本隧屬于低瓦斯隧道，穿越灰巖、泥灰巖、灰質頁巖、砂巖、頁巖，白云巖等底層，軟硬相間，巖層產狀較緩，節理延伸性較好，隧道洞身地層復雜，巖性變化大。

姚家坪隧道出口D3K317+905～D3K317+895段圍巖為奧陶系下統頁巖、泥巖夾砂巖、灰巖，巖層近水平狀發育，地下水類型以潛水-承壓水為主，該段圍巖為Ⅳ級，采用臺階法施工。

2.2塌方基本情況

2017年6月2日，姚家坪隧道出口掌子面施工至D3K317+870，仰拱里程D3K317+903，二襯里程D3K317+930。現場進行仰拱開挖作業，下午16：00時，D3K317+897處右邊墻拱腳至拱腰出現環向裂縫，裂縫寬約1mm，長6m。下午22：00時，完成D3K317+903～899段仰拱初期支護。仰拱施工過程中，該段右拱腰及拱頂初期支護掉皮剝落，為確保安全，掌子面暫停掘進，并撤離施工人員。

6月3日10：00時，D3K317+903～899段仰拱進行澆筑作業。12：00時現場技術人員發現D3K317+905～895右拱腰及拱頂有初期支護掉皮剝落現象嚴重，現場立即組織施工人員撤離，并向上級領導匯報。16：00時監理總站組織項目經理部及分部相關人員對現場進行踏勘并研究處理方案，決定設置警戒線，并采用輸送泵一次澆筑仰拱填充。 19：00時該段初期支護剝落現象加重，施工風險極大，故撤離仰拱施工人員，20：25時D3K317+905～D3K317+895段拱部發生坍塌。

6月3日圍巖量測數據顯示：D3K317+900斷面拱頂沉降85.90mm，累計沉降120.90mm；上導收斂13.35mm，累計收斂56.75mm；中導收斂8.7mm，累計收斂33.02mm。D3K317+890斷面拱頂沉降83.00mm，累計沉降140.40mm；上導收斂1.87mm，累計收斂23.35mm；中導收斂2.90mm，累計收斂46.15mm。

D3K317+880斷面拱頂沉降88.40mm，累計沉降149.80mm；上導收斂1.35mm，累計收斂23.25mm；中導收斂43.44mm，累計收斂43.44mm。

6月4日由建設單位代表組織設計、監理、施工單位等主要負責人對姚家坪隧道D3K317+905～D3K317+895段坍塌進行了現場勘察并做了應急處理部署：（1）對塌方影響段設警戒線，并在洞口設專職安全員值班，禁止無關人員入內。（2）坍腔口進行洞碴反壓回填至D3K317+917，回填后對D3K317+917～D3K317+905段拱部180°范圍徑向注漿加固。（3）對未塌方段進行監控量測，若發現異常現場及時反應。

2.3塌方處理措施

（1） 先對洞內塌方范圍采用土石反壓回填封閉坍口，回填時采用機械將回填土石盡量往掌子面方向推擠，以便盡量回填坍腔前方D3K317+895～+870段，以預防該段變形或坍塌，對于坍方后方回填至D3K317+910處，設一處臺階，并對該回填臺階面采用噴C25封閉。

（2） 在回填坍腔同時，為保證坍腔內的填充，預埋1根φ200泵送砼管，3根φ150吹砂管，1根φ100透氣管，預埋管均采用5mm厚鋼管。

（3） 考慮后續結構施做，坍腔回填采用分層回填，第一層為護拱范圍1.5m厚粗砂回填層，第二層為護拱之上3m厚C20砼回填層，剩余為粗砂回填層。為保證第一層粗砂回填層在開挖時掌子面有一定的自穩性，預埋5根壁厚3.5mm的φ42鋼化管對該粗砂回填層進行注漿固結，鋼化管要求環向均勻布置，并于注漿段管壁設10mm直徑注漿孔，注漿孔間距30cm，于管壁梅花形布置。

（4）坍腔回填完成后，為保證坍腔范圍施工安全，于D3K317+912處施作一環超前Φ108大管棚，其范圍為坍腔范圍環向12m，大管棚采用Φ108鋼管，環向間距0.3m，共設41根，每根長23m，管棚仰角為15°，管棚內注漿采用水泥漿。技術人員檢查開挖的斷面中線及高程，開挖輪廓線應符合設計要求。

2.4徑向注漿

注漿技術參數為：

注漿管：采用Ф42無縫熱軋鋼管，在前部鉆注漿孔，孔徑6～8mm，孔間距10～20cm，梅花形布置，前端加工成錐形。注漿管縱環間距1m×1m，注漿管長4m。注漿壓力：注漿壓力為0.5～2.0Mpa，逐漸加壓注漿。注漿漿液：水泥漿。水灰比：1：1

小導管的注漿范圍以相互重疊為原則，單孔注漿量計算為：

式中：A為加固巖體體積、n為圍巖孔隙率、η為巖石孔隙率、α為漿液填充系數、β為注漿材料損耗系數；nα（1-β）統稱為填充率。泥巖地段取填充率為50%。

3塌方段處理注意事項

（1）施工過程中，洞內設專職安全人員觀察初期支護安全狀態，當出現異常情況，必須立即通知現場負責人采取應急措施：緊急情況下，通知現場施工人員迅速撤離。。

（2）加強預埋管的布設，以保證坍腔回填質量，具體預埋管根數，可根據現場情況適當增加。

（3）做好工作面照明，便于現場施工人員觀察支護安全狀態，

（4）嚴格控制注漿用水泥漿配合比。

（5）及時進行抽排水。

4結論及建議

（1）對于云貴段軟弱圍巖地質隧道，當遇隧道初支滲水嚴重時應考慮施超前鉆釋放水壓，保證周邊圍巖穩定。

（2）當初期支護掉塊嚴重時，應及時采取注漿、加強鎖腳及臨時支撐等措施。

（3）軟弱圍巖隧道應嚴格根據“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”原則進行施工。

（4）仰拱開挖嚴格根據鐵建設120號文執行，不得超過3m，必要時加強下到鎖腳。

參考文獻：

[1]楊志勇.軟弱圍巖段隧道塌方處理技術探討[J].江西建材，2016，17.

[2]《高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準》JB 10753-2010.

（作者單位：中鐵十二局集團第二工程有限公司）