青藏線某隧道涌泥的設(shè)計(jì)方案

楊永濤 譚天華

摘 要：文章以青藏線某隧道工程在施工過(guò)程中出現(xiàn)的涌泥病害為例，在對(duì)涌泥狀況進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，就如何安全、有效地對(duì)大量涌水突泥問(wèn)題解決進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，保證了整個(gè)隧道施工和后續(xù)運(yùn)營(yíng)期間的結(jié)構(gòu)安全。

關(guān)鍵詞：隧道施工 突水涌泥 隧道病害

一般情況下，將隧道修建在裂隙發(fā)育的巖體中，遇到有巖溶涌水突泥的不良地質(zhì)現(xiàn)象是一種常見(jiàn)的問(wèn)題。文章在對(duì)過(guò)去隧道內(nèi)涌水突泥問(wèn)題治理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，提出了更適合現(xiàn)代山嶺隧道建設(shè)中涌水區(qū)隧道處泥沙治理的方案和對(duì)策，其設(shè)計(jì)理念一經(jīng)發(fā)布便受到業(yè)內(nèi)媒體和人士的認(rèn)可與關(guān)注。文章的重點(diǎn)是從技術(shù)層面分析總結(jié)巖溶地區(qū)涌泥的不良地質(zhì)災(zāi)害，希望能給同行提供一定的參考和借鑒，并促進(jìn)隧道工程建設(shè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

1.工程概況

某隧道左右線起訖樁號(hào)和長(zhǎng)度分別為ZK3786+740-ZK3788+005、K3786+720-K3788+046和1265m、1326m。此隧道修建在高山峽谷地貌之中，當(dāng)?shù)氐牡匦纹鸱^大，地質(zhì)變化復(fù)雜。隧道內(nèi)中線的高程在1270～4518m之間，最大的高差約248m。塌方位置掌子面的樁號(hào)是K3787+397，在原本的設(shè)計(jì)中，此范圍之內(nèi)的圍巖主要是灰白色的中風(fēng)化花崗巖，相比于其他巖石具有較硬的巖質(zhì)，自穩(wěn)性一般，但巖體節(jié)理裂隙發(fā)育較成熟，具有明顯的破碎。因此，若沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)有效的支護(hù)，隧道拱部位置便會(huì)出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)坍塌。

2.涌泥狀況

該隧道進(jìn)口右線掌子面K3787+397段初支于2018年11月21日完成施工，隨后在挖掘機(jī)作業(yè)時(shí)，拱頂右側(cè)部分區(qū)域出現(xiàn)滑塌，而且有松散、無(wú)膠結(jié)力的泥塊和石塊從上方巖體處塌落，在地面區(qū)域形成堆積，造成已完成施工的初支未出現(xiàn)牽引變形的狀況。此處塌落的石塊和泥塊向外堆積延伸形成錐形，新廠出現(xiàn)少量滲水和積水。同月25日，在掘進(jìn)作業(yè)未持續(xù)進(jìn)行的情況下，掌子面從拱頂及左側(cè)均流出泥石流質(zhì)的飽和地下水和碎石土，在掌子面的前方堆積形成錐形，且不間斷流出，同時(shí)，掌子面位置多處都有小股水流出。圖1是2018年12月3日掌子面拱頂左側(cè)突發(fā)的涌泥示意圖，其中夾雜有大量的碎石，并不間斷地從拱頂流出。

3.設(shè)計(jì)方案

3.1原始方案

在原始方案設(shè)計(jì)中，該隧道進(jìn)口右線掌子面K3787+397的區(qū)段屬于緊急停車帶的IV級(jí)支護(hù)。Φ42mm超前注漿導(dǎo)管支護(hù)，長(zhǎng)度為4.5m，環(huán)向間距35cm，角度為10°～15°，每環(huán)41根；使用標(biāo)準(zhǔn)為φ8mm鋼筋、間距為 20×20cm的鋼筋網(wǎng)片；118工字鋼的間距控制為100cm；混凝土的設(shè)計(jì)噴射厚度為24cm；徑向采用φ22mm的砂漿錨桿，長(zhǎng)度為3.5m，間距為100×100cm；每榀拱架鎖腳采用長(zhǎng)度3.5m的φ22mm型鎖腳錨桿，共8根；采用規(guī)格為C35的鋼筋混凝土完成厚度50cm的二次襯砌。3.2處置方案

（1）需要對(duì)樁號(hào)K3787 + 397 -K3787 + 407 段落按照處置方案進(jìn)行帷幕注漿加固處理，以下是具體的實(shí)施措施：

①對(duì)于距離掌子面較遠(yuǎn)且不會(huì)對(duì)整體淤泥堆積產(chǎn)生影響的區(qū)域，首先要進(jìn)行徹底清理，然后再按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求逐漸向掌子面方向進(jìn)行石塊回填，并且完成此部分內(nèi)淤泥擠密的置換。

②實(shí)施止?jié){墻。通常情況下，止?jié){墻的施工需要分兩個(gè)部分才能完成。厚度為1.5m、規(guī)格為C25的混凝土是上部止?jié){墻使用材料的標(biāo)準(zhǔn)，在拱頂往下約4.5m的位置，同時(shí)，止?jié){墻和周圍初支兩排長(zhǎng)度為1m的Φ22mm砂漿錨桿進(jìn)行交錯(cuò)固定；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，下部的止?jié){墻需要從掌子面在洞口方向5m的位置開(kāi)始向下施工直到基巖，下部止?jié){墻的厚度設(shè)計(jì)為1.5m，同時(shí)，止?jié){墻和周圍初支兩排1m的Φ22mm砂漿錨桿交錯(cuò)固定，借助兩排長(zhǎng)度為1.5m的Φ22mm砂漿錨桿對(duì)下部的止?jié){墻和下部基巖完成交錯(cuò)固定，但需要將規(guī)格為C20、厚度為30cm的混凝土灌注在兩個(gè)止?jié){墻中間用作封閉；

③對(duì)上部止?jié){墻下方位置采用寬度為2m的片狀或塊狀石頭進(jìn)行擠密處理，與此同時(shí)，在中部6m的范圍內(nèi)借助規(guī)格為Φ42mm的注漿小導(dǎo)管進(jìn)行擠密注漿加固，當(dāng)然還需要在兩個(gè)止?jié){墻中部混凝土鋪底下方的位置采用厚度為1m的片狀或塊狀石頭進(jìn)行擠密處理；

④采用規(guī)格為Φ89mm×6mm的鋼管進(jìn)行帷幕注漿施工，上部滿墻都需要施工，但需要注意，其長(zhǎng)度應(yīng)為16.5m且向外向上各偏10°；下部則只需要在兩側(cè)進(jìn)行施工，但需要向外偏10°；

⑤待注漿固結(jié)中泄水孔反應(yīng)前方固結(jié)效果較好，且沒(méi)有稀泥及大量水流出時(shí)，分臺(tái)階向前開(kāi)挖掘進(jìn)；

⑥水玻璃-水泥雙液漿是本工程要求的注漿漿液。此漿液中采用型號(hào)為425的普通硅酸鹽水泥，水玻璃的濃度為35Be，模數(shù)需保持在2.6～2.8之間，拌和過(guò)程中需要將水灰比W/C控制在0.6～1.1。在整個(gè)施工過(guò)程中，注漿壓力需保持在1.5～3.0MPa，但實(shí)際的注漿壓力和漿液配合比仍需要按照現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行確定。

（2）對(duì)樁號(hào)K3787 + 397 - K3787+ 407 的段落按照處置方案進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)加強(qiáng)處理。以下是具體的實(shí)施措施：

①按照CD法進(jìn)行施工，在最大程度上保證施工的安全；

②122b型鋼是初支拱架的基本材料，20cm×20cm是雙層鋼筋網(wǎng)片的標(biāo)準(zhǔn)大小，50cm是其標(biāo)準(zhǔn)的縱向間距，28cm是改進(jìn)方案中混凝土的噴射厚度；

③使用4.5m、長(zhǎng)Φ42mm的注漿小導(dǎo)管徑向加固系統(tǒng)錨桿，但需要呈梅花狀布置并將間距保持在100×100cm，系統(tǒng)注漿的小導(dǎo)管需要緊跟掌子面進(jìn)行施工，施工過(guò)程中需要對(duì)注漿情況做好實(shí)時(shí)記錄并拍攝相關(guān)影像；

④厚度為60cm的C35型鋼筋混凝土是施工過(guò)程中二襯的材料標(biāo)準(zhǔn)；

⑤其他的施工標(biāo)準(zhǔn)及要求、相關(guān)工程的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和工程量詳細(xì)參照變更圖紙完成；

⑥在對(duì)初支進(jìn)行施工時(shí)，如果有明顯的空腔存在于開(kāi)挖線的外側(cè)，必須將注漿孔進(jìn)行預(yù)留，待所有的初支施工完成、狀態(tài)穩(wěn)定達(dá)到相關(guān)要求后，再采用厚度為1.5m的C25型混凝土和厚度在1.5～5m的輕質(zhì)砂完成進(jìn)行回填作業(yè)。根據(jù)此工程的實(shí)際，需要預(yù)留出至少3根注漿孔，一根需要伸長(zhǎng)至塌腔的頂部位置，用來(lái)進(jìn)行注漿或者在吹砂的過(guò)程中完成排氣，另外兩根則用于吹砂和壓漿，但3根注漿孔管口末端都需要超過(guò)吹砂過(guò)壓漿的厚度；

⑦在進(jìn)行二襯施工之前，要先完成塌腔區(qū)的雷達(dá)檢測(cè)，此目的是保證塌腔按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。

3.3施工注意事項(xiàng)

（1）嚴(yán)格按照CD法施工，做好超前導(dǎo)管施工、鎖腳錨桿以及系統(tǒng)注漿小導(dǎo)管施工，并且確保拱架的兩側(cè)拱腳落在實(shí)處，不得懸空或處在松散堆積體上；

（2）根據(jù)監(jiān)控量測(cè)資料，必要時(shí)，可采用背拱或增加臨時(shí)支撐等措施，防止初支下沉變形；

（3）在初支施工完畢并穩(wěn)定后，再逐步拆除中隔墻，拆除過(guò)程應(yīng)分段拆除并且加強(qiáng)量測(cè)，確保結(jié)構(gòu)安全；

（4）在施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)防排水措施，在有條件的情況下，應(yīng)在初支與圍巖之間埋設(shè)環(huán)向排水半管，并且在初支施工完畢后，在初支表面布設(shè)環(huán)向排水半管，半管內(nèi)側(cè)應(yīng)打孔至巖體內(nèi)部，便于水路疏通，環(huán)向排水半管必須與縱向排水管相接；

（5）施工過(guò)程中應(yīng)做好各個(gè)工序的影像資料留存；

（6）現(xiàn)場(chǎng)采取必要措施防止新的突泥沖出掌子面，確保正在施工人員的安全；

（7）控制現(xiàn)場(chǎng)施工人數(shù)，并且派駐專人輪流值班，監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)施工的安全，并讓安全員全程旁站，若發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)撤離施工人員。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于工程施工而言，治理不良水文地質(zhì)條件造成的隧道涌泥是一項(xiàng)復(fù)雜、長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程。本工程建設(shè)單位以多次會(huì)議決議為基礎(chǔ)，探討出一系列的治理措施并穩(wěn)步推進(jìn)其實(shí)施，經(jīng)過(guò)多次嘗試后確定了最終方案，為今后類似的工程項(xiàng)目建設(shè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持和參考。

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