黃土隧道塌方處理施工技術(shù)

魏 健

(甘肅順達(dá)路橋建設(shè)有限公司，甘肅 蘭州 730000)

1 工程概況

某黃土隧道出口端右洞右導(dǎo)坑施工至掌子面樁號(hào)K101+464，其他導(dǎo)坑掌子面樁號(hào)見(jiàn)下圖，累計(jì)進(jìn)尺102 m。換拱施工至K101+494斷面，完成拱頂段工字鋼拆除工作后，現(xiàn)場(chǎng)施工人員開(kāi)始鑿除右導(dǎo)拱腰部分工字鋼，此時(shí)拱頂部分開(kāi)始出現(xiàn)掉渣，隨后塌方工況不斷加劇，持續(xù)約10多分鐘，最終塌方貫通至地表，導(dǎo)致隧道右洞地表出現(xiàn)塌坑，塌坑尺寸約16 m×16 m×6 m，且周圍發(fā)現(xiàn)5條裂縫，另有2條老裂縫，初步估算此次塌方量約1 500 m3。

2 隧道深孔注漿方案

2.1 深孔注漿

(1)注漿加固和止水帷幕孔注漿

注漿加固和止水帷幕孔注漿的加固范圍為K162+450～+515，共計(jì)348個(gè)孔。位置為隧道兩側(cè)，在距離隧道邊墻外1.0 m處設(shè)第一排，向外0.5 m間距設(shè)置第二排，兩排鉆孔縱向沿線路方向間距均為0.75 m，兩排注漿孔呈梅花狀布置。

(2)注漿加固一區(qū)

本加固區(qū)位置為隧道右線YK162+450～+464，除注漿加固和止水帷幕孔以外，孔橫向間距為1.5 m，沿線路走向縱向間距為1.5 m，呈梅花狀布置，共計(jì)208孔。

(3)注漿加固二區(qū)

本加固區(qū)位置為隧道右線YK162+464～+478，除注漿加固和止水帷幕孔以外，孔橫向間距為1.5 m，沿線路走向縱向間距為1.5 m，呈梅花狀布置，共計(jì)210孔。

(4)注漿加固三區(qū)

本加固區(qū)位置為隧道右線K162+478～+489.5、K162+492.5～+515，除注漿加固和止水帷幕孔以外，孔橫向間距為1.0 m，沿線路走向縱向間距為1.5 m，呈梅花狀布置，共計(jì)719孔。

(5)注漿加固四區(qū)

本加固區(qū)位置為隧道右線K162+489.5～+492.5，除注漿加固和止水帷幕孔以外，孔橫向間距為1.0 m，沿線路走向縱向間距為1.5 m，呈梅花狀布置，共計(jì)87孔。

2.2 地表排水

施工期間設(shè)置一條環(huán)向排水溝，該排水溝根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形修筑，以確保地表排水暢通。待地表注漿完成并整平場(chǎng)地后，完善地表排水、截水體系，以防止地表水下滲。地表水溝采取截水溝尺寸為0.6 m×0.6 m，長(zhǎng)約300 m，采用M7.5漿砌片石砌筑。

2.3 施工便道

由于洞頂?shù)匦屋^為復(fù)雜、植被發(fā)育，需要修筑施工便道，便道以清表浮土、場(chǎng)地平整、壓實(shí)為主，便道寬約6 m，長(zhǎng)約1 000 m。

2.4 地表綠化

施工階段由于開(kāi)辟施工便道和施工場(chǎng)地，對(duì)地表植被破壞嚴(yán)重。施工完成后，需進(jìn)行地表復(fù)綠，復(fù)綠面積約5 556 m2。

3 地表注漿工程工藝

3.1 鉆孔工藝

本工程采用地質(zhì)鉆和潛孔鉆兩種成功工藝。其中地質(zhì)鉆采用跟管鉆進(jìn)或水泥漿護(hù)壁的鉆孔方法，在強(qiáng)風(fēng)化破碎巖層中采用二次成孔的方法；潛孔鉆采用二次成孔的方法鉆孔。

注漿孔深度30～50 m，孔深大，鉆孔終孔直徑φ108，開(kāi)孔直徑根據(jù)具體孔深確定。鉆孔深度應(yīng)根據(jù)鉆孔位置和洞體位置，精確計(jì)算，并在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量嚴(yán)格控制。

3.2 鋼花管加工

控制注漿段在孔底注漿區(qū)。采用直徑為76 mm，壁厚為6 mm的無(wú)縫鋼管進(jìn)行注漿，注漿孔分布在鋼管的四周，并且在管頂6 cm下的位置布置直徑為8 mm的孔眼，并且采用專業(yè)的膠帶進(jìn)行密封。鋼管的外壁采用鋼絲進(jìn)行除銹，確保鋼管的清潔，滿足與水泥的粘結(jié)力。并且采用直徑60 mm，壁厚為4.5 mm的鋼管套人到直徑76 mm的鋼管中，在連接處進(jìn)行焊接。

(2)常壓注漿段在孔底注漿區(qū)以上至孔頂，采用Φ50 mm×4.5 mm的普通鋼管，鋼管連接采用Φ60×4.5 mm的無(wú)縫鋼管套接，將Φ50插入Φ60 mm內(nèi)，環(huán)縫處焊接，接頭鋼管長(zhǎng)度120 mm。控制注漿段與常用注漿段采用采用Φ60×4.5 mm的鋼管套接，環(huán)縫處焊接。

(3)底部及頂部加工。對(duì)于鋼管的底部，采用厚度為5 mm的鋼板進(jìn)行焊接，確保焊接后的密實(shí)度。在頂部對(duì)稱焊接兩個(gè)直徑為14 mm的螺母。

(4)鋼管對(duì)中。為了確保鋼管的位置居中，應(yīng)該確保密封膠帶不被損壞，并且間隔2～3 m 的位置安裝一個(gè)對(duì)中架，方便對(duì)中。

3.3 注漿工藝

注漿順序遵循2個(gè)原則：一是，“先外后里”的原則，即從注漿區(qū)外圈鉆孔開(kāi)始，逐排向里推進(jìn)；二是，“跳孔注漿”的原則，即隔2孔注漿1孔的原則。嚴(yán)禁在洞頂某一區(qū)集中注漿。

(1)一次常壓注漿

①制漿。采用水泥配置水泥漿，對(duì)于水灰比應(yīng)該控制在0.45～0.5之間，采用攪拌設(shè)備對(duì)其進(jìn)行充分的攪拌，攪拌充分并過(guò)濾后倒入到泥漿池中，并且還要對(duì)其進(jìn)行攪動(dòng)，避免沉淀離析。

②注漿。注漿塑料管應(yīng)該固定在鋼管內(nèi)，與鋼管一起進(jìn)入到孔中，并且深入到孔底。從孔底向上反復(fù)壓漿，將孔底的水或泥漿壓出來(lái)，至孔口返出正常的水泥漿液。注漿設(shè)備采用灌漿泵，從注漿泵到孔口用內(nèi)徑φ20 mm的高壓液壓軟管輸送漿液。注意控制流量，防止堵塞管路。

③注漿量及注漿壓力。一次注漿為常壓，當(dāng)孔口返出正常漿液時(shí)即停止，如果出現(xiàn)漿液凝固收縮回落到孔口以下，要及時(shí)粘土填平。

一次常壓注漿原則上注滿為止，若出現(xiàn)不能注滿等異常情況，以設(shè)計(jì)注漿量為上限，超過(guò)設(shè)計(jì)注漿量即停止注漿。現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)注漿異常等現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員反映情況。

(2)二次劈裂注漿

①配合比。二次注漿水灰比為0.7～0.9，現(xiàn)場(chǎng)拌制應(yīng)過(guò)秤計(jì)量，準(zhǔn)確配比。

②注漿量和注漿壓力。二次注漿采用間歇式注漿，一般一孔分4～5次完成注漿。注漿壓力0.5～3 MPa(管口)。二次劈裂注漿時(shí)原則上注滿為止，若不能注滿，采用間歇注漿的方式，最終總量超過(guò)設(shè)計(jì)注漿量的3倍即停止注漿。現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)注漿異常等現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員反映情況。

③注漿時(shí)間。二次注漿為劈裂注漿，采用間歇式注漿，間歇時(shí)間為2～4 h，當(dāng)注漿孔填滿漿液或不易進(jìn)漿時(shí)停止注漿。由于深部水泥漿體凝固時(shí)間較慢，應(yīng)盡量加大注漿間隔時(shí)間，一次注漿后間隔12～24 h進(jìn)行二次注漿。

(3)注漿參數(shù)

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果：一次常壓注漿水泥∶水(質(zhì)量比)=1∶(0.45～0.5)，壓力0.3～0.5 MPa，每孔的注漿量為鉆孔體積的2～3倍。二次劈裂注漿水泥∶水=1∶(0.6～0.8)，終壓2～3 MPa，每延米平均漿液量約為0.25～0.3 m3，由于注漿段地層巖性復(fù)雜，最終發(fā)生注漿量以現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)為準(zhǔn)。一、二次注漿間隔時(shí)間、注漿壓力、注漿量，特別是控制注漿的操作方法需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況綜合確定。

4 結(jié) 語(yǔ)

該黃土隧道塌方出現(xiàn)后，沒(méi)有人員傷亡，并及時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)的處理，確保了后續(xù)的順利施工，同時(shí)，為類型項(xiàng)目的塌方處理積累的經(jīng)驗(yàn)。