高速公路板巖地層隧道塌方處理施工技術

何文斌

摘 要：以都九高速溫泉隧道為工程實例，圍繞隧道塌方處理施工技術進行探討，結合該項目地質構造，確定了以T76s螺旋注漿管棚法進行超前支護，三臺階預留核心土法開挖的施工方法，首先對塌方段進行臨時加固，并對塌方段挖掘的工藝流程重點分析，最后總結了施工注意事項，望其能為相關建設的技術完善帶來幫助。

關鍵詞：板巖地層 隧道塌方 T76s螺旋注漿管棚法

1.工程概況

項目工程為都九高速的溫泉隧道，隧道內部車道形式為雙車道、分離式，左線全長1720m，右線全長1710m。隧道所在地質為元古界清水江組板巖。隧道口的上坡陡峭，低山丘陵較多。隧道區域的結構特征隧道區域的板巖層相對穩定，具有塊狀結構。淺部主要由風化裂隙組成，深部主要由結構性裂縫組成。地質調查后，圍巖中有幾組關節裂縫。表面通常與少量粘性土壤結合，工程中處理流程如圖1。

2.主要施工方法

隧道主要位位于苗嶺東側和雪峰西緣。由于地質構造運動頻繁，導致該區域內的地質條件復雜。隧道的超前支護采用T76s螺旋注漿管棚法，開挖方法主則選擇三臺階預留核心土法，以及軟巖部也可以被機械挖掘或手動挖掘。

3.塌方段臨時加固措施

3.1臨時鋼支撐和注漿加固

對于已經進行支護的區域，主要以架設2B工字鋼支撐和注漿為主，施工過程中的臨時支撐縱向距離選擇為0.5m，其需要876～YK20是緊密地附著到初始混凝土和基礎放置在穩定基巖，以防止塌陷方向工段的進一步發展。

3.2封閉掌面和塌陷口

封閉掌面和塌陷口使用噴射混凝土密封渣體表面。噴射混凝土使用量為30cm。在拱圓的120°范圍內，徑向注漿安裝鋼管的縱向距離為0.5m，間距為1.0m，長度為6m，并且灌漿漿料水泥水玻璃雙液漿。灌漿參數如下：灌漿壓力0.5～1.0MPa；水與水泥設計比例為1：1；水和水玻璃比例上選擇1：0.5；水泥型號使用42.5級普通水泥。波美度：35；模數為2.4。襯砌混凝土是由整體式液壓模板臺車投。注漿過程中。當孔灌漿的最終壓力達到1.0MPa并且灌漿量達到施工期間設計量的95%時，灌漿可以結束。可根據現場灌漿效果調整水灰比和水泥和水玻璃的用量。

4.超前地質預報和監測測量

提前進行地質預測，期間利用C6鉆機進行超前地質鉆孔，并根據具體鉆探結果進行調整，以達到對應的目的。此外，還需加強隧道塌方段的監控量測，量測共布設4個斷面，沉降數據采集頻率為2d/次。通過布點監測拱頂沉降位移，根據檢測結果進行支護調整。監測測量過程中需密切關注周圍的圍巖和初始支護條件，如有異常則反饋信息采取應急措施。在設計允許沉降范圍內，可以采取臨時加固的措施，保障拱腳懸空段圍巖的穩定性。

5.塌方段挖掘方案

采用T76s高強度螺旋注漿管棚法進行超前支護，并采用三臺階預留核心土法進行隧道開挖。

T76S高強度螺旋注漿管棚法具有以下優點：（1）施工周期短，每一個循環T76S螺旋管棚只需3～5d，可有效地加快施工進度；（2）采用全螺紋管體可任意切割及接長，在施工過程中可根據現場施工情況靈活調整鉆進長度，且施工難度小，操作簡單；（3）注漿效果可達到高壓旋噴注漿效果，擴散半徑較大，可改良圍巖，可結合二次高壓劈裂注漿可進一步加固圍巖，加固效率高；（4）其為連續T形螺紋厚壁鋼管，螺紋高度3mm，可與圍巖有效粘結，并形成整體受力。

施工工藝為：

（1）擴挖并預留工作室。預留適當工作空間，自自進式小管棚施作的掌子面起后方約6m范圍內，在一定程度上加大隧洞開挖斷面，要求拱部挑高達到40cm，并展開噴射加筋混凝土施工，所形成的結構厚度以10cm為宜，以便對掌子面形成保護，此項工作應在開挖之前便完成。

（2）施作護拱與導向管。持續進行開挖且到達預定的管棚掌子面后，便需要設置初期支護結構，材料以開孔工字鋼為主，要求其達到φ150mm標準，以隧道軸線為基準進行對稱開孔作業。對開孔進行焊接處理，使其與φ150mm的鋼管達到穩定連接狀態，該材料則發揮出導向管的作用，要求其長度達到1m；做好對導向管與隧道內部間隙的填充工作，確保導向管外傾角不超過3°，具體如圖2所示。

（3）搭建鉆機工作平臺。在掌子面前方回填棄渣并墊高，碾壓密實并使平整，鋪設形成鉆機工作平臺。

（4）器械準備與調試。將鉆機支撐于平臺上，為穩固鉆機，必要時鋪設枕木，用以防止鉆進過程中鉆機發生不均勻下沉、擺動、位移等影響鉆孔質量。調整注漿機的工作狀態，使得注漿機注漿接頭在T76S型自進式小管棚鉆進時能夠快速對接至C6鉆機進行注漿。

（5）管棚鉆進。鉆孔由高孔向低孔依次進行，鉆進過程由測量人員實時監測，控制鉆進精度。鉆進過程同時注漿，每節螺紋鋼管鉆進完成時停泵，工作人員續接連接套管并將下節螺紋管固定于C6鉆機，鉆機調整，進入下一節螺紋鋼管的鉆進并繼續完成注漿，依次施工，直至當下的鉆進孔的管棚全部完成。再次調整鉆機位置，進入下一孔鉆進。T76S型自進式小管棚注漿采用32.5水泥凈漿，水灰比控制為0.5，注漿壓力2MPa。

（6）終孔二次注漿。基于提升注漿效果的目的，應全面保障棚架體系的支護效果，對螺紋鋼管進行鉆進且達到指定深度后，則需要將注漿接頭與自進式小管棚連接起來，此后展開二次高壓注漿施工。

（7）器械撤離與平臺拆除。當做好終孔二次注漿施工后，便意味著管棚主體部分已經完成，此時需要將設備撤離現場，將施工過程中的渣土清理出孔。

6.施工注意事項

（1）開挖應嚴格按照施工方法和設計要求進行。采用機械挖掘或較弱的噴砂處理方法。考慮到部分板巖會突然發生變化，此時板巖的夾層組合又較差，開挖后強度也會迅速降低。此種情況下，小塊體和大塊體掉落的情況可能發生，嚴重時可能引起滑坡。因此，嚴禁在超前支護完成并達到強度之前繼續開挖進尺；在設計上，要求用及時和有效的方式展開初始支撐和二次襯砌工作，避免挖掘面的暴露時間過長。

（2）在挖掘時，在初始支撐和灌漿和固化之后和達到設計強度后，先保留2～3m厚收縮腔用于回填混凝土，再對空腔進行回填，回填填料使用爐渣或珍珠巖。在變形穩定后，再進行二次襯砌；再者，考慮到地下水對板巖的特征影響。在遇到地下水不斷發育的區域，應減少隧道的圍巖等級。

7.結束語

綜上所述，本文在對板巖地質高速公路隧道塌方處理施工技術進行探討時，首先，結合工程概況，對主要的主要施工方法以及對已經進行支護位置的加強處理計劃進行敘述，再根據實際環境，進行臨時鋼支撐和注漿加固、掌面和塌陷口封閉、超前檢測和監測測量工作。最后對塌陷處進行的處理方法和注意事項進行介紹。保證工程的順利實施。

參考文獻：

[1]王云龍，譚忠盛.木寨嶺板巖隧道塌方的結構失穩分析及預防措施研究[J].巖土力學，2012（S2）：263-268.

[2]祁躍海.板巖地質高速公路隧道塌方處理方案[J].黑龍江交通科技，2014（03）：103-104.