韓勁松

中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司 山東 日照 276826

正文：

1 工程概況

1.1 原設(shè)計(jì)情況

廣東仁新高速公路筆架山隧道進(jìn)口位于始興縣城南鎮(zhèn)膽源村，出口位于始興縣深渡水鄉(xiāng)。隧道位于中低山地貌區(qū)，隧道范圍內(nèi)地表中線高程約220.1～735.1m，相對(duì)高差515m。隧道走向與山脊走向斜交。隧道長(zhǎng)3800m，右線長(zhǎng)3793m，最大埋深約 473.04m，屬深埋特長(zhǎng)隧道。

原設(shè)計(jì)筆架山隧道在Z K 2 7 4+6 0 5～Z K 2 7 4+6 5 5及YK274+605～YK274+655段穿越一條斷層破碎帶，左洞埋深在300～330m之間，右洞埋深在325～355m之間，左、右洞線間距約40m，洞身主要為構(gòu)造角礫巖，巖體破碎，圍巖自穩(wěn)能力差。原設(shè)計(jì)左洞ZK274+605～ZK274+655段50m為斷層破碎帶，襯砌類型為XS-Ⅴb；ZK274+655～ZK274+680段為正常路段，襯砌類型為S-Ⅳc。原設(shè)計(jì)右洞YK274+605～YK274+655段50m 為斷層破碎帶，襯砌類型為XS-Ⅴb；YK274+655～YK274+680段為正常路段，襯砌類型為 S-Ⅳc。具體詳見下圖1。

圖1 斷層破碎帶縱斷面圖

1.2 突泥涌水情況簡(jiǎn)介

筆架山隧道進(jìn)口右洞掌子面施工至YK274+610時(shí)，掌子面拱頂偏右突發(fā)突泥，將掌子面上、中、下臺(tái)階及仰拱全部覆蓋，覆蓋層厚2～2.5m，突泥物主要為流塑狀斷層角礫巖碎屑及斷層泥，方量約1500m3；在應(yīng)急處治過程中掌子面再次發(fā)生小型突泥，突泥量約600m3。

筆架山隧道進(jìn)口左洞掌子面施工至 ZK274+649時(shí)，連續(xù)數(shù)日基巖裂隙水極發(fā)育，多處呈股狀涌出，現(xiàn)場(chǎng)打設(shè)超前探孔時(shí)水壓力較大，探孔內(nèi)有大量渾濁水噴出，后逐漸變清，但水量無(wú)明顯減少。

2 應(yīng)急處治措施

2.1 YK274+610 突泥掌子面

⑴暫停右洞掌子面施工，采用回填洞渣置換法清除突泥；同時(shí)用硬質(zhì)洞渣對(duì)掌子面20m范圍進(jìn)行分臺(tái)階回填反壓：距掌子面5m范圍填滿，向斜上方突泥口內(nèi)預(yù)埋2根混凝土泵管，洞渣內(nèi)水平預(yù)埋Φ50mm注漿鋼花管；下臺(tái)階上預(yù)留超前水平鉆孔通道。

⑵將反壓回填洞渣滿洞渣的掌子面用1m厚的噴射混凝土封閉，并利用預(yù)埋的鋼花管注雙液漿將回填洞渣固結(jié)，形成6m厚的止?jié){墻。

⑶用預(yù)留泵管向突泥口內(nèi)部空腔泵送 C20 素砼回填。

⑷利用超前水平鉆、HSP 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)等手段對(duì)掌子面前方地質(zhì)情況進(jìn)行補(bǔ)充勘探。

2.2 ZK274+649 涌水掌子面

暫停左洞掌子面施工，采用采用噴射砼封閉，利用超前水平鉆、HSP 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)等手段對(duì)掌子面前方地質(zhì)情況進(jìn)行補(bǔ)充勘探。

3 成因分析

3.1 水平鉆探結(jié)果及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)分析

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，左洞、右洞分別進(jìn)行了8個(gè)和10個(gè)水平地質(zhì)鉆孔。水平鉆探與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果顯示：

ZK274+649 掌子面前方2～6m開始持續(xù)出水；前方10～25m巖體極破碎，巖質(zhì)軟，多處發(fā)育空腔及斷層泥，地下水極發(fā)育；前方28～54m巖體破碎，巖質(zhì)較軟，局部發(fā)育空腔及斷層泥。

YK274+610掌子面前方0～15m巖體破碎，巖質(zhì)軟，多處發(fā)育空腔及斷層泥，地下水極發(fā)育；前方30～50m巖體破碎，巖質(zhì)較軟，局部發(fā)育空腔及斷層泥。左、右洞軟弱地段位置如下圖2。

圖2 左、右洞軟弱地段平面圖

3.2 突泥、涌水成因分析

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的泥塊樣本來(lái)看，本次涌泥主要是由母巖（砂巖）碎裂成角礫，再被原地堆積、膠結(jié)而成的角礫巖在高壓、水浸的作用下液化形成的流體物質(zhì)。由于斷層裂隙水量較大，受埋深影響(該處埋深 320m，屬于承壓富水段落)，泥水、角礫巖混合填充物具有較大液態(tài)壓力，最后被開挖作業(yè)揭示，產(chǎn)生突泥涌水現(xiàn)象。

4 突泥、涌水處理方案

4.1 超前支護(hù)方案比選

為安全通過此涌泥、突水段落，有中管棚+超前小導(dǎo)管和帷幕注漿止水結(jié)合超前小導(dǎo)管兩種超前支護(hù)方案。

方案一：中管棚+超前小導(dǎo)管

在左右洞各采用2段中管棚搭配小導(dǎo)管的方式度過不良地質(zhì)區(qū)域。加固段落為 ZK274+649～ZK274+704、YK274+610～665共110m。管棚采用φ89mm，壁厚8mm鋼管，每組管棚長(zhǎng)為30m，左右洞各施工兩組，中間搭接5m，管棚環(huán)向間距40cm。并按掌子面前方有無(wú)空腔，分為2種情況考慮。

情況 A：掌子面前方有涌泥后形成的空腔。即右洞第一組中管棚30m 段落，設(shè)置Φ50 雙層（角度分別為15°、45°）小導(dǎo)管，以保證注漿充分、飽滿。

情況 B：掌子面前方未經(jīng)過開挖擾動(dòng)，無(wú)空腔。即右洞第二組中管棚與左洞第一、第二組中管棚共 90m 段落，設(shè)置Φ50大角度（30°）單層小導(dǎo)管。

方案二:帷幕注漿止水+超前小導(dǎo)管

在左右洞各采用 2 段帷幕注漿搭配雙層小導(dǎo)管的方式度過不良地質(zhì)區(qū)域。加固段落為 ZK274+649～ZK274+714、YK274+610～675共130m。帷幕注漿每段長(zhǎng)35m（開挖段30m），注漿止水完成后，再施做設(shè)置Φ50 雙層（角度分別為15°、45°）小導(dǎo)管。

兩方案比較，帷幕注漿方案止水效果較好，但費(fèi)用高，對(duì)施工工藝的要求較高。止水如果失敗，則后期處理費(fèi)用、施工風(fēng)險(xiǎn)與工期消耗都會(huì)大幅上升。綜合考慮，推薦中管棚+超前小導(dǎo)管方案（方案一）。

4.2 后續(xù)施工方案及預(yù)案

⑴ 采用Φ50注漿小導(dǎo)管替代系統(tǒng)錨桿進(jìn)行洞身加固。

Z K 2 7 4+6 4 9～Z K 2 7 4+6 7 9（段落長(zhǎng)度3 0 m）、YK274+610～YK274+640（段落長(zhǎng)度30m）段初期支護(hù)將原設(shè)計(jì)藥卷系統(tǒng)錨桿變更為長(zhǎng)度5m的Φ50 注漿小導(dǎo)管；

Z K 2 7 4+6 7 9～Z K 2 7 4+7 0 4（段落長(zhǎng)度 2 5 m）、YK274+640～YK274+665（段落長(zhǎng)度25m）視后期開挖揭示情況，動(dòng)態(tài)確定是否將藥卷系統(tǒng)錨桿變更為長(zhǎng)度5m的Φ50 注漿小導(dǎo)管。

⑵ 根據(jù)后期開挖揭示情況，動(dòng)態(tài)確定是否增加隧底注漿堵水方案。

⑶ 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整復(fù)合式襯砌支護(hù)類型。

⑷ 對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)揭示發(fā)育有空腔段落，根據(jù)空腔大小采用注漿或泵送混凝土填充。

5 施工要點(diǎn)

5.1 管棚施工

洞內(nèi)超前管棚布置情況詳見圖3。

圖3 管棚超前管棚布置圖

5.1.1 導(dǎo)向墻施工

導(dǎo)向墻采用雙拼I22工字鋼焊接而成，在工字鋼腹部割孔，以便鉆桿、管棚鋼管穿過。

安裝前測(cè)量放樣，嚴(yán)格按照放樣點(diǎn)安裝，并將底腳處的虛渣及其他雜物徹底清除干凈，導(dǎo)向墻安裝應(yīng)確保兩側(cè)拱腳必須放在牢固的基礎(chǔ)上；腳底超挖、拱腳標(biāo)高不足時(shí)，應(yīng)用噴射混凝土填充；當(dāng)拱腳處圍巖承載力不夠時(shí)，應(yīng)向圍巖方向加設(shè)鋼墊板、墊梁或澆注強(qiáng)度不低于C20的混凝土以加大拱腳接觸面積；鋼架安裝時(shí)應(yīng)垂直于隧道中線，豎向不傾斜、平面不錯(cuò)位，不扭曲。

5.1.2 管棚鉆孔及鋼管安裝

采用潛孔鉆機(jī)鉆孔，鉆進(jìn)并安裝管棚鋼管，采用跟管法施工。管棚應(yīng)按設(shè)計(jì)位置施工，鉆孔采用跳孔打設(shè)，鉆機(jī)立軸方向必須準(zhǔn)確控制，以保證孔口的孔向正確，采用跟管法施工，每鉆完一節(jié)安裝一節(jié)管棚鋼管。送管完成后，鋼管與孔壁間空隙用麻絲和錨固劑堵塞嚴(yán)密，防止漏漿；同時(shí)管口設(shè)置注漿孔閥門及排氣口閥門。

5.1.3 管棚注漿

采用雙液注漿機(jī)將水泥漿-水玻璃漿液分段注入管棚鋼管內(nèi)，425水泥漿液中添加5%的水玻璃，水泥漿的水灰比為1:1，水玻璃濃度為35波美度，水玻璃模數(shù)為2.4，初壓宜0.5～1.0MPa，注漿量按0.15m3水泥漿/1mφ89mm鋼管計(jì)算。為了防止注漿過程中發(fā)生串漿,每鉆完一個(gè)孔，隨即就安設(shè)該孔的鋼管并注漿，然后再進(jìn)行下一孔的施工。注漿結(jié)束后，及時(shí)將管口封堵，以防漿液倒流管外。

5.2 超前小導(dǎo)管施工

右洞第一組管棚采用雙層超前小導(dǎo)管，其他三組管棚采用單層超前小導(dǎo)管。雙層及單層小導(dǎo)管布置見下圖4和圖5。

圖4 雙層小導(dǎo)管設(shè)置圖

圖5 單層小導(dǎo)管設(shè)置圖

5.3 突泥、涌水段洞身施工

洞身開挖在管棚及超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)后進(jìn)行，采用三臺(tái)階預(yù)留核心土法施工。

按照施工順序分上、中、下三臺(tái)階實(shí)施分部開挖，上臺(tái)階高度4.0米，中臺(tái)階高度3.45米，下臺(tái)階直接開挖至填充面頂部，最后進(jìn)行隧底開挖。

5.4 預(yù)案的實(shí)施情況

⑴Z K 2 7 4+6 7 9～Z K 2 7 4+7 0 4（段落長(zhǎng)度 2 5 m）、YK274+640～YK274+665（段落長(zhǎng)度25m）開挖開挖時(shí)，圍巖較為破碎，且?guī)r質(zhì)軟弱，局部夾泥，出水量較大。將藥卷系統(tǒng)錨桿調(diào)整為長(zhǎng)度5m的Φ50 注漿小導(dǎo)管對(duì)周邊圍巖進(jìn)行注漿固結(jié)、堵水。

⑵仰拱開挖時(shí)，雖然基地圍巖一般，但滲水量不大，故沒有實(shí)施隧底注漿堵水方案。

⑶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整了復(fù)合式襯砌支護(hù)類型。

ZK274+649～ZK274+655段支護(hù)類型由XS-Ⅴb調(diào)整為XS-Ⅴa，ZK274+655～ZK274+679段支護(hù)類型由S4c調(diào)整為XS-Ⅴa，ZK274+679～ZK274+680段支護(hù)類型由S4c調(diào)整為XS-Ⅴc，ZK274+680～ZK274+704段支護(hù)類型由S3b調(diào)整為XS-Ⅴc。

YK274+610～YK274+640段支護(hù)類型由XS-Ⅴb調(diào)整為 XS-Ⅴa，YK274+655～YK274+665段支護(hù)類型由S4c調(diào)整為XS-Ⅴc。

⑷對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)揭示發(fā)育有空腔段落，采用了注漿或泵送混凝土填充手段予以填充。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過近兩個(gè)月時(shí)間的緊張作業(yè)，ZK274+649～ZK274+704、YK274+610～YK274+665段突泥、涌水不良地質(zhì)段順利通過。最終監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示，以上兩段共計(jì)24個(gè)斷面沉降最大值為3.2cm，遠(yuǎn)小于沉降預(yù)留量25cm。后續(xù)二襯施工完畢后，也沒有異常情況發(fā)生。為同類工程施工做了很好的示范，積累了成功的施工經(jīng)驗(yàn)。