何克揚(yáng) 藍(lán)東杰 廖巧玲

文章以某山區(qū)公路隧道施工為背景，針對(duì)隧道在開挖過程中出現(xiàn)的塌方、涌泥等現(xiàn)象，采用C6超前鉆探技術(shù)全面探測(cè)前方溶洞溶腔規(guī)模、大小、形狀以及圍巖情況，在初支變形段增設(shè)護(hù)拱，采用大管棚及小導(dǎo)管對(duì)溶腔段進(jìn)行注漿加固處理，并施作止?jié){墻，后續(xù)對(duì)溶腔泵送C25混凝土進(jìn)行加固，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)安全有效地處治了突泥病害，無安全事故發(fā)生，效果顯著，確保隧道順利實(shí)現(xiàn)貫通。

隧道工程;突泥;超前鉆探;處治技術(shù);監(jiān)控量測(cè)

U457+.2A210743

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)需求的不斷增長(zhǎng)，全國(guó)高速公路建設(shè)迅猛發(fā)展，隧道的修建技術(shù)越來越先進(jìn)成熟，可穿越的地質(zhì)條件也日趨復(fù)雜。某高速公路工程位于廣西河池山區(qū)，以喀斯特地貌為主，地質(zhì)條件極其復(fù)雜，有高地應(yīng)力、大變形、大滑坡、危巖、崩塌、巖溶、涌水等多種不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，隧道在通過斷層帶、溶洞溶腔段時(shí)，極易出現(xiàn)坍塌、突泥突水等現(xiàn)象。本文以某山區(qū)隧道出現(xiàn)突泥現(xiàn)象為背景，為確保隧道溶腔的整體穩(wěn)定性，在初支變形段增設(shè)護(hù)拱，采用大管棚及小導(dǎo)管對(duì)溶腔段進(jìn)行注漿加固處理，并施作止?jié){墻，后續(xù)對(duì)溶腔泵送C25混凝土進(jìn)行加固，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)安全有效地處治了突泥病害，無安全事故發(fā)生，效果顯著。

1 隧道病害說明

某山區(qū)隧道為廣西某高速公路關(guān)鍵性工程，左洞起止樁號(hào)為ZK450+753～ZK453+686，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2 933 m，最大埋深約為359 m（ZK452+200處）。當(dāng)隧道左線施工至掌子面ZK451+831（埋深233 m處）時(shí)，發(fā)生塌方、涌泥、拱架損壞等災(zāi)害。第一次涌泥至ZK451+799段，長(zhǎng)32 m，涌泥量為1 267 m3;第二次涌泥至ZK451+760段，長(zhǎng)71 m，涌泥量為4 000 m3。

現(xiàn)場(chǎng)情況如下：

（1）2019-10-24開挖至ZK451+819段左側(cè)遇到溶洞，經(jīng)四方勘查現(xiàn)場(chǎng)后，將該段襯砌支護(hù)類型由S4-B變更為S5-A。

（2）2019-10-30開挖至ZK451+824段，左側(cè)掌子面近邊墻部位揭露半填充性溶槽，沿隧道縱向延伸2 m，寬約3.5 m，左側(cè)邊墻涌水。

（3）2019-11-04開挖至ZK451+831段，出渣過程中掌子面頂部塌落石頭，將拱架、鋼筋網(wǎng)片、連接筋等壓壞，從掌子面往外數(shù)第二榀拱架也出現(xiàn)變形。

（4）2019-11-05掌子面繼續(xù)往外涌泥，ZK451+825～ZK451+831段拱架發(fā)生嚴(yán)重的變形和垮塌。

（5）2019-11-10又發(fā)生塌方、突泥，塌方體繼續(xù)外涌至ZK451+780段的位置。

（6）2019-11-19實(shí)施回填反壓，并組織了超前鉆孔等工作。

2 C6超前鉆探

根據(jù)隧道出現(xiàn)的突泥現(xiàn)象，項(xiàng)目引進(jìn)C6鉆機(jī)，對(duì)該隧道進(jìn)口左洞ZK451+817～ZK451+873段（長(zhǎng)度為56 m）進(jìn)行鉆孔探測(cè)，從隧道進(jìn)、出口兩端全面探測(cè)前方溶洞溶腔規(guī)模、大小、形狀以及圍巖情況（見圖1）。

進(jìn)口端探測(cè)結(jié)果為：圍巖以中風(fēng)化大理巖為主，硬度與掌子面接近。較完整-較破碎，裂隙不發(fā)育或少量發(fā)育，但溶蝕空腔尺寸較大、分布范圍較廣，特別是隧道上方分布較為密集，且溶洞內(nèi)部充填軟泥碎石，含一定地下水。整體穩(wěn)定性較差。推斷圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

出口端探測(cè)結(jié)果為：圍巖主要為中風(fēng)化大理巖，局部夾較軟層，硬度與掌子面接近。較破碎-破碎，溶蝕裂隙或溶腔發(fā)育，裂隙及巖層內(nèi)部結(jié)構(gòu)面間泥質(zhì)充填，裂隙最大開度約為0.8 m。掌子面左部至中部10～24 m（ZK451+860～ZK451+846）段疑似存在泥石充填型溶洞;局部疑似存在泥石充填型溶腔以及溶蝕密集發(fā)育區(qū)。局部地下水有一定發(fā)育。該段完整性較差，且結(jié)構(gòu)面間泥質(zhì)充填、結(jié)合較差，整體自穩(wěn)性較差，巖土體易發(fā)生掉塊或坍塌。

3 突泥處治技術(shù)

根據(jù)C6超前鉆探結(jié)果（圖1），制定突泥處治方案（圖2），總體思路為先注漿穩(wěn)固再進(jìn)行側(cè)導(dǎo)洞開挖掘進(jìn)并加強(qiáng)支護(hù)（見圖2），開挖施工分為七個(gè)步驟：

3.1 泵送混凝土

在掌子面施工前，預(yù)先封閉掌子面ZK451+831，利用現(xiàn)狀回填反壓平臺(tái)，鉆2～3個(gè)孔對(duì)溶腔泵送C25混凝土，泵送過程中應(yīng)記錄泵送壓力等情況。

3.2 導(dǎo)洞開挖前進(jìn)行徑向補(bǔ)強(qiáng)注漿

注漿施工前應(yīng)進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，確定注漿壓力、擴(kuò)散半徑等注漿參數(shù)。注漿材料采用水泥水玻璃雙液漿，灰水比為1∶0.8，摻入水玻璃含量為水泥用量的3%～5%（水玻璃規(guī)格為35°Bé，模數(shù)為2.6）[1]，注漿壓力為0.6～1.0 MPa，終壓為6.0 MPa，要求擴(kuò)散半徑≥0.75 m，開挖過程中應(yīng)驗(yàn)證漿液是否達(dá)到要求擴(kuò)散半徑。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以注漿終壓和注漿量確定[2]。

3.3 第一階段施工

（1）采用側(cè)導(dǎo)洞清淤（反壓體）至ZK451+826段。

（2）護(hù)拱施工從ZK451+808段開始施作。護(hù)拱采用Ⅰ18b鋼架，間距為50 cm;導(dǎo)洞臨時(shí)支撐采用Ⅰ25b鋼架@50 cm、C25噴射混凝土25 cm。

（3）管棚施工。

管棚施工開始樁號(hào)為ZK451+820，導(dǎo)向管采用127 mm×4 mm鋼管（長(zhǎng)2 m）。止?jié){墻向外輪廓擴(kuò)挖30 cm。管棚采用108 mm×8 mm鋼花管，間距為50 cm，外插角為10°～15°。采用潛孔鉆鉆孔，鉆孔順序?yàn)橄裙澳_后拱頂，兩臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施鉆;為防止管棚注漿時(shí)出現(xiàn)串孔，鉆孔施工時(shí)按3孔間距進(jìn)行，遇硬巖慢速鉆進(jìn)。使用挖機(jī)配合人工頂管，施工時(shí)必須有專人負(fù)責(zé)指揮調(diào)度，禁止用力過猛、頂進(jìn)速度過快。發(fā)現(xiàn)頂進(jìn)阻力較大時(shí)，須旋轉(zhuǎn)頂入。頂進(jìn)前將管節(jié)與聯(lián)結(jié)絲扣焊接牢固。每孔108 mm×6 mm鋼管一次性頂至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。

（4）施工止?jié){墻。止?jié){墻厚2 m，并擴(kuò)至輪廓線以外0.5 m作為管棚施作空間。構(gòu)筑止?jié){墻應(yīng)根據(jù)鉆孔布置，預(yù)埋60 mm孔口管，采用Ⅰ18工字鋼作為臨時(shí)斜撐對(duì)止?jié){墻進(jìn)行支撐。

（5）對(duì)導(dǎo)洞掌子面前方15 m注漿加固。注漿導(dǎo)管為42 mm×4 mm小導(dǎo)管，導(dǎo)管長(zhǎng)度為15 m（不含止?jié){墻長(zhǎng)度），與下一環(huán)搭接5 m。注漿按“由外到里、從上到下、間隔跳孔”原則進(jìn)行施工。要求擴(kuò)散半徑≥0.75 cm，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿情況確定檢查孔位置，每循環(huán)數(shù)量≥10個(gè)。

（6）采用0.5 m進(jìn)尺上下臺(tái)階法開挖支護(hù)導(dǎo)洞，上下臺(tái)階保證5 m距離。導(dǎo)洞開挖前須進(jìn)行徑向補(bǔ)強(qiáng)注漿。

（7）導(dǎo)洞上臺(tái)階開挖支護(hù)至K451+836段，下臺(tái)階開挖支護(hù)至ZK451+831段。導(dǎo)洞開挖使用開挖臺(tái)車輔助施工，開挖時(shí)使用小型炮機(jī)鑿除巖石。

（8）施工止?jié){墻，導(dǎo)洞上臺(tái)階掌子面前方15 m注漿加固，導(dǎo)洞下臺(tái)階開挖至ZK451+836段。

（9）施工止?jié){墻，導(dǎo)洞下臺(tái)階掌子面前方15 m注漿加固。

（10）右側(cè)主洞采用上下臺(tái)階法0.5 m進(jìn)尺清淤（反壓體），上下臺(tái)階保證10 m距離，同時(shí)及時(shí)設(shè)置護(hù)拱。

（11）右側(cè)主洞上臺(tái)階清淤支護(hù)至K451+816段停止，右側(cè)主洞下臺(tái)階清淤支護(hù)至ZK451+806段停止。后續(xù)進(jìn)入第二階段施工。

3.4 第二階段施工

（1）采用0.5 m進(jìn)尺上下臺(tái)階法開挖支護(hù)導(dǎo)洞，上下臺(tái)階保證5 m距離，導(dǎo)洞開挖前須進(jìn)行徑向補(bǔ)強(qiáng)注漿。

（2）導(dǎo)洞上臺(tái)階開挖支護(hù)至ZK451+846段，下臺(tái)階開挖支護(hù)至ZK451+841段。

（3）施工止?jié){墻，導(dǎo)洞上臺(tái)階掌子面前方15 m注漿加固。

（4）導(dǎo)洞下臺(tái)階開挖支護(hù)至ZK451+846段。

（5）施工止?jié){墻，導(dǎo)洞下臺(tái)階掌子面前方15 m注漿加固。

（6）右側(cè)主洞采用上下臺(tái)階法0.5 m進(jìn)尺清淤（反壓體），上下臺(tái)階保證10 m距離，同時(shí)及時(shí)設(shè)置護(hù)拱。

（7）右側(cè)主洞上臺(tái)階清淤支護(hù)至ZK451+826段停止，右側(cè)主洞下臺(tái)階清淤支護(hù)至ZK451+816段停止。

（8）仰拱跟進(jìn)至ZK451+806段。

（9）進(jìn)入第三階段主洞開挖支護(hù)施工步驟。

3.5 第三階段施工

（1）采用0.5 m進(jìn)尺上下臺(tái)階法開挖支護(hù)導(dǎo)洞，上下臺(tái)階保證5 m距離。

（2）導(dǎo)洞上臺(tái)階開挖支護(hù)至ZK451+856段，下臺(tái)階開挖支護(hù)至ZK451+851段。

（3）施工止?jié){墻，導(dǎo)洞上臺(tái)階掌子面前方15 m注漿加固。

（4）導(dǎo)洞下臺(tái)階開挖支護(hù)至ZK451+856段。

（5）施工止?jié){墻，導(dǎo)洞下臺(tái)階掌子面前方15 m注漿加固。

（6）右側(cè)主洞采用上下臺(tái)階法0.5 m進(jìn)尺開挖支護(hù)，上下臺(tái)階保證10 m距離。

（7）右側(cè)主洞上臺(tái)階開挖至ZK451+836段停止，右側(cè)主洞下臺(tái)階開挖至ZK451+826段停止。

（8）仰拱跟進(jìn)至ZK451+816段。

（9）二襯跟進(jìn)至ZK451+806段。

（10）重復(fù)第三階段主洞開挖支護(hù)施工步驟，超過溶洞≥10 m停止。

3.6 初支變形段處理

對(duì)于受到突泥已變形的ZK451+816～ZK451+826段，在開挖突泥體后應(yīng)及時(shí)施作護(hù)拱。護(hù)拱采用Ⅰ18工字鋼，間距為50 cm，并打設(shè)長(zhǎng)鎖腳穩(wěn)定護(hù)拱，開挖后及時(shí)讓護(hù)拱落腳。二襯跟進(jìn)至初支變形段后，可逐榀拆除，更換鋼架。拆除過程中，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，必要時(shí)設(shè)置臨時(shí)支撐。

3.7 排水設(shè)施

（1）深層泄水孔長(zhǎng)度≥6 m，孔內(nèi)插入200 mm軟式透水管，應(yīng)采用鐵絲或鐵釘固定。

（2）集水井水流采用200 mmPVC管引入中央排水溝，200 mmPVC橫向排水管端部需采用無紡布包裹，設(shè)置集水井并在排水段落取消原設(shè)計(jì)組縱向、橫向排水管，在水量較大處，應(yīng)加密設(shè)置集水井、環(huán)向排水盲管。

（3）環(huán)向排水盲管采用200 mm軟式透水管，軟式透水管需用無紡布包裹，并采用200 mm軟式透水管接入中央排水溝。

（4）泄水孔深度≥6 m，縱向間距5 m，在溶洞發(fā)育、滲水較嚴(yán)重段應(yīng)增設(shè)集水井。集水井位置可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（5）設(shè)置集水井處應(yīng)打設(shè)深層泄水孔，泄水孔徑≥200 m，深度≥6 m，通過200 mm軟式透水管將圍巖滲水匯流至集水井，并通過200 mmPVC管與中心水溝相接。

4 監(jiān)控量測(cè)

突泥處治為期半年，在處治過程中為確保施工安全，針對(duì)突泥處治段ZK451+811～ZK451+860設(shè)置了監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)以監(jiān)測(cè)圍巖的變形，監(jiān)測(cè)時(shí)間從2020-06-25至2021-01-09。監(jiān)測(cè)主要控制點(diǎn)布置如圖3所示，加密點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行布設(shè)。

在監(jiān)控量測(cè)過程中，掌子面ZK451+831于2020-09-10達(dá)到最大位移5.1 mm。次日，斷面因變形過大，左側(cè)拱腰鋼拱架已嚴(yán)重變形，初期支護(hù)左側(cè)混凝土開裂破損，監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)被破壞。掌子面突泥，圍巖處于急劇變形狀態(tài)，有失穩(wěn)的可能，為確保安全，項(xiàng)目暫停施工，加強(qiáng)支護(hù)并做好臨時(shí)加固。待處治完成之后，項(xiàng)目恢復(fù)監(jiān)控量測(cè)，各段面沉降均趨于穩(wěn)定且沉降量在規(guī)范允許范圍內(nèi)，如后頁(yè)圖4～7所示。

根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，待圍巖趨于穩(wěn)定并確保安全步距的情況下，可分段施作二襯。

5 結(jié)語(yǔ)

在隧道突泥處治過程中，項(xiàng)目通過引進(jìn)C6鉆機(jī)，從隧道進(jìn)、出口兩端全面探測(cè)前方溶洞溶腔規(guī)模、大小、形狀以及圍巖情況，制定切實(shí)可行的處治方案;施工處治嚴(yán)格按方案執(zhí)行，處治過程正常、平穩(wěn)推進(jìn);過程中通過加密監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)圍巖的穩(wěn)定性，以監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)判定二襯施作時(shí)間，指導(dǎo)施工工序預(yù)防坍塌;后續(xù)并未發(fā)生突泥、突水現(xiàn)象，隧道左洞順利實(shí)現(xiàn)貫通。

[1]張朝斌.隧道二次襯砌裂縫處治技術(shù)的應(yīng)用[J].西部交通科技，2020（2）：114-117，137.

[2]胡 勇，柳桂麗.張石高速二期蝴蝶谷右線隧道進(jìn)口段不良地質(zhì)治理[J].科技信息，2008（3）：93-94.