齊加晏

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

隧道修建過程中經(jīng)常穿越一些地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域，圍巖變形嚴(yán)重、擠壓揉皺發(fā)育，完整性極差，巖體破碎，圍巖穩(wěn)定性差[1-2]，發(fā)生突泥突水的風(fēng)險極高，現(xiàn)有工程項目中突泥突水現(xiàn)象時有發(fā)生，給現(xiàn)場施工帶來了極大的困難和挑戰(zhàn)[3-6]。目前對突泥突水現(xiàn)象進(jìn)行處理的措施中，主要對可能發(fā)生突涌現(xiàn)象的區(qū)域進(jìn)行預(yù)防，預(yù)防方法大多采用對掌子面圍巖進(jìn)行預(yù)加固的處理方式[7-10]，但是這種方法也不能很好地解決突涌問題。實際工程施工過程中由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性、地質(zhì)預(yù)報的偏差及設(shè)計的局限性，突泥突水事件一旦發(fā)生，突涌體將充滿掌子面后方幾十米至幾百米不等[11-14]。目前對于突涌體并沒有較好的處理方法，現(xiàn)場技術(shù)人員通過科技創(chuàng)新與研究，對隧道富水軟巖破碎區(qū)域突涌體開挖施工采用先固結(jié)后開挖的思路，首先施作止?jié){墻并對突涌體進(jìn)行注漿加固，待突涌體穩(wěn)定后再進(jìn)行開挖作業(yè)，形成單線鐵路隧道富水軟巖破碎帶突水突泥施工工法，有效地保證了施工安全，加快了施工進(jìn)度。本文對該工法進(jìn)行介紹。

1 工程概況

麗香鐵路為國鐵I級單線鐵路，時速140km，全長139.7km。位于云南省西北部，南起大麗鐵路麗江車站，向北跨越金沙江，經(jīng)小中甸至香格里拉。全線新建隧道共20座，總長92.5km，隧線比高達(dá)68%。其中花椒坡隧道突涌段位于花椒坡2#斷層內(nèi)，斷層長度135m，該斷層呈東西走向，斷層破碎帶寬40～80m。地表交于線路DK78+934附近處，交角為40°，斷層角礫系板巖、灰?guī)r受擠壓破碎而成，多呈角礫狀或碎塊狀，巖質(zhì)軟硬不均，呈褐黃色。沿斷層破碎帶有泉點分布。受斷層影響，板巖變形嚴(yán)重、擠壓揉皺發(fā)育，完整性極差，巖體破碎，圍巖穩(wěn)定性差。隧道施工中DK78+933處發(fā)生突泥突水，突涌點位于花椒坡2#斷層內(nèi)核心地段，突涌發(fā)生時單元連接板處拱架出現(xiàn)扭曲，鋼架接頭部位崩開錯位嚴(yán)重，鋼架內(nèi)折變形明顯，大量水與泥砂混合物以約80～166L/s速度涌出，掌子面突泥突水導(dǎo)致后方約340m淤積，淤泥呈深灰色炭質(zhì)板巖碎片狀,大多為斷層泥，經(jīng)現(xiàn)場測量，淤泥約6000m3。麗香鐵路是滇藏鐵路的一部分，線路的建成將有效改善西南地區(qū)與西藏的聯(lián)絡(luò)交通，并進(jìn)一步促進(jìn)泛亞鐵路整合，進(jìn)而成為推動國內(nèi)制造業(yè)大發(fā)展的一個發(fā)動機，強有力支撐內(nèi)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 施工工藝原理及流程

清理洞內(nèi)淤泥至二襯端頭，在前方斜坡面采用塊石碼砌密實，在二襯端頭初支拱墻和仰拱填充面植入鋼筋，鋼筋植入后立模進(jìn)行止?jié){墻的澆筑，止?jié){墻可把處于不穩(wěn)定狀態(tài)的突涌體封堵，保證后方施工的安全，同時在止?jié){墻上預(yù)留注漿孔和排水孔，通過注漿孔對后方突涌體進(jìn)行加固及封堵，確保突涌體穩(wěn)定的同時可改變后方滲水的流向，使后方滲水從預(yù)留的排水孔排出，待突涌體穩(wěn)定后拆除止?jié){墻，進(jìn)行突涌體的開挖。工藝流程見圖1。

圖1 隧道軟巖破碎帶突水突泥施工工藝流程圖

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 清理二襯端頭淤泥

突涌體從突涌點突出后，沿著隧道開挖面突出，導(dǎo)致后方約340m淤積，淤泥呈深灰色炭質(zhì)板巖碎片狀,大多為斷層泥，經(jīng)現(xiàn)場測量，淤泥約6000m3。在進(jìn)行突涌體施工前應(yīng)先對已施作二襯區(qū)域進(jìn)行清理，清理至二襯端頭前2m，在前方斜坡面采用塊石碼砌密實，對后方突涌體進(jìn)行反壓，確保突涌體的穩(wěn)定。

3.2 止?jié){墻施作

由圖2可知，在二襯端頭2m范圍內(nèi)初支拱墻和仰拱填充面植入鋼筋，鋼筋長度80cm（植入50cm，露出30cm），間距按照30cm×30cm梅花形布置，植筋完成后開始立模，施作2m厚的C20混凝土止?jié){墻，止?jié){墻預(yù)埋兩排（不少于8個，上方3個，下方5個）泄水管，管徑不小于100mm。

圖2 止?jié){墻施工圖

3.3 注漿

止?jié){墻上按照1.0m×1.0m間距施作Φ108超前水平注漿管（共計32根），注漿管長度40m，前段30m設(shè)置溢漿孔，尾段10m不設(shè)置溢漿孔；注漿管溢漿孔直徑10mm，按照20cm×20cm間距梅花形布置，注漿管前端加工成錐形，便于導(dǎo)向及推進(jìn)，防止大量淤泥進(jìn)入管內(nèi)。超前注漿按擴(kuò)散半徑1.5m考慮，注漿采用純水泥漿，水灰比0.4～0.5，注漿壓力2MPa，注漿量按每根注漿管10.6m3控制（漿液擴(kuò)散直徑1.5m，孔隙率20%，注漿長度前端30m）。注漿順序：采取先外后內(nèi)、由上至下、間隔跳孔的施工方式進(jìn)行。單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：單孔每注漿段在最大設(shè)計（根據(jù)現(xiàn)場注漿實驗效果確定）注漿壓力下進(jìn)行注漿，注入率不大于20L/min；全段注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏注現(xiàn)象；檢查孔突水量小于0.2L/（m·min）；檢查孔無塌孔、流水現(xiàn)象，孔內(nèi)攝像檢查注漿漿液充填飽滿?，F(xiàn)場注漿施工見圖3。

圖3 止?jié){墻注漿施工

3.4 止?jié){墻拆除

從拱頂往下將止?jié){墻上方部位拆除，止?jié){墻下部預(yù)留3m暫不拆除。在止?jié){墻靠二襯臨空側(cè)采用透水性良好、遇水不軟化的硬質(zhì)石材拉渣反壓回填，反壓體與剩余止?jié){墻齊平，坡度為1∶5～1∶10，表面噴10cm厚C25混凝土封閉。剩余止?jié){墻前方淤泥體拋石擠淤，提供上臺階堅實穩(wěn)定作業(yè)平臺。

3.5 突涌體開挖

如圖4所示，逐榀開挖DK78+904～DK78+918段淤泥體，逐段邊墻增設(shè)Ф42徑向注漿管注漿加固（隧道每延米12根），注漿管長度4.5m，間距1.0m×1.0m，呈梅花形布置，注漿水灰比0.5，注漿壓力0.5～1.0MPa。

圖4 突涌體開挖

3.6 大管棚施工

對DK78+918～DK78+933段淤泥體逐榀開挖時，拱墻設(shè)置I25b型鋼鋼架加強支護(hù)，間距0.6m/榀；拱墻采用外徑42mm的徑向注漿管注漿加固（隧道每延米12根）。如圖5所示，在DK78+918處打設(shè)一環(huán)外徑108mm的大管棚，長20m，針對突涌段落及現(xiàn)場勘查情況，于DK78+933處再打設(shè)一環(huán)外徑108mm的大管棚，長20m，環(huán)向間距0.4m，共23根。由于淤泥體難以成孔，大管棚采用跟管施工，大管棚位于初支鋼架外側(cè)，角度5～10°向上，注純水泥漿，注漿壓力0.5～1.0MPa，水灰比0.5∶1。施工至大管棚剩余5m處施作超前小導(dǎo)管。同時D1K78+933～D1K78+953段邊墻增設(shè)外徑42mm的徑向注漿管注漿加固（隧道每延米12根），注漿管長度4.5m，間距1.0m×1.0m，呈梅花形布置，水灰比0.5，注漿壓力0.5～1.0MPa。

圖5 管棚施工

4 施工注意事項

清理已施作二襯部位突涌體時，注意隨時監(jiān)測后方突涌體的穩(wěn)定情況，一旦發(fā)現(xiàn)有局部失穩(wěn)情況立即采取應(yīng)急措施，所有人員撤離。由于未施作二襯區(qū)域突涌體失穩(wěn)危險性較大，清理至二襯端頭前2m時，防止突涌體下滑造成安全事故，因此必須先在前方斜坡面采用塊石碼砌密實，進(jìn)行初步防護(hù)，進(jìn)而進(jìn)行止?jié){墻的施工，最后注漿穩(wěn)固突涌體，施工中一定要嚴(yán)格按照施工步驟開展工作，如此即可確保突涌體開挖安全性。

5 施工效益分析

在西部山區(qū)隧道修建過程中，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，多條隧道出現(xiàn)突水突泥的情況，特別是突涌后突涌體的處理十分困難，一旦處理不當(dāng)將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，采用單線鐵路隧道富水軟巖破碎帶突水突泥施工技術(shù)后，與傳統(tǒng)邊開挖邊支護(hù)的方式相比，只需要將止?jié){墻做好，然后進(jìn)行注漿固結(jié)，突涌體穩(wěn)定后即可進(jìn)行開挖，不用擔(dān)心突涌體失穩(wěn)發(fā)生危險。施工時直接用挖機進(jìn)行開挖，可大大提高施工進(jìn)度，縮短了施工工期，在施工中直接節(jié)約工期30d，同時可節(jié)約施工成本，僅材料成本、人工、機械費用可節(jié)約100萬元。由于附近標(biāo)段隧道也有同類突涌發(fā)生，采用該技術(shù)后都取得較好的處理效果，得到業(yè)主、監(jiān)理及同行業(yè)一致好評，多次接待相關(guān)單位及人員參觀，擴(kuò)大了社會影響力，樹立了良好的企業(yè)形象，為下一步申報“優(yōu)質(zhì)工程”打下基礎(chǔ)。

6 結(jié)束語

隧道修建過程中經(jīng)常穿越一些地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域，特別是在富水軟巖區(qū)域發(fā)生突泥突水的風(fēng)險極高，本文通過采用塊石碼砌密實、澆筑止?jié){墻、注漿固結(jié)等一系列措施，安全高效地完成突涌段施工，得出如下結(jié)論：

（1）針對突涌體的不穩(wěn)定性，該工法施工中采用先固結(jié)穩(wěn)定后開挖的思路進(jìn)行施工，即通過修建止?jié){墻預(yù)防突涌體突出，同時在止?jié){墻上預(yù)留注漿孔對突涌體進(jìn)行注漿固結(jié)，保證了突涌體的穩(wěn)定，也確保了施工的安全。

（2）針對突涌體的處理采取先防后挖的處理方式，在止?jié){墻上留有注漿孔和泄水孔，采用上堵下排的施工方法，既能穩(wěn)固突涌體，又能有效排出后方滲水，此方法能夠有效對突涌體進(jìn)行清除，節(jié)約了施工成本，保障了施工進(jìn)度。