廟嶺隧道出口右線拱腰滑塌處理方法

馬洪山

摘要:通過對(duì)廟嶺隧道滑塌的施工，總結(jié)一些處理滑塌情況的經(jīng)驗(yàn)

關(guān)鍵詞:滑塌;注漿

1滑塌情況介紹

2008年4月1日中午廟嶺隧道YK28+010～YK28+015段右部拱腰部位產(chǎn)生滑塌，且滑塌開始時(shí)間在4月1日11點(diǎn)10分，開始拱腰滑塌土石方量較少，只有約1m高，到下午15時(shí)大量滑塌，發(fā)展到大致8m高，一直持續(xù)到午夜零點(diǎn)，滑塌歷時(shí)近14個(gè)小時(shí)才穩(wěn)定。最后現(xiàn)場查看滑塌情況：滑塌長度約有5m，寬度約有8m，高度約有12m,掌子面堆積滿滑塌的土石方，估計(jì)滑塌總量約300m3左右。經(jīng)測量隊(duì)測定滑塌部位隧道實(shí)際埋深25.5m，距路線右側(cè)地表匯水溝不足10m，隧道處于淺埋偏壓水浸圍巖軸向斷裂狀態(tài)。

2滑塌原因分析

出口右線隧道右部拱腰部位地質(zhì)為松散強(qiáng)風(fēng)化巖和全風(fēng)化巖石，節(jié)理非常發(fā)育，巖質(zhì)結(jié)構(gòu)破碎，環(huán)向受力比較差；巖石節(jié)理滑動(dòng)面與掌子面順向，摩擦角較小，由自重壓力因素影響對(duì)圍巖產(chǎn)生脫落滑動(dòng)性增大；在滑塌部位有一條豎直沿隧道軸向0.9m寬土質(zhì)斷裂帶；同時(shí)在隧道右側(cè)10m遠(yuǎn)處發(fā)現(xiàn)有下降泉水，泉水經(jīng)巖石裂隙涌入隧道，所以在掌子面出現(xiàn)泉涌和大量淋水現(xiàn)象，再經(jīng)水浸泡，土質(zhì)斷層變成泥層促使斷裂層面產(chǎn)生滑動(dòng)；鉆爆施工過程中對(duì)圍巖產(chǎn)生沖擊震動(dòng)較強(qiáng)，尤其是對(duì)風(fēng)化巖產(chǎn)生震動(dòng)更加強(qiáng)烈，其結(jié)果是造成巖石節(jié)理面開裂，圍巖更加破碎，導(dǎo)致圍巖處于松散狀態(tài)，迫使圍巖滑落；再加上爆破后，除塵、排煙、出渣、排水、支護(hù)鋼骨架及綁扎鋼筋過程暴露外界時(shí)間較長，初期支護(hù)沒有及時(shí)封閉。由于上述多種不利因素共同作用導(dǎo)致滑塌事故的發(fā)生。

3施工地段坍方處理的技術(shù)

對(duì)坍方采用“管超前、預(yù)注漿、多循環(huán)、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、勤量測、早封閉” 的處理原則。根據(jù)現(xiàn)場的具體條件，通過各種方案的比選結(jié)合現(xiàn)場可利用的材料，最后確定采用“地表注漿加小導(dǎo)管注漿管棚法”。主要理由：就地取材，原隧道設(shè)計(jì)中的材料可以利用，來料方便，施工熟練：塌體為碎石、塊石、土的混合體，有孔隙，注漿效果好，壓漿后能形成一個(gè)能承受一定壓力的固結(jié)拱；鋼拱支撐承載力大，并能立即受力，安全可靠。

3.1做地表截水溝

對(duì)滑塌部位的地表周圍挖一條截水溝，封堵攔截地表水，防止地表水滲入滑塌部位，擴(kuò)大滑塌面積。

3.2工作面預(yù)注漿

按塌體天然堆積角,用人工配合挖掘機(jī)鏟背將塌體刷成臺(tái)階,經(jīng)初步夯實(shí)后,掛網(wǎng)噴C25早強(qiáng)素砼進(jìn)行固結(jié),厚度為5～10cm。然后用Φ50×5小導(dǎo)管對(duì)工作面進(jìn)行預(yù)注漿,按圍巖開挖輪廓線以外插角15°，間距40cm，注漿長度為5m。以42.5R的水泥單液漿為主，內(nèi)加速凝劑。工作面預(yù)注漿的目的是加固工作面松散體，以保證管棚鉆孔方向的精度，同時(shí)穩(wěn)定工作面,并起到止?jié){作用,確保開挖時(shí)工作面的安全。

3.3管棚施工與注漿

長管棚與注漿加固圈在拱頂形成了穩(wěn)固可靠的固結(jié)殼，作為松散坍方體超前支護(hù)體系(保護(hù)殼)，保證開挖安全和防止坍方的進(jìn)一步的擴(kuò)大。其中10m灌滿砂漿的管棚直接棚架在已施作完成的格柵鋼架和未破壞的圍巖上，是承受坍方體壓力的主體，而注漿固結(jié)圈則起到對(duì)其的進(jìn)一步加固作用，可防止松散坍體從管間縫中涌出而引起新的坍方。管棚與超前注漿構(gòu)成了超前支護(hù)的主體，是坍方處理的關(guān)鍵。

3.3.1管棚參數(shù)

在拱部120°范圍內(nèi)施作Φ89×6長管棚，管棚間距40cm，管棚長度10m，鉆孔外插角3°，共計(jì)35根。

3.3.2鉆孔

由于塌體為石塊與土的混合體，含水較多松散不易成孔。鉆孔采用頂驅(qū)動(dòng)力頭的跟管鉆進(jìn)工藝。首先將套管及鉆桿同時(shí)鉆入孔內(nèi)，成孔后，取出內(nèi)鉆桿，放進(jìn)管棚，最后取出外套管即可。跟管鉆進(jìn)程序及跟管鉆進(jìn)圖解說明如下圖所示。

跟管鉆孔工藝

3.3.3管棚注漿

對(duì)大管棚可采用間歇注漿法注漿，可獲得有效固結(jié)圈。間歇注漿法：即當(dāng)長時(shí)間注漿壓力上不來時(shí)，說明漿液順空隙泄流至坍空區(qū)，這時(shí)將漿液凝結(jié)時(shí)間調(diào)整至30～50s，注漿1～5min，停40s，待原注入漿液初凝變稠后再注，如此反復(fù)，則原先的泄?jié){通道逐漸變小并最終堵塞，漿液即在管棚周圍達(dá)到均勻擴(kuò)散的目的。

管棚預(yù)注漿采用水泥－水玻璃雙樣液其參數(shù)如下：

水泥漿水灰比W:C=0.8:1～1.5:1，水玻璃漿35Be"，C:S=1:1~1：0.3，注漿終壓2.0MPa，注漿速度30～60L/Pmin，緩凝劑加入1%~3%，擴(kuò)散半徑1m。

3.4小導(dǎo)管注漿補(bǔ)強(qiáng)

長管棚注漿加固范圍有限,很難達(dá)到要求,為此在開挖過程中,需施作小導(dǎo)管注漿補(bǔ)強(qiáng)。小導(dǎo)管采用Φ50焊縫鋼管，長3.5m，開孔長2.5m，間距60cm，外插角30°。小導(dǎo)管注漿采用C-S雙液漿，注漿量根據(jù)現(xiàn)場情況定，以確保開挖安全。

3.5開挖與支護(hù)

開挖采用單側(cè)壁導(dǎo)坑CRD法，上、中段高度均為4m，采取分部開挖的辦法，每次循環(huán)進(jìn)尺50cm，以人工開挖為主，禁止爆破作業(yè)。在開挖后立即施Ⅰ20型鋼拱架及掛網(wǎng)噴混支護(hù)體系，充分調(diào)動(dòng)加固后的圍巖的承載能力，使初期支護(hù)與注漿加固的坍方體形成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，并建立科學(xué)的監(jiān)測體系，監(jiān)測支護(hù)體系的變形，判斷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，及時(shí)反饋設(shè)計(jì)與施工。

單側(cè)壁導(dǎo)坑CRD法施工如下圖所示。

先行導(dǎo)坑的上部開挖→先行導(dǎo)坑上部的鋼架支撐、錨噴網(wǎng)支護(hù)（包括設(shè)置中隔壁墻臨時(shí)支撐）→先行導(dǎo)坑中部的開挖 先行導(dǎo)坑中部鋼架支撐及錨噴網(wǎng)支護(hù)（包括設(shè)置中隔壁墻臨時(shí)支撐）→后行導(dǎo)坑的上部開挖→后行導(dǎo)坑上部的鋼架支撐、錨噴網(wǎng)支護(hù)→后行導(dǎo)坑中部的開挖→后行導(dǎo)坑中部的鋼架支撐錨噴網(wǎng)支護(hù)→先行導(dǎo)坑下部的開挖→先行導(dǎo)坑下部的鋼架支撐、錨噴網(wǎng)支護(hù)→后行導(dǎo)坑下部的開挖→后行導(dǎo)坑下部的鋼架支撐、錨噴網(wǎng)支護(hù)→澆注仰拱混凝土→拆除中隔壁墻。

中段支撐采用擴(kuò)大拱腳的形式,以提高承載力，下段配置橫撐。整個(gè)開挖完成后,支撐應(yīng)形成封閉環(huán)。中壁拆除應(yīng)在全斷面閉合后,各斷面位移充分穩(wěn)定后（通過拱頂下沉和凈空收斂來判斷）,才能拆除。

塌體開挖與小導(dǎo)管注漿穿插進(jìn)行，即每注一個(gè)循環(huán)開挖1.5m(即支護(hù)三榀鋼拱架) 。初期支護(hù)與開挖緊跟，50cm即為一循環(huán)，每開挖一個(gè)分部立即立拱架掛網(wǎng)噴砼施作初期支護(hù)。開挖后洞室變形及結(jié)構(gòu)承載力不能進(jìn)行較為準(zhǔn)確的計(jì)算，為防止變形過大造成初支結(jié)構(gòu)進(jìn)入襯砌凈空，按監(jiān)控收斂留好預(yù)留量。

初期支護(hù)采用I20型鋼拱架、Φ42鎖腳錨管、Φ22縱向連接筋、Φ8鋼筋網(wǎng)、拱墻噴射26cmC25纖維砼（分三次完成）、仰拱噴射26cmC25砼及邊墻砂漿錨桿的聯(lián)合支護(hù)體系。拱架為I20型鋼拱架，鋼筋網(wǎng)采用Φ8圓鋼，網(wǎng)間距20cm；鎖腳錨管采用Φ42、l=4m的無縫鋼管，拱架間距按開挖進(jìn)度每0.5m一榀，拱架間連接筋采用Φ22螺紋鋼，連接筋間距0.5m；噴射混凝土采用C25砼，厚度26cm。初支護(hù)應(yīng)在開挖完成后及時(shí)施作，要確保支護(hù)體系的及時(shí)封閉，即盡早噴砼封閉減少開挖后圍巖的暴露時(shí)間，及時(shí)施作仰拱使支護(hù)結(jié)構(gòu)盡快封閉成環(huán)，改善洞室結(jié)構(gòu)的受力條件。

4施工期間的保證措施：

4.1加強(qiáng)施工監(jiān)測,密切注意圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，并判斷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性，將監(jiān)測信息及時(shí)反饋于施工人員。為此進(jìn)行了如下的施工監(jiān)測：

（1）拱頂下沉量測，共埋設(shè)3個(gè)測點(diǎn)，間隔12小時(shí)觀測一次；

（2）水平收斂量測，埋設(shè)3組測點(diǎn)，12小時(shí)復(fù)測一次；

（3）洞內(nèi)觀察，查看周邊部位初期支護(hù)變化情況，有無出現(xiàn)初期支護(hù)開裂、噴射混凝土脫落和異常響動(dòng)聲音；

（4）地表下沉兩側(cè)，在滑塌正上方地表隧道中線埋4個(gè)測樁，24小時(shí)觀測一次；

4.2加強(qiáng)超前預(yù)注漿的技術(shù)措施

（1）壓漿順序自下而上，先兩側(cè)后中心，對(duì)稱壓注；

（2）注漿壓力應(yīng)由小逐漸加大，注漿過程中應(yīng)控制好注漿的終壓、注漿速度及終壓的持壓時(shí)間；

4.3在穿越滑塌部位施工期間，項(xiàng)目部每班設(shè)專人隨時(shí)檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)支護(hù)變形或破壞時(shí)，應(yīng)立即整改和加固；當(dāng)情況嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)立即將施工人員撤離現(xiàn)場，再行加固。

4.4嚴(yán)格按照配合比施工，鋼筋網(wǎng)的混凝土保護(hù)層不應(yīng)小于2cm,且應(yīng)與錨桿或釬釘連接牢固。

4.5開挖必須分部開挖，及時(shí)支護(hù)，各種施工參數(shù)必須按技術(shù)交底施工。

4.6初支前必須做好預(yù)埋軟式排水管，做好排水。

5小結(jié)：

由于措施得當(dāng)，指揮有力，項(xiàng)目部迅速而又安全的解決了滑塌問題，既為施工工期贏得了時(shí)間，又在處理滑塌問題積累了經(jīng)驗(yàn)。