淺析隧道塌方處理技術(shù)

紀(jì) 軍

（中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司，云南 昆明 650100）

1 工程概況

寸石隧道分為左右兩洞，左洞長(zhǎng)2992m，樁號(hào)為：ZK25＋663～ZK28＋655；右洞長(zhǎng)2995m，樁號(hào)為：K25＋670～K28＋665。隧道設(shè)置為基本平行的雙洞，隧道凈距從18.5m 逐步過(guò)渡到24m。隧道穿越位于雪峰山山脈的國(guó)營(yíng)岱山林場(chǎng)，對(duì)隧道有影響的斷層主要為財(cái)溪-財(cái)宏塘壓性斷層，該斷層整體走向北東至南向西，傾向北西。在隧道勘察區(qū)走廊帶內(nèi)，該斷層主要穿越了泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組砂巖、石英砂巖地層。該壓性斷層發(fā)育多條次生斷裂，在K25＋760 附近與路線(xiàn)大角度相交，對(duì)寸石隧道進(jìn)口段影響較大。

2 塌方描述

受斷層影響，寸石隧道在ZK25＋782～ZK25＋805 段發(fā)生圍巖變形，初期支護(hù)侵限故未施工襯砌，該段里襯仰拱已經(jīng)施工，二次襯砌已跳槽至大里程方向施工4模，該段ZK25＋794-801 在處理侵限初支時(shí)洞內(nèi)發(fā)生涌泥現(xiàn)象，涌泥段圍巖無(wú)自穩(wěn)能力，對(duì)涌泥段緊急封閉隔離，并對(duì)外部情況進(jìn)行觀察，涌泥約5000m3，地表出現(xiàn)面積約800m2漏斗形塌坑。洞內(nèi)初支受涌泥影響，多處初期支護(hù)開(kāi)裂變形，涌泥處日均用水量約2000m3。

造成本次塌方的原因歸納為：該段里襯附近有一條較大規(guī)模的斷層與隧道大角度相交，從塌體表面情況觀察為塑粉質(zhì)黏土、碎石（含塊石、角礫），松散結(jié)構(gòu)，其結(jié)合力主要依靠砂粒之間的摩擦力，在地下水的作用下穩(wěn)定性極差。

地表延線(xiàn)路方向有一條山水沖刷的水溝，周邊水系地下水豐富，局部存在水囊，當(dāng)?shù)卮迕耧嬘盟勺运淼郎戏饺郏淼朗┕み^(guò)程中破壞原有自然水系，按原設(shè)計(jì)施工初支后，圍巖持續(xù)變形導(dǎo)致初支侵限，二襯厚度不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在換拱施工中初支出現(xiàn)股狀涌水，出水量2000m3/d，因突水涌泥造成塌方松散結(jié)構(gòu)遇水后，穩(wěn)定性極差，在換拱過(guò)程中發(fā)生坍塌。

3 塌方處加固處理

3.1 已塌方土方

已塌方土方暫不清除，為防止土層再次坍塌，對(duì)ZK25＋782～794 段洞內(nèi)土體表面采用20cm 厚C20 噴射混凝土封閉固結(jié)；采用單根長(zhǎng)6m、壁厚3.5mmФ42 注漿導(dǎo)管，縱向水平夾角-60°、縱橫向間距0.5m×0.5m 梅花形布置對(duì)土體進(jìn)行注漿固結(jié)松散土體，漿液采用對(duì)堵水效果較好的水泥水玻璃漿，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)研究漿液比例定位水泥：水：水玻璃＝1：1：0.75，注漿壓力1～2MPa，鋼管尾端預(yù)留1m 止?jié){段，采用閥管注漿。

3.2 隧道地表地處沖溝

隧道地表地處沖溝，K25＋828 處有1 個(gè)10m3應(yīng)用水蓄水池，蓄水池上方有2個(gè)泉眼，右側(cè)泉眼受塌坑影響已干涸，根據(jù)地表匯水面大，塌坑面積大等特點(diǎn)，對(duì)地表塌坑處用沙袋環(huán)向堆碼一條截水溝，確保地表水無(wú)法倒灌至塌坑，沖溝內(nèi)排水通暢，塌坑壁視為不穩(wěn)定，考慮作業(yè)人員安全因素不在側(cè)壁施工錨桿，只進(jìn)行噴射15cm 厚C20 混凝土穩(wěn)定地表塌坑側(cè)壁。塌坑采用防水布臨時(shí)覆蓋，防止雨水進(jìn)入塌坑，造成二次塌方[1]。

3.3 ZK25+782～794 段

ZK25＋782～794 段沿隧道輪廓線(xiàn)采用Ф42 注漿小導(dǎo)管徑向加固，小導(dǎo)管單根長(zhǎng)4.5m，縱環(huán)向間距1.0m×1.0m 梅花形布置、注水泥水玻璃漿雙液漿。注漿前采用3 根9m 長(zhǎng)Ф108 鋼管插入ZK25＋794 對(duì)土體進(jìn)行排水導(dǎo)流。

3.4 洞內(nèi)ZK25+730～805 段

洞內(nèi)ZK25＋730～805（已可知涌泥位置）段涌泥由ZK25＋730 進(jìn)行分段向大里程進(jìn)行清理，分段清理一次≤5m，分左右半幅依次清理，回填片石反壓堆載。為保證施工安全，清理到ZK25＋794 段暫停清理，對(duì)ZK25＋794 段至大里程方向涌泥在處治塌方過(guò)程中分臺(tái)階逐步清理。

3.5 ZK25+788-808 段

ZK25＋788-808 拱部施工一環(huán)長(zhǎng)管棚，分臺(tái)階進(jìn)行導(dǎo)向墻開(kāi)挖，并逐級(jí)防護(hù)，導(dǎo)向墻在洞內(nèi)施工沿原有初支面設(shè)置，管棚采用Ф108 鋼花管，單根長(zhǎng)20m，共31 根。對(duì)開(kāi)挖完成的土體采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。

3.6 初支換拱

預(yù)加固完成后，換拱逐段進(jìn)行，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法分部施工（工18 型鋼鋼架，ZK25＋790.8～794 拱架間距0.4m。ZK25＋794～801 拱架間距0.5m），即在原設(shè)計(jì)初支拱架之間先開(kāi)槽至設(shè)計(jì)斷面位置，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片，施做系統(tǒng)錨桿，安裝工18 工字鋼，施做超前小導(dǎo)管，鎖腳錨管，噴射砼至設(shè)計(jì)厚度，完成該循環(huán)初支換拱，具體步驟如下：

（1）開(kāi)挖側(cè)壁導(dǎo)坑，施作①部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時(shí)支護(hù)（即初噴混凝土，鋪設(shè)Ф8 鋼筋網(wǎng)片，架立邊墻鋼架、臨時(shí)側(cè)壁鋼架、設(shè)鎖腳錨管，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度）。開(kāi)挖側(cè)壁導(dǎo)坑前采用Ф42 注漿小導(dǎo)管作為側(cè)壁的超前支護(hù)，采用人工配合機(jī)械施工的方式在原侵限兩榀拱架間破碎初支砼、開(kāi)槽，測(cè)量放線(xiàn)標(biāo)注出拱架位置。開(kāi)挖斷面采用C20 噴射砼初噴后，掛設(shè)Φ8 鋼筋網(wǎng)片；徑向采用Ф42注漿小導(dǎo)管，單根長(zhǎng)4.5m 縱環(huán)向間距1.0×1.0m 聯(lián)合支護(hù)。安裝型鋼拱架：先安裝墻部，后安裝拱部，拱架不能坐立在虛渣之上。每榀節(jié)點(diǎn)處采用4 根單根長(zhǎng)4.5m，Ф42 注漿鎖腳小導(dǎo)管，25cm 噴射C20 混凝土。

（2）待滯后一部一段距離后開(kāi)挖②部，按①部施工方法施工②部初期支護(hù)及導(dǎo)坑側(cè)壁支護(hù)。開(kāi)挖③部，開(kāi)挖斷面采用C20 噴射砼初噴后，掛設(shè)Φ8 鋼筋網(wǎng)片，規(guī)格尺寸20cm×20cm；徑向采用Ф42 注漿小導(dǎo)管，單根長(zhǎng)6m 縱環(huán)向間距0.4×0.4m 聯(lián)合支護(hù)。安裝型鋼拱架。

（3）按臺(tái)階法開(kāi)挖④部，清理核心土。⑤部⑥部按照1 部施工方法進(jìn)行施工，側(cè)壁拱架與仰拱混凝土間采用噴張螺栓將拱架墊板與仰拱混凝土進(jìn)行固定。待⑤部⑥部施工完成后開(kāi)挖⑦部土方，將塌方處完畢通過(guò)封閉后逐榀拆除臨時(shí)拱架。

（4）侵限段嵌拱完成后，拆除原侵限拱架，對(duì)圍巖進(jìn)行部分?jǐn)U挖，斷面尺寸滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后按照上述工序完成該循環(huán)初支換拱。

（5）5ZK25＋788-808 因大管棚在洞內(nèi)施工，且處于塌方地段無(wú)法施工擴(kuò)大洞室，造成部分拱架無(wú)法一次安裝到設(shè)計(jì)斷面。將塌方段處理完成后對(duì)，ZK25＋799～787 施工一環(huán)長(zhǎng)管棚，長(zhǎng)管棚單根長(zhǎng)12m，共31 根。對(duì)初支ZK25＋797～790段依照以上施工工序二次換拱。

（6）換拱時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)初支的監(jiān)控量測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常立即停止施工，查找分析原因。待換拱完成后，圍巖數(shù)據(jù)穩(wěn)定后拆除大管棚導(dǎo)向墻。

（7）ZK25＋782～805 段襯砌采用C40 鋼筋混凝土。由于本段滲水量較大，為防止二襯滲水，環(huán)向排水管每2m 掛一環(huán)，環(huán)向排水管接到縱向排水管。

（8）在二次襯砌達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，用土回填地表塌坑并拍實(shí)[2]。

4 結(jié)束語(yǔ)

隧道處理塌方是一項(xiàng)極其危險(xiǎn)而又發(fā)雜繁瑣的作業(yè)，處理方法多種多樣，需要根據(jù)塌方的規(guī)模、部位等具體情況而定。通過(guò)上述處理措施，該項(xiàng)工程取得了良好的處理效果，可為今后類(lèi)似工程提供借鑒。