突泥處治綜合措施在歇馬隧道施工中的應用

胡明健

（重慶華興工程咨詢有限公司，重慶 400010）

1 工程概況

歇馬隧道為重慶市“五橫、六縱、一環、七聯絡”快速路系統中“一橫線”的控制性工程。隧道全長4200 m，隧道頂板最大埋深約392.00 m，屬深埋特長隧道。隧道設計為分離式雙洞單向三車道行駛隧道，兩洞相距26.23～64.11 m。隧道開挖洞寬約14.50 m，高約9.60 m。歇馬隧道橫穿的中梁山是以觀音峽背斜軸部隆起為主體的“背斜脊狀山”。山體兩側坡角30°～40°，局部較陡，達 60°。因溶蝕作用影響，形成劉家槽和窯灣2條巖溶槽谷，呈“一山兩槽三嶺”形態。YK 8+988—YK 9+371段處于中梁山槽谷底部永寧寺村地界，主要巖性為灰巖、角礫狀灰巖、白云質巖和頁巖。巖溶發育區，地表多見落水澗、溶蝕洼地。在開挖嘉陵江、雷口坡地層的過程中，發現地下水豐富，巖體較破碎，溶蝕現象嚴重。

2 突泥發生經過及原因分析

2.1 發生經過

2015年11月6日22：10，歇馬隧道出口（蔡家端）右線掌子面上臺階施工至樁號YK 9+009時，已基本完成初期支護的YK 9+011處的上臺階底部，距隧道中線約2 m的右側發生突泥。突泥呈黃色，黏性較高，隨地下水呈股狀涌出地面。自12月7日05：15起，該處涌泥量、涌泥速度呈上升趨勢，并以間歇性增大為主；同日07：30左右，突泥速度陡增，達500 m3/h，并在上臺階范圍內（縱向約100 m長）堆積，深度達 1.5 m。

2.2 原因分析

1）該處隧道埋深約200 m，處于嘉陵江地層2段與3段的接觸帶，巖層傾角約60°，巖體裂隙較發育，圍巖較破碎。

2）該段處于中梁山槽谷底部永寧寺村地界，地表多見落水洞及多個大型水塘，人口密度較大；同時，根據地勘報告揭示，在掌子面前方30 m左右的隧道拱頂上方約110 m處，判識存在 WT 15物探異常區，該區域巖溶發育區、溶蝕現象嚴重（見圖1）。

圖1 突泥點前方WT 15異常區位置示意

3）突泥點發生爆發式噴涌，突泥量由300 m3/h猛增到500 m3/h，說明隧道周邊一定范圍內存在較大型溶洞或多座溶洞形成的串珠型溶洞區。

3 突泥處治綜合措施

3.1 封閉突泥點，防止險情擴大及次生災害發生

突泥發生后立即啟動應急預案，采取臨時抑制涌泥量和有序疏排相結合的處治原則組織搶險。對突泥點采用2 m厚C 20混凝土進行臨時封閉，抑制涌泥量進一步擴大。待突泥量減少后，在突泥點周圍采用袋裝水泥及石渣堆碼成1.5 m×2.0 m（高×寬）的圍堰，將涌出物引至一側，并設置排泥溝，便于集中抽排，再進行清淤。同時在掌子面迅速建立臨時工作平臺，為下一步搶險工作創造施工條件。

3.2 做好超前預報，探查突泥點毗鄰區域地質情況

在對地表（地下）水文監測的同時，對隧道周邊，特別是右洞YK 9+009—YK 9+020的已完成初支段，利用徑向鉆探勘察（鉆孔深10 m，間距2 m×2 m，梅花形布設）和地質雷達，進行徑向地層掃描和探測，查明巖溶、管道的發育、分布情況，排除次生災害的可能性，防止出現“關門事故”（見圖2）。超前預報所收集的可靠數據，為編制突泥處治方案奠定基礎。

圖2 巖溶、管道分布情況

3.3 澆筑止漿墻

為防止突泥險情繼續擴大，避免大量引排泥水引起地表塌陷等次生災害，并為掌子面注漿加固提供必要條件，決定在上臺階掌子面設置1道5.5 m×6.0 m的C 20混凝土止漿墻。止漿墻分3層澆筑完成（見圖3）。在突泥點安裝2根φ200mm鋼管作為臨時泄水通道，疏排降壓。

3.4 加強鄰近突泥點洞段的初期支護

為增強突泥點鄰近洞段洞室抵抗變形的能力，決定對已完成初期支護的 YK 9+009—YK 9+020段進行加固處理：①為每榀鋼架處各增設2組鎖腳錨管（φ42mm小導管），每組2根，每根長4 m；②在上臺階拱墻范圍設置噴錨加強支護，采用φ42mm徑向小導管（單根長4 m），間距1 m×1 m梅花形布設，鋼筋網采用φ12，網格間距 20 cm×20 cm，噴射C 25混凝土厚10 cm；③小導管注漿采用雙液漿，確保注漿效果滿足設計要求。

圖3 混凝土止漿墻

3.5 加強監控量測，掌握洞室變形趨勢

突泥險情發生后在 YK 9+010、020、030三個斷面布設觀測點，對圍巖變形進行24 h不間斷觀測。通過對所收集的監測數據進行綜合分析，截至12月3日洞室圍巖變形已趨于穩定。

3.6 掌子面注漿加固

為有效填充突泥形成的空穴巖溶腔體、封閉突泥流動路徑、固結松散巖石（屑），決定對止漿墻周邊采用全環超前預注漿的方式進行加固，同時對YK 9+011突泥點進行補強注漿。環向注漿孔間距2.5 m，外插角 3°～5°（止漿墻澆筑前根據注漿孔的布置位置預留φ108mm×6mm的無縫鋼管，長度與止漿墻厚度一致）；YK 9+011突泥點補強注漿孔間距2 m×2 m。注漿孔孔徑φ90mm，孔深20 m，注漿管采用φ76mm×5.5mm無縫鋼管，長20 m。

注漿材料以普通水泥單液漿為主；在注漿過程中當長時間注漿壓力不上升時，采用快硬硫鋁酸鹽控制漿液擴散范圍。注漿初始壓力為測量水壓 +（1.5～2.0）MPa，注漿終壓4～6 MPa；注漿結束標準為10 L/min。

3.7 縮短循環進尺和鋼拱架間距，確保施工安全

為確保施工安全，縮短圍巖開挖后的暴露時間，提高支護結構的強度和穩定性，在突泥點后續洞段開挖過程中，采用三臺階七步流水法開挖施工。上臺階開挖循環進尺按一榀拱架控制；將拱墻部位的格柵鋼架調整為工20 b鋼拱架，環向間距由100 cm縮短為 60 cm。同時環向設置 45根、間距2.4 m、長4 m的φ42mm小導管進行超前注漿支護。

4 效果評價

4.1 注漿效果評價

注漿結束后，在疑似薄弱部位布設7個檢查孔，利用管道檢測儀進行孔內攝像。從孔內成像可發現，孔壁完整，無涌水、涌砂、涌泥，巖層裂隙被漿脈填充，自穩定性強。

經開挖檢查，漿液在圍巖裂隙中充填飽滿，在隧道輪廓線以外形成一定厚度的加固圈，具有一定的強度，確保了隧道施工及結構安全。

4.2 突泥處治效果評價

右線YK9+009處的突泥處治歷時20余 d，經過后期長期觀測，未發現其他不良情況，右線后續洞段開挖施工中再未發生突泥及其次生災害。左線隧道ZK9+039—ZK9+078段采取上述措施進行預防處理后，亦未發生突泥災害，表明上述突泥處治措施符合預期目標且行之有效。

5 結語

1）根據隧道施工中可能遇到的災害類型，制定有針對性的應急預案，方可降低災害損失。

2）采取多種手段做好超前預報、加強監控量測并采取有效的封堵措施，優化開挖方式及支護措施是治理此種災害的重要手段。

3）對于城市隧道，特別是洞頂為居民區時，出現突泥應及時處冶，否則會引發地表塌陷等次生災害，對人民生命、財產造成傷害。

4）根據地質條件變化，及時調整施工方案，防止發生次生災害，確保隧道施工安全。

參考文獻：

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