摘要：本文結(jié)合筆者多年施工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)分析某高速公路的隧道因滑坡而引起的隧道塌方災(zāi)害治理工程，詳細(xì)介紹了采用地表鉆孔注漿治理隧道塌方的施工技術(shù)，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：隧道；地質(zhì)災(zāi)害；滑坡；塌方；鉆孔注漿

湖南省汝（城縣）郴（州）高速公路穿行于崇山峻嶺，地質(zhì)條件復(fù)雜，巖性多變，地形切割深；降雨量大，地表和地下水均非常豐富。在整個(gè)路線施工過(guò)程中，頻發(fā)滑坡和塌方等地質(zhì)災(zāi)害。本文介紹該公路某隧道地質(zhì)災(zāi)害原因和規(guī)模，以及治理措施，供同行參考。

1 地質(zhì)災(zāi)害誘因及其規(guī)模

1.1 地理位置和地質(zhì)環(huán)境

吊坎壟隧道呈現(xiàn)南北向，其高程可達(dá)270～275m，其埋深通常在100～200m范圍內(nèi)變化（最大時(shí)可達(dá)370m）。設(shè)計(jì)為分離雙向四車道，左洞和右洞長(zhǎng)度分別為860m以及866m，開挖寬度及其高度最大值分別為12.25m以及8.9 m。隧道地段的地形跌宕起伏，其中西側(cè)被山川以及河流所圍，北側(cè)是呈現(xiàn)漏斗形狀的盆地，屬于剝蝕地貌。地質(zhì)環(huán)境：地層表土非常松散，其實(shí)質(zhì)是一種內(nèi)含碎石的坡積粘土層，該土層粘性非常差，而且結(jié)構(gòu)也很不均勻，具有較強(qiáng)的透水性。基巖屬于軟質(zhì)巖，由炭質(zhì)灰?guī)r以及炭質(zhì)頁(yè)巖中間夾煤層組成。兩大斷裂構(gòu)造位于隧道北側(cè)區(qū)進(jìn)口處以及中部北段部位，二者間隔大概為600 m，斷裂屬于東西走向，其中斷層角礫巖具有2～10cm大的角礫，屬于泥質(zhì)膠結(jié)，主要由裂隙發(fā)育而成。隧道北段區(qū)的洞外存在滑坡，其滑坡體長(zhǎng)，寬，體積以及平均厚度分別為480m，250m，220萬(wàn)m3以及23m?；旅鏋橐粓A弧，面臨北西方向，傾角大約為34°，其安全系數(shù)K大于1.3。正式施工前非常穩(wěn)定，但如果施工擾動(dòng)的話復(fù)活的概率非常大，有可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模

施工季節(jié)往往多暴雨，在隧道進(jìn)口處的北側(cè)隧道中因?yàn)橛泻芏嗟乇硭聺B，致使在水的潤(rùn)滑下，巖層發(fā)生錯(cuò)斷引發(fā)滑動(dòng)，并最終在隧道北段洞外產(chǎn)生推移滑坡。與此同時(shí)還引發(fā)隧道中部北段區(qū)發(fā)生“通天”大塌方事故，該塌方在地表主要表現(xiàn)為一個(gè)大坑，該坑長(zhǎng)，寬，深分別為80m，60m以及25m，塌方量預(yù)計(jì)達(dá)到20000m3，在隧道中主要表現(xiàn)為一188m長(zhǎng)的塌體。塌方向進(jìn)口端滑動(dòng)達(dá)到60m、其中往出口端方向滑動(dòng)了大概100m，但是有60m左右都被塌方體所阻擋。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可知：塌陷口為一漏斗狀，屬于東西走向，基本垂直于隧道，面臨北側(cè)，其傾角以及寬度分別為70°～80°以及8·0～13·5 m，上部較寬下部較窄，塌陷坑相對(duì)陡直。根據(jù)所收集地質(zhì)資料可知，坍體的具體位置是張性斷裂構(gòu)造帶表面的溶溝以及溶槽內(nèi)。充填選擇的是灰?guī)r風(fēng)化亞粘土，其內(nèi)有一些含量較小的碎塊石，水分較多，表現(xiàn)為軟塑狀，因此抗剪強(qiáng)度較弱，又因?yàn)橛晁疂B入的緣故，故呈現(xiàn)流塑狀，具有較差的自穩(wěn)性，隧道開挖部位的拱頂埋深大概為70m，正是因?yàn)檫@種巨大的荷載，使得洞內(nèi)初期支護(hù)遭到損壞，很多泥石水流將洞頂沖開，流進(jìn)洞中，造成大塌方事故。

2 治理辦法選取

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算可知，塌方中心處是隧道中部地段的北側(cè)，和北進(jìn)口之間間隔460 m，發(fā)生塌方后拱頂依舊有高度達(dá)到60 m的土柱，同時(shí)其上部還存在480m2左右的大坑，坑壁具有較差的穩(wěn)定性，而且坑中還有部分積水不斷下滲。塌陷以及洞外的滑坡面之間相互貫通，若只在洞中進(jìn)行處理，不斷掘進(jìn)的話，則要想穩(wěn)定坑中塌方體是非常不易的，相反還會(huì)進(jìn)一步下塌，因此風(fēng)險(xiǎn)較大；再加之滑坡體失穩(wěn)，不斷下滑，帶來(lái)的后果是非常嚴(yán)重的。

所以，在選擇地質(zhì)災(zāi)害治理辦法時(shí)，要堅(jiān)持治標(biāo)治本的基本原則，以治本為起點(diǎn)。可以先選擇抗滑樁加錨桿對(duì)滑坡實(shí)施支擋，同時(shí)在滑坡體外緣地段建截水溝，降低地表水入滲量以盡可能避免水對(duì)滑坡體進(jìn)行潤(rùn)滑或者是軟化，阻止滑坡體下滑；關(guān)于塌方治理，可以選擇地表鉆孔結(jié)合注漿加固的方式，注漿對(duì)不堅(jiān)固塌方體具有充填，擠密以及加固作用，可以增強(qiáng)土體強(qiáng)度，提高抗剪能力。從土力學(xué)計(jì)算可知，在隧道拱頂大約35m區(qū)域內(nèi)注漿加固完成的土體如果其內(nèi)摩擦角在18°以上，則隧道塌方區(qū)在再次開挖時(shí)就會(huì)非常安全，這樣就可以對(duì)洞內(nèi)塌方進(jìn)行清理，不間斷掘進(jìn)。本文圍繞地表鉆孔注漿進(jìn)行了介紹。

3 對(duì)深孔注漿進(jìn)行的設(shè)計(jì)

3.1 明確注漿區(qū)域

注漿區(qū)域就縱方向來(lái)說(shuō)為隧道中部區(qū)域北側(cè)，和北進(jìn)口之間間隔450～470 m，其長(zhǎng)度為20 m，就橫方向來(lái)說(shuō)為隧道中線兩側(cè)分別15m，也就是20 m×30 m區(qū)域內(nèi)，就垂直向來(lái)說(shuō)為超過(guò)拱頂35 m到低于隧道底2 m。選擇Φ89 mm×6 mm大小的無(wú)縫鋼管，以梅花形且在保證1 m×1 m間隔的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)注漿孔，注漿孔總共需設(shè)644個(gè)，長(zhǎng)達(dá)35000 m。水泥總注入量以及單孔壓住水泥應(yīng)分別為7800t以及12 t，等同于水泥漿9.7m3。無(wú)縫鋼管可以當(dāng)做豎向上主體的主要受力構(gòu)件，等同于鋼筋。

3.2 明確注漿壓力

注漿壓力的大小對(duì)施工成敗有著直接影響，首先一方面應(yīng)保證漿液可以使土體被完全充填密實(shí)，一方面要控制壓力以防上部拱抬以及大規(guī)模擾動(dòng)土體，與此同時(shí)還要結(jié)合漿液移動(dòng)以及擴(kuò)散方向及其范圍進(jìn)行考慮。注漿初灌壓力以及終灌壓力通常是0.5～1MPa以及 4～6MPa。根據(jù)本工程實(shí)際，將終灌壓力設(shè)為2.1～2.6 MPa，如果孔口處的壓力表讀數(shù)達(dá)到1.8～2 MPa，且注入足夠漿液時(shí)，就能間斷單孔高壓注漿。

3.3 注漿配合比

在對(duì)注漿配合比進(jìn)行確定時(shí)，要結(jié)合注漿松散性、水分較多和不均質(zhì)土體進(jìn)行考慮，因此應(yīng)針對(duì)這一塌方體內(nèi)存在較多水泥結(jié)石的問(wèn)題，當(dāng)結(jié)石形成后要保證較小的土中應(yīng)力，所以選水泥結(jié)識(shí)率達(dá)到90% ～95%的漿液，其具有0.5～0.6的水灰比。

如果初灌壓力在1MPa以上，則意味著孔內(nèi)可灌性較低，將水灰比改為0.8～1，與此同時(shí)要針對(duì)這一塌方體附近沒(méi)有封閉屬于開放體系，漿液極可能泄漏，因此在注漿過(guò)程中一定要結(jié)合其初凝時(shí)間以及流動(dòng)性進(jìn)行考慮。如果壓力太小但是注漿量較大時(shí)，則應(yīng)結(jié)合注漿導(dǎo)管是否通暢以及注漿設(shè)備的實(shí)際性能進(jìn)行考慮，將初凝時(shí)間設(shè)定為25 min。這樣不僅能保證充足的注漿量，而且能保證通道堵塞，避免漿液擴(kuò)散，防止注漿孔間發(fā)生串漿問(wèn)題。據(jù)室內(nèi)開展的配合比試驗(yàn)可知，當(dāng)水玻璃摻入達(dá)到水泥漿液整體體積的8% ～10%時(shí)是最恰當(dāng)?shù)摹?/p>

3.4 注漿量的確定

從注漿試驗(yàn)孔最終結(jié)論可知，關(guān)于單孔注漿量，如果土體孔隙率達(dá)到17%時(shí)，于注漿目層中，也就是隧道頂部往上35 m范圍內(nèi)單孔有效注漿量大約是5.9 m3，不過(guò)由于存在泄?jié){，向上返滲以及遠(yuǎn)距離擴(kuò)散等現(xiàn)象，所以應(yīng)將單孔實(shí)際注漿量提升0.8～1倍，不過(guò)最初注漿的鉆孔，其實(shí)際注漿量往往還多些。

4 對(duì)鉆孔注漿進(jìn)行的施工

4.1 注漿施工場(chǎng)地準(zhǔn)備

為了使注漿施工更加安全，應(yīng)先選擇掛網(wǎng)噴錨對(duì)坑壁進(jìn)行加固，以保證坑附近土體的穩(wěn)定性，與此同時(shí)還要注意對(duì)坑上排水以及下排水進(jìn)行加強(qiáng)以對(duì)坑內(nèi)水流進(jìn)行切斷和排除，降低土內(nèi)水分，注漿開始前在整平填實(shí)處當(dāng)陷坑基底后，需要進(jìn)行厚度為20 cm水泥砼板的澆筑，用來(lái)覆蓋坑口，同時(shí)為深層處理創(chuàng)造一個(gè)施工場(chǎng)所。在這一前提下選擇鉆孔雙液注漿對(duì)塌方體進(jìn)行加固，以提高其力學(xué)強(qiáng)度，降低土體施加給襯砌支護(hù)的負(fù)荷，以使洞中繼續(xù)施工可以正常安全開展。最后，在洞中塌方體最末處的底部，進(jìn)行砂包的設(shè)置以作反壓之用，避免塌體往外滑移。

4.2 成孔設(shè)備及方法

4.2.1 鉆探設(shè)備

200型鉆機(jī)12臺(tái)，XY-1型鉆機(jī)8臺(tái)，XU-300型鉆機(jī)3臺(tái)。

4.2.2 成孔方法

采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，基巖鉆孔采用金剛石鉆進(jìn)，對(duì)檢查孔需抽心檢查。在鉆進(jìn)過(guò)程中，特別要注意卡、埋鉆等事故，并事先研究處理這些事故的對(duì)策，以免造成廢孔。

4.3 注漿管的設(shè)置

所用Φ89 mm×6 mm無(wú)縫鋼管注漿管，每節(jié)管長(zhǎng)3～4.5 m，用公母絲口連接，下入后不需起拔。在不注漿段采用原管，而在注漿段則采用花管。花管上每隔20 cm鉆4個(gè)Φ6～8 mm小孔，但在管兩端絲扣30 cm長(zhǎng)的范圍內(nèi)不應(yīng)鉆孔。鉆進(jìn)時(shí)當(dāng)孔內(nèi)沉渣厚度>1.5 m時(shí)，需清孔下管，管下至孔底1.5m范圍內(nèi)用錘擊方法加以固定。

4.4 清孔

當(dāng)注漿管放好后，需用泥漿清除管內(nèi)沉渣，要求在隧道范圍內(nèi)沉渣厚度≯5m，在隧道空間兩側(cè)和陷坑下盤基巖沉渣厚度≯1m，同時(shí)其頂面也不得高出隧道拱頂。在鉆孔成孔后，應(yīng)盡快進(jìn)行注漿，以防止泥沙沉積，影響注漿質(zhì)量。

4.5 注漿孔與鉆孔間的關(guān)系

為減少鉆孔間的串漿發(fā)生，防止注漿時(shí)土體中形成應(yīng)力衰減過(guò)快，要求鉆孔與注漿孔間距離≮4m。當(dāng)鉆孔中發(fā)現(xiàn)有串漿，應(yīng)停止施工，并進(jìn)行封孔。對(duì)未及時(shí)注漿的鉆孔，如有串漿、冒漿現(xiàn)象而造成堵孔時(shí)，待水泥凝結(jié)再掃孔注漿，以確保每孔都能逐一注漿。

4.6 注漿設(shè)備與材料

4.6.1 注漿設(shè)備

早期采用BW-150型注漿機(jī)1臺(tái)；中后期采用SGB6-100型注漿泵，配套攪拌機(jī)和制漿機(jī)3臺(tái)套。雙液注漿混合器為自制孔口花灑式施噴混合器。

4.6.2 注漿材料

采用R425普通硅酸鹽水泥， 35 Be、M=2·4水玻璃。

4.7 注漿運(yùn)作順序

根據(jù)設(shè)計(jì)的注漿孔分布的順序，采用分層擠壓，以保證注漿效果，按此將注漿孔分為5個(gè)序次：Ⅰ序次為38孔，Ⅱ序次為101孔，Ⅲ序次為124孔，Ⅳ序次為105孔，V序次為120孔，Ⅰ序次的注漿孔是采用低壓力、大注漿量，其作用是封堵大的、連通性好的泄?jié){和串漿通道，形成一個(gè)相對(duì)封閉的注漿環(huán)境。所以在塌方體外圍，并與其它序次保持4孔的間距。Ⅱ～V序次為高壓力、充填至擠壓注漿，逐漸增加土體強(qiáng)度。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)洞外滑坡和洞內(nèi)塌方地質(zhì)災(zāi)害的治理，效果顯著。對(duì)洞外滑坡采用抗滑樁加錨桿進(jìn)行支擋，在滑坡體外緣修建截水溝，減少地表水入滲以減輕水對(duì)滑坡體的軟化和潤(rùn)滑作用，使滑坡體不再下滑，處于穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)洞內(nèi)塌方采用地表鉆孔注漿是成功的，它首先改善了塌方體的物理力學(xué)性質(zhì)，從抽心檢驗(yàn)結(jié)果，內(nèi)摩擦角值為20°～27°，c值為35 ～70kPa。在隧道恢復(fù)施工后，工程進(jìn)展順利，在掌子面上可以見到水泥結(jié)石脈，并使導(dǎo)坑壁穩(wěn)定，確保了施工安全，塌方體全部通過(guò)，未再作超前支護(hù)工程等。其次是有效地阻止了地下水的滲透，使施工在無(wú)水條件下進(jìn)行，改善了施工條件，為隧道的全面貫通奠定了基礎(chǔ)。

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