孫芝云

摘 要：隨著城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，隧道工程越來越發(fā)揮著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的命脈作用。然而在隧道開挖掘進(jìn)過程中常會(huì)出現(xiàn)突泥、涌水和塌方等突發(fā)事件，嚴(yán)重影響了施工人員和設(shè)備的作業(yè)安全，也給項(xiàng)目施工進(jìn)度和投資造成較大的負(fù)面影響。本文以有代表性的蓮花山1號(hào)隧道進(jìn)口端右洞K189+730.8處塌方處理為例，介紹自進(jìn)式中空注漿管棚法處理隧道塌方的施工技術(shù)，為后續(xù)隧道施工過程中出現(xiàn)塌方處理提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：隧道工程；塌方處理；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U457.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）32-0188-02

1 引 言

近年來山區(qū)高速公路建設(shè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少建設(shè)用地，作為一種有效的施工方式，隧道工程是山區(qū)高速公路的重要組成部分，但受不可預(yù)見的水文、地質(zhì)構(gòu)造和其它因素影響，絕大部分的隧道突泥和塌方事件都是因?yàn)橥话l(fā)性涌水和巖變所致，且塌方體呈流塑狀。對(duì)于這種情況，需要采用合適的施工技術(shù)進(jìn)行處理，從而保證施工的順利進(jìn)行。

2 工程概況

潮惠高速公路蓮花山1號(hào)特長(zhǎng)隧道位于汕尾市海豐縣境內(nèi)，呈東西走向橫穿蓮花山，ZK187+590-ZK192+780（全長(zhǎng)5190m），右線K187+590-K192+815（全長(zhǎng)5225m），設(shè)計(jì)速度100km/h，建筑界限凈寬14.75m，最大埋深828m，最小埋深僅12m。

3 水文地質(zhì)構(gòu)造情況

隧道地處北回歸線以南，水文地質(zhì)復(fù)雜，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，為南沿海臺(tái)風(fēng)區(qū)，處于赤道低氣壓帶和副熱帶高氣壓帶之間，氣候溫和濕潤(rùn)，雨量充沛，沖溝密布。年平均降雨量1350.9～2143.8mm。隧址區(qū)匯面積較大，地表水發(fā)育，形成狹窄溝谷內(nèi)的溪流16條，溝面寬度約0.8～6.7m。暴雨時(shí)地表水最大總徑流量為Qh=214949.3m3。隧址區(qū)第四系覆蓋層主要為坡積成因粉質(zhì)黏土、碎石、塊石及殘積成因砂質(zhì)黏性土，地下水主要靠大氣降水補(bǔ)給、下滲至基巖中的裂隙水和構(gòu)造裂隙水，花崗巖、熔結(jié)凝灰?guī)r及砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，淺部強(qiáng)風(fēng)化巖風(fēng)化裂隙發(fā)育，據(jù)年降水量推測(cè)左線合計(jì)涌水量為7528m3/d，右線為7453m3/d。

4 塌方處理措施

4.1 地質(zhì)預(yù)報(bào)

為徹底探明掌子面前方地質(zhì)和塌腔具體情況，合理確定優(yōu)化處理方案及參數(shù)，再次采用對(duì)軟弱圍巖夾層、空洞較為敏感的地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)方式，對(duì)掌子面前方0～30m范進(jìn)行了精確預(yù)報(bào)，并在上臺(tái)階掌子面左、右側(cè)分別完成了50m和70m的超前地質(zhì)鉆孔。兩種預(yù)報(bào)方式均揭示在掌子面前方50m范圍內(nèi)（K189+730-K189+780段）圍巖受斷層構(gòu)造影響，風(fēng)化差異明顯，交錯(cuò)存在著強(qiáng)、中、全風(fēng)化溶結(jié)凝灰?guī)r，其中掌子面前方12m（K189+730-K189+742段）范圍左側(cè)相對(duì)完整性稍好，右側(cè)較為破碎，層間明顯夾泥。K189+742前方左側(cè)拱部整體較好，右側(cè)拱部圍巖變好，弱含水。反射波形顯示塌腔體位于掌子面右上、前方，形態(tài)不規(guī)則，縱向長(zhǎng)度為7m、最高約5m、寬度約7.0m。

4.2 方案選擇與優(yōu)化

鑒于塌方體含有較多的角礫巖碎塊和全風(fēng)化夾層泥，具有一定的泥化流變性，常規(guī)的鋼插管處理法在過程中因打設(shè)長(zhǎng)度有限，難以打入前方硬質(zhì)巖，無法承受上方土壓力，超前注漿小導(dǎo)管處理法在鉆孔過程中常會(huì)存在塌孔、卡鉆或裝管難度大等問題。自進(jìn)式中空注漿管有自帶式鉆頭、鉆桿（兼錨桿）、連接套三個(gè)重要部件構(gòu)成。鉆頭材質(zhì)為耐磨合金鋼，并預(yù)留有出風(fēng)孔（注漿孔），直接采用抗彎拉和抗扭性能較強(qiáng)的無縫鋼管制造的中空注漿錨桿代替鉆桿，鉆桿預(yù)留注漿孔，且外表面成螺紋狀，可加強(qiáng)注漿體與周邊土體固結(jié)性能，具有一次成孔、直接注漿固結(jié)的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)多方討論比選，最終確定采用自進(jìn)式中空注漿管棚法進(jìn)行該塌方段處理。

為足以承受上部土體的豎向荷載，采用外徑為89mm、壁厚為10mm無縫鋼管作為鉆桿兼作中空錨桿，并沿縱向30cm間距在四個(gè)方向留設(shè)注漿孔，一次埋入式合金鉆頭連接在首根鉆桿前端部。根據(jù)探明地質(zhì)和塌腔體具體情況，在拱頂左側(cè)沿環(huán)向40cm間距，打設(shè)21根長(zhǎng)度為24m的自進(jìn)式中空注漿管，在拱頂右側(cè)沿環(huán)向30cm間距打設(shè)37根長(zhǎng)度為30m的自進(jìn)式中空注漿管，錨桿棚外角設(shè)置為8～10°，靠拱頂部位取大值，拱腰部位取小值。在完成塌方段初期支護(hù)施工，并經(jīng)監(jiān)控量測(cè)穩(wěn)定后，再通過預(yù)留泵管，在塌腔內(nèi)壓注充填厚度不小于3.5m的C20混凝土護(hù)拱。在完成自進(jìn)式錨桿棚施工后，利用反壓回填形成臺(tái)階，采用三臺(tái)階留核心的方式，執(zhí)行S-Va級(jí)支護(hù)參數(shù)（具體參數(shù)：縱向間距為I22b工字鋼+28cm厚C25噴射混凝土+直徑為025、長(zhǎng)度為400cm、間距為100×50cm的徑向錨桿+雙層20×20cm鋼筋網(wǎng)片）逐環(huán)開挖支護(hù)、穩(wěn)步推進(jìn)。

4.3 重要控制環(huán)節(jié)

（1）臨時(shí)措施。為防止初期支護(hù)受損掉塊，確保處理過程作業(yè)安全，在處理施工前需采用縱向間距為50cm的I14工字鋼+15cm厚的C25噴射混凝土+1.0×1.0m徑向錨桿，對(duì)掌子面后方30m（K189+700-K189+730段）米的范圍內(nèi)初期支護(hù)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。同時(shí)采用洞碴對(duì)塌方掌子面后方30m范圍進(jìn)行反壓回填，形成兩臺(tái)階工作平臺(tái)，并采用15cm厚C25噴射混凝土和直徑為50mm、長(zhǎng)度為4.0m、間距為1.0m×1.0m注漿小導(dǎo)管對(duì)上臺(tái)階的塌方體和反壓洞碴進(jìn)行封閉加固處理。另外為便于后續(xù)充填拱頂塌腔，在封閉前需上臺(tái)階拱頂處預(yù)留一條0110泵管，泵管上口應(yīng)盡可能的伸至塌腔頂部，并在出水相對(duì)集中位置留設(shè)010cm出水管。

（2）鉆進(jìn)。在鉆機(jī)就位前在掌子面上詳細(xì)測(cè)放出各錨桿位置，類似于洞口的長(zhǎng)管棚施工，進(jìn)行必要的編號(hào)，采用QZ-165形大功率潛孔鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆機(jī)就位時(shí)應(yīng)控制好外插角度，鉆頭直徑應(yīng)比鉆桿直徑大于2.0cm以上，并不得小于鉆桿連接套外徑，鉆進(jìn)速度不宜過快。因相鄰管間距較近，為防止鉆進(jìn)過程中漏風(fēng)，應(yīng)跳孔施工，沿兩側(cè)向拱頂先單號(hào)孔后雙號(hào)孔，為防止注漿過程中竄漿，在完成鉆孔后，及時(shí)采用藥卷對(duì)錨桿體與止?jié){墻之間的間隙進(jìn)行封閉處理，封孔段長(zhǎng)度應(yīng)為15cm（噴射混凝土封閉層厚度），鉆桿宜外露20cm，并在管端部焊接帶止?jié){閥門的注漿管。

（3）注漿。待錨桿周邊封閉材料硬化后，及時(shí)進(jìn)行注漿，注漿材料選用水灰比為1：1的水泥凈漿，水泥采用P.042.5硅酸鹽水泥，注漿壓力控制在0.5～1.5MPa，如在注漿過程中出現(xiàn)水泥漿流失或其它漏漿問題，應(yīng)水泥漿中加入適量水玻璃液，同時(shí)還需間歇反復(fù)補(bǔ)充注漿，使水泥漿能盡可能充盈錨桿周邊土體間隙，形成整體的承載體系，當(dāng)注漿壓力達(dá)到1.5MPa，并穩(wěn)壓5～8min后，關(guān)閉止?jié){閥門，移除注漿管。

（4）塌腔充填。在完成塌方段自進(jìn)式中空注漿管棚、初期支護(hù)和仰拱及填充施工后，為防止塌腔體頂部巖塊繼續(xù)掉落，威脅后續(xù)施工和營(yíng)運(yùn)安全。經(jīng)監(jiān)控量測(cè)拱頂沉降和周邊收斂穩(wěn)定后，在二襯施工前需通過掌子面封閉時(shí)預(yù)留的0110mm泵送管，分5次（每次厚約70cm）向塌腔內(nèi)壓注，每次間隔時(shí)間應(yīng)超過混凝土的終凝時(shí)間。在完成護(hù)拱混凝土壓注后，如原預(yù)留的010mm也仍有少量清水流出，應(yīng)采用軟質(zhì)盲管引排至拱腳處的排水暗溝。

5 結(jié) 語

隧道塌方是隧道工程在施工中遇到的一種嚴(yán)重的施工災(zāi)害，為了能夠有效的防止塌方事故的產(chǎn)生，很多專家學(xué)者針對(duì)塌方的處理進(jìn)行歸納和總結(jié)，提出合適的處理方法。例如在隧道工程開挖掘進(jìn)過程中遭遇的突泥、塌方等突發(fā)情況，常規(guī)的處理方式耗時(shí)費(fèi)力，采用自進(jìn)式中空注漿管棚處理方案，具有便捷高效和可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)類似的隧道工程塌方處理有較強(qiáng)參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]王海燕.隧道塌方處理一般原則及技術(shù)要點(diǎn)[J].山西建筑，2009，35（17）：339～340.

[2]周先倉.隧道施工塌方原因及控制對(duì)策研究[J].山西建筑，2012，38（15）：202～204.

[3]劉志軍.隧道施工塌方及控制分析[J].城市建筑，2013，11（20）：248.

收稿日期：2018-9-21