胡仕濤

(中鐵十五局集團有限公司，河南 洛陽 471002)

0 引言

觀音嶺隧道設計為分離式隧道，按照新奧法設計與施工。左線起訖樁號為ZK127+065～ZK130+198全長3133 m，右線起訖樁號為K127+099～K130+202全長3103 m。隧道巖性以砂巖、板巖為主，洞口分布有灰?guī)r;地下水較發(fā)育，主要為第四系覆蓋層內孔隙水和基巖裂隙水。隧道采取雙向掘進，出口左線施工至ZK130+042掌子面時(原設計該段地質為強風化泥灰?guī)r，埋深30 m)，上斷面圍巖在右側拱部135°以上出現(xiàn)較松散泥砂質碎石土，為防止坍塌，隨及采取噴射砼封閉掌子面后進行后續(xù)施工。當下斷面及仰拱施工至ZK130+060時，因強降雨導致掌子面核心土上部開裂，右側拱部出現(xiàn)流水而產生流塌，塌孔直徑約80 cm，流塌物主要為泥質粉砂巖。因地表滲水較大，流動性很強，現(xiàn)場無法進行施工封閉，致使地表產生周邊直徑約15 m、深約3 m的陷坑。洞內流塌物堆積長度約40 m，掌子面被流塌物完全封閉后停止流塌，流沙體約1500 m3。

1 方案設計及作用原理

該段塌方后，業(yè)主公司組織專家組、設計院、監(jiān)理單位、監(jiān)測單位、項目部等相關人員現(xiàn)場察看并結合設計圖紙分析后會議討論決定:先對洞內流沙體進行回填反壓固結封閉，防止流沙體繼續(xù)擴大。因洞內流塌物具有流動性且地表滲水較大，不宜從洞內加固處理，而采用從地表向下加固地層。根據(jù)地表高密度探測為松散泥結碎石土且含富水情況及專家等以往施工經(jīng)驗，決定采用高壓旋噴注漿進行地層加固。加固后，洞內采取預留核心土環(huán)形短進尺開挖并加強超前及初期支護［1-4］。

1.1 方案設計

根據(jù)專家等各方意見，并結合現(xiàn)場實測地表陷坑與隧道的位置關系，旋噴樁布置范圍為:縱橫向為20 m×(1.2+14+1.2)m，加固范圍為:隧道中線兩側7 m及拱部開挖輪廓線向外10 m范圍內采用高壓旋噴注漿，開挖輪廓線向外5 m范圍內高壓旋噴后進行復噴，輪廓線內若仍為軟弱泥砂層須進行高噴，具體根據(jù)鉆孔情況確定;隧道中線兩側7 m范圍外1.2 m范圍內采用3排密樁進行高噴，深度至路面標高位置。旋噴樁布置形式及加固范圍見圖1。

旋噴樁設計直徑1 m，樁深30～37 m，樁間距采用1 m×1 m(隧道中線兩側7 m范圍)和0.6 m×0.6 m(隧道中線兩側7 m范圍外)，梅花形布置。噴漿采用1∶1水泥漿，噴漿壓力26～32 MPa，提升速度20 cm/min，轉速15 ～20 r/min，水泥用量為250 kg/m［5］。

圖1 旋噴樁形式布置示意(單位:cm)

1.2 作用原理

旋噴樁是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至泥砂層預定位置后，用高壓設備將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置向四周高速水平噴入泥砂體，借助流體的沖擊力切割土層，將四周土體遭到破壞，使泥砂體與水泥漿充分攪拌混合，與此同時鉆桿一方面以一定速度旋轉，另一方面低速緩緩提升，從而在加固地層中形成較完整樁體的方法［6］。

(1)對隧道中線兩側7 m及拱部開挖輪廓線向外10 m范圍內采用高噴(其中開挖輪廓線外5 m復噴)措施，加固拱外軟弱泥砂層，形成厚層固結圈，提高圍巖承載力及穩(wěn)定性，同時阻斷地表水滲入下部圍巖孔隙的通道。

(2)對隧道中線兩側7 m范圍外1.2 m范圍內采用密樁進行高噴加固，使隧道輪廓線外兩側形成一道“連續(xù)墻”，對洞內施工安全及隧道洞身的穩(wěn)定起到很好的保護作用。

2 施工工藝

2.1 洞內流沙體固結

地表高壓旋噴注漿施工前先對洞內流沙體進行固結并回填反壓封閉?；靥盍喜捎盟淼蓝床?，在回填過程中對流沙體摻加部分水泥拌合固結，降低其流動性，并在拱頂預留一觀察孔。

2.2 旋噴樁施工

高壓旋噴注漿施工前先進行高噴試驗，工藝流程如下:施工準備→場地平整→測量放樣→鉆機定位→鉆孔→插管→漿液配制→試噴→高噴注漿→復噴→注漿結束→拔管→機具清洗→鉆機移位。

“我丑話說在先，這件事你要不給我們姓徐的一個說法，就是你們姓周的打擊報復?！弊彘L在幾十口人的助威中斬釘截鐵地說。

(1)施工準備。原材料選用P.O32.5級普通硅酸鹽水泥，施工用水為生活用水;施工機具為MG-50旋噴鉆機3臺、XY-1地質鉆機3臺、GXP-90A高壓泵3臺、WJ700攪漿機6臺;施工用電用2臺250 kW發(fā)電機。

(2)進場便道及場地平整。從距陷坑30 m處原有省道修建一條硬質(鋪設洞碴)施工便道，按照設計加固范圍(外擴3～5 m)清除地表樹木雜草及表層土，同時回填普通土并對陷坑進行回填壓實。在場地四周設置截排水溝，保證場內不積水。

(3)測量放樣。按照設計旋噴樁的平面布孔圖采用全站儀進行放樣并編號，在樁位處打設竹簽樁進行標記，并撒白灰標識，確保樁機準確就位。

(4)機具定位。人力緩慢移動至施工位置，由專人指揮，用水平尺和定位測錘校準樁機，使樁機水平，導向架和鉆桿應與地面垂直，傾斜不得大于1.5%。對不符合垂直度要求的鉆桿進行調整，直到鉆桿的垂直度達到要求。為了保證樁位準確，必須使用定位卡，樁位對中誤差不大于5 cm。

(5)鉆孔、插管。采用2序孔施工法，相鄰兩孔跳打，鉆孔孔徑為110 mm，采用單管旋噴法施工。該方法插管與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時插管作業(yè)同時完成。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1 MPa。鉆至設計標高后停鉆，若隧道斷面內仍為泥沙質軟巖，鉆孔深度伸入斷面內并進行注漿固結。

(6)漿液配制。采用P.O32.5級普通硅酸鹽水泥配置1∶1水泥漿液，水泥漿液配制嚴格按照設計進行控制。攪拌灰漿時，先加水后加水泥，每次灰漿攪拌時間不少于2 min，水泥漿應在提前一小時制備，漿液在攪拌機中要不停的攪拌，直至噴漿前。噴漿時，水泥漿從攪拌機倒入集料斗時，通過濾篩把水泥硬塊剔出，壓漿過程中確保漿液的供應。

(7)噴射作業(yè)。當噴管插入預定深度后，由下而上進行噴射作業(yè)，高壓旋噴過程中嚴格按照設計參數(shù)進行施工。噴射時，先達到預定的噴射壓力，噴漿旋轉30 m左右，使?jié){液與泥砂松散體充分攪拌后，再邊噴漿邊勻速旋轉并以20 cm/min速度提升注漿管。為了加大固結體整體強度，在起拱線外5 m范圍處進行復噴，施工樁頂標高應高于設計標高0.3～0.5 m。施工中值班人員必須時刻注意檢查漿液初凝時間、注漿流量、壓力、旋轉提升速度等參數(shù)是否符合設計要求，并隨時做好記錄。

(8)拔管、清洗。當噴射到設計標高后，結束噴漿并快速拔出注漿管，用清水清洗注漿管，確保管內機內不殘留水泥漿。

(9)機具移位。噴漿完成、機管清洗后移動鉆機，重復以上操作，進行下一根樁施工。

3 施工注意事項

(1)原材料的各種技術指標及配合比必須滿足設計要求;

(2)施工前，技術人員必須將設計及技術要求向作業(yè)人員進行技術交底。鉆孔及噴漿時必須對各孔深度及噴漿厚度認真做好記錄;

(3)在插入旋噴管前應先檢查高壓水和空氣噴射情況，各部位密封是否完好。插入后先作高壓射水試驗，各項參數(shù)合格后，方可噴射漿液;

(4)旋噴過程中噴管的提升速度與灌漿量要密切配合，嚴禁出現(xiàn)提管過快造成灌漿量不足現(xiàn)象，以免影響樁的強度和均勻性;

(5)中間發(fā)生故障時，應停止提升和噴射，以防樁體中斷，如停止時間過長(超過泥漿固結時間)，應提出噴漿管，待故障排除后重新成孔和噴射，成孔深度應超過停噴深度至少1 m，以防搭接不良造成缺陷;

(6)施工過程中應重點觀察洞內漏漿、漏水及繼續(xù)垮塌情況。

4 施工效果

(1)為了檢查實施效果，旋噴施工完畢后，對所加固區(qū)域沿隧道中線、拱腰位置各取兩處進行鉆孔取芯檢查，從取芯芯樣看，漿液與泥漿拌合均勻且較密實，說明注漿效果較好。

(2)洞內開挖支護時，能清晰看到旋噴注漿固結體，整體穩(wěn)定性較好。同時通過加密埋設拱頂沉降及凈空水平收斂觀測點，并及時進行跟蹤監(jiān)測記錄，并對每天拱頂沉降及凈空水平收斂進行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，拱頂日沉降量最大5 mm、最小1 mm，累計沉降量最大68 mm、最小53 mm，水平位移日收斂最大3 mm、最小0 mm，累計水平收斂最大27 mm、最小17 mm。同時在通過該段期間及后期，拱頂沉降及凈空水平收斂并沒有出現(xiàn)隨時間急劇增長現(xiàn)象，且整體最終均逐漸趨于穩(wěn)定，說明整體支護效果達到預期目的。

5 結語

(1)觀音嶺隧道出口左線施工順利通過流泥砂地層含水段證明，采用地表高壓旋噴注漿加固地層，使洞內開挖輪廓線外一定范圍內的松散含水泥砂體得以充分固結，阻止其流動，提高了整體承載力。同時洞內采用預留核心土環(huán)形開挖并加強超前及初期支護，有效地防止了松散流砂體出現(xiàn)流塌及漏頂，說明該措施是成功的，施工方案也是可行的。

(2)對隧道進行地表高壓旋噴注漿加固，在很大程度上取決于工程地質、水文地質條件及注漿的目的。通過高壓注漿，將漿液材料壓入地層中，同時通過攪拌，對松散流沙體進行充填—擠密—固結，改善地層物理力學性能，提高地層圍巖承載力及整體性。特別是通過高壓注漿，使?jié){液與流塑體攪拌固結，堵塞了地層中的縫隙，減小了注漿區(qū)地層的滲透系數(shù)及隧道開挖后的滲水量，為隧道洞身安全、順利施工創(chuàng)造了條件。

［1］王海珍，孫星亮.淺埋大跨公路隧道施工技術［J］.土工基礎，2007(5):19-20.

［2］趙志強.淺埋、大跨、軟弱圍巖隧道施工［J］.西部探礦工程，2004，16(5):91-92.

［3］闕壽洪.高壓旋噴樁在隧道圍巖加固中的應用［J］.公路交通技術，2009(2):130-133.

［4］劉建超.高壓旋噴注漿技術在高速公路軟弱地基上的應用［J］.公路交通科技:應用技術版，2006(7):16-18.

［5］董兆松.高壓旋噴樁施工技術［J］.公路與汽運，2007(5):166-168.

［6］畢竣夫.高壓旋噴樁對海底隧道礫砂層地質條件的改善作用［J］.鐵道勘測與設計，2009(5):27-28.