西溝埡隧道塌方段落施工技術(shù)總結(jié)

代 碧 瓊

(中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西 西安 710000)

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西溝埡隧道塌方段落施工技術(shù)總結(jié)

代 碧 瓊

(中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西 西安 710000)

結(jié)合陽安二線直通線1標(biāo)段西溝埡隧道工程實例，主要從超前地質(zhì)預(yù)報、超前支護(hù)、注漿加固、開挖工法、初期支護(hù)、圍巖量測等方面，介紹了隧道工程塌方段落的施工方法，為類似工程施工提供參考。

隧道，超前地質(zhì)預(yù)報，注漿加固，開挖工法，初期支護(hù)，圍巖量測

1 工程概況

陽安二線直通線1標(biāo)段線路自大嶺鋪站中穿引出，上行線利用既有西康線至王家溝隧道出口，并行下行線形成雙線，于西康二線院寺溝旬河特大橋下穿通過，跨旬河及S102省道。西溝埡隧道起訖里程XDK213+444～XDK216+936，全長3 492 m，位于秦嶺南麓低中山區(qū)，地表植物茂密，地勢險峻，自然坡度一般大于30°，溝壑交織。隧址區(qū)涉及地層主要為泥盆系中統(tǒng)千枚巖夾灰?guī)r，志留系下統(tǒng)云母片巖和千枚巖，以及斷層帶的壓碎巖和斷層角礫。XDK215+592處掌子面原設(shè)計為Ⅳ級圍巖，采用Ⅳsy襯砌類型支護(hù)。2016年1月16日凌晨4點，西溝埡隧道出口掌子面開挖至XDK215+592，掌子面上臺階開挖兩榀拱架，剛出碴完成，掌子面開始發(fā)生涌水及局部溜坍。

2 塌方段處理方案

2.1 總體處理方案

對已完成XDK215+597～XDK215+592段落采取徑向注水泥漿加固。徑向?qū)Ч懿捎忙?2×3.5 mm熱壓無縫鋼管，每根導(dǎo)管長3.5 m,間距1.2 m×1.2 m(環(huán)×縱)。

溜坍堆積體采用正臺階注水泥漿加固，注漿孔1.2 m×1.2 m梅花形布置，單根長度3.5 m。溜坍堆積體固結(jié)后，采用三臺階預(yù)留核心土開挖。

在XDK215+592處拱部施作一環(huán)φ89超前管棚，環(huán)向間距40 cm，長度30 m并注雙液漿。管棚間設(shè)置φ42雙層小導(dǎo)管，L-3.5 m,環(huán)向間距40 cm,雙層小導(dǎo)管外插角度分別為7°～10°，30°～40°,每榀鋼架交錯設(shè)置，小導(dǎo)管注水泥水玻璃雙液漿加固，注漿壓力0.5 MPa～1.5 MPa。

XDK215+592～XDK215+562采用Ⅰ20b工字鋼，間距1榀/0.6 m。XDK215+592～XDK215+572段，已支護(hù)鋼架每個接頭加設(shè)一組φ42鎖腳錨管，長度3.5 m，并加設(shè)臨時鋼架支撐，Ⅰ20b鋼架，間距1榀/0.6 m。

2.2 超前地質(zhì)預(yù)報

對XDK215+592～XDK215+562段落采用超前水平鉆探結(jié)合地質(zhì)素描對掌子面前方地質(zhì)進(jìn)行綜合判斷，根據(jù)判斷結(jié)果確定后續(xù)開挖過程中采取的輔助措施，指導(dǎo)后續(xù)施工。

超前水平鉆探采用潛孔鉆進(jìn)行鉆孔，每個掌子面布設(shè)4個孔，搭接長度不小于5 m，每個孔深15 m。

2.3 徑向注漿及正臺階注漿加固

對已完成XDK215+597～XDK215+592段落采取徑向注水泥漿加固,間距1.2 m×1.2 m(環(huán)×縱)。溜坍堆積體采用正臺階注水泥漿加固，注漿孔1.2 m×1.2 m梅花形布置。導(dǎo)管前端做成尖錐形，尾部焊接φ12 mm鋼筋箍，管壁上間距15 cm梅花形鉆眼，眼孔直徑8 mm，尾部100 cm設(shè)不鉆孔止?jié){段。

采用1∶1水泥漿注漿，注漿壓力0.5 MPa～1.0 MPa之間，為保證注漿效果，注漿量達(dá)到設(shè)計注漿量且注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓后穩(wěn)壓5 min以上方可結(jié)束注漿。

2.4 超前支護(hù)施工

對XDK215+592～XDK215+562段落采用洞內(nèi)管棚與小導(dǎo)管預(yù)注漿相結(jié)合的超前支護(hù)。

2.4.1 管棚施工

采用φ89×5 mm熱軋無縫鋼管中管棚，單循環(huán)管棚施作長度10 m/根，縱向搭接長度3 m，外插角不大于3°，每根鋼管內(nèi)設(shè)置3根φ18鋼筋以增強(qiáng)管棚的剛度，管棚環(huán)向間距40 cm，布置范圍為拱頂140°范圍內(nèi)，每環(huán)共計38根管棚。鋼管上鉆注漿孔，孔徑10 mm，孔間距50 cm，梅花形布置，尾部2 m范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段。注水泥水玻璃雙液漿對管棚周圍巖體進(jìn)行固結(jié)。

用全站儀放樣定位布孔，保證外插角度在1°～3°。用高壓風(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣。管棚安裝完成后，向開挖工作面、拱圈及孔口周圍巖面噴射10 cm厚的C25混凝土，以防鋼管注漿時巖面縫隙跑漿。

注漿材料及配合比∶注漿漿液采用水泥水玻璃雙液漿，水泥采用52.5普通硅酸鹽水泥，水玻璃采用Ⅱ型水玻璃，體積質(zhì)量為1.25 g/cm3，水玻璃濃度為35Be′，水泥漿液水灰比為1∶1，水泥與水玻璃漿體積比為1∶0.5～1∶1，注漿壓力不小于3 MPa。

水泥水玻璃雙液漿具有凝結(jié)時間短、強(qiáng)度增長速度快、結(jié)石強(qiáng)度高等特點，將水泥水玻璃雙液漿的注漿時間控制在15 min。

2.4.2 小導(dǎo)管施工

超前小導(dǎo)管采用φ42×3.5 mm熱軋無縫鋼管，導(dǎo)管前端做成尖錐形，尾部焊接φ12 mm鋼筋箍，管壁上每隔15 cm梅花形鉆眼，眼孔直徑8 mm，尾部100 cm為不鉆孔止?jié){段。鋼管長3.5 m/根，環(huán)向間距40 cm，布置范圍為拱頂140°范圍內(nèi)，每循環(huán)38根，小導(dǎo)管配合鋼架使用。

施工中嚴(yán)格控制小導(dǎo)管安裝外插角度，保證超前小導(dǎo)管的縱向搭接長度不小于1 m，另外確保小導(dǎo)管超前掌子面前方不小于50 cm、小導(dǎo)管尾端落后于配合鋼架不小于50 cm，小導(dǎo)管內(nèi)需注水泥漿填充密實，以充分發(fā)揮小導(dǎo)管的棚架作用。小導(dǎo)管采用1∶1水泥漿注漿，注漿壓力0.5 MPa～1.0 MPa之間，為保證注漿效果，注漿量達(dá)到設(shè)計注漿量且注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓后穩(wěn)壓5 min以上方可結(jié)束注漿。

2.5 洞身開挖及初期支護(hù)施工

XDK215+592～XDK215+562段落采用“三臺階預(yù)留核心土法”施工，根據(jù)圍巖實際揭示情況，開挖進(jìn)尺控制在1榀拱架間距(鋼架間距60 cm)，確保開挖施工安全。

全環(huán)設(shè)置型鋼Ⅰ20a鋼架，間距60 cm/榀，拱部140°范圍內(nèi)設(shè)置φ22 mm組合中空錨桿，邊墻設(shè)置φ22 mm砂漿錨桿，錨桿間距縱×環(huán)(1.0 m×1.2 m)，每環(huán)鋼架共設(shè)置12根φ42×3.5 mm鎖腳錨管，每根長3.5 m，鋼管內(nèi)注水泥漿填充密實。

開挖及初期支護(hù)施工中容易出現(xiàn)開挖面坍塌、初期支護(hù)變形過大侵限等問題。

1)施工中嚴(yán)格遵循“短開挖、強(qiáng)支護(hù)、管超前、嚴(yán)注漿、勤量測、快封閉”的施工原則，緊湊施工工序，精心組織，縮短初期支護(hù)閉合成環(huán)時間。

2)臺階長度控制在3 m～5 m，開挖出渣后及時施作初期支護(hù)，配合鎖腳錨管封閉成環(huán)，噴射混凝土采用濕噴工藝，對超挖部分采用同級別的混凝土回填密實，嚴(yán)禁出現(xiàn)空洞。

3)該段落初期支護(hù)變形量大，施工中主要從四個方面控制初期支護(hù)變形：

a.根據(jù)圍巖量測成果合理預(yù)留變形量，保證初期支護(hù)變形穩(wěn)定后不侵入二次襯砌界限，同時避免超挖過大，將二襯混凝土超灌方量控制在合理范圍內(nèi)；

b.加強(qiáng)對巖體主動支護(hù)，充分利用圍巖的自承能力，嚴(yán)格按照設(shè)計要求施作系統(tǒng)錨桿，使巖體沿著隧道輪廓面形成組合拱；

c.中、下臺階嚴(yán)禁對稱開挖，使開挖后同一斷面的鋼拱架拱腳暴露僅限于一側(cè)。并在每臺階鋼架拱腳處設(shè)置雙拼型鋼Ⅰ20a墊板并用楔形塊塞緊，確保鋼架落在實處；

d.加強(qiáng)鎖腳施作質(zhì)量也可以有效控制初期支護(hù)變形，對斷層核心帶段落，根據(jù)圍巖量測資料反饋結(jié)果，變形大，且收斂持續(xù)發(fā)展，采用潛孔鉆在每榀鋼架每臺階拱腳上50 cm左右兩側(cè)并排向下施作φ89×5 mm鎖腳，鎖腳長度以保證鋼管深入基巖不小于4 m為原則，以提供足夠的摩擦力，采用φ22 mm“L”形鋼筋使鋼管與鋼架有效連接，并對鋼管內(nèi)注1∶1水泥漿，確保鋼管內(nèi)鋼管與周圍巖體空隙填充密實。

4)掌子面、初期支護(hù)若有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時用噴射混凝土封閉，加設(shè)錨桿、鎖腳錨管、架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù)措施。

5)仰拱初期支護(hù)單循環(huán)進(jìn)尺控制在3 m以內(nèi)，并緊跟下臺階，縮短初期支護(hù)封閉成環(huán)時間。

2.6 監(jiān)控量測

監(jiān)控量測是新奧法施工中不可缺少的一項技術(shù)內(nèi)容，是監(jiān)視圍巖和支護(hù)穩(wěn)定的重要手段，是判斷設(shè)計、施工是否正確合理的主要依據(jù)，是監(jiān)視施工是否安全可靠的眼睛。監(jiān)控量測在開挖后2 h～4 h進(jìn)行。

結(jié)合本段落的實際情況，將洞內(nèi)觀察、周邊位移，拱頂下沉作為必測項目；錨桿軸力作為施工監(jiān)控量測選測項目。每隔5 m設(shè)一個量測斷面。

3 結(jié)語

在隧道塌方段落施工過程中要積極運(yùn)用超前地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測手段指導(dǎo)施工，根據(jù)結(jié)果選擇超前支護(hù)措施及開挖工法和支護(hù)手段。抓好施工技術(shù)管理工作，能夠為施工中安全質(zhì)量、管理工作提供有力保證。

在XDK215+592～XDK215+562段落施工中選用的施工技術(shù)在工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等方面都取得較好的效果。希望本文能為今后的類似工程提供良好的借鑒經(jīng)驗。

On summary for construction techniques for collapse sections of Xigouya tunnel

Dai Biqiong

(No.4EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway12thBureauGroup,Xi’an710000,China)

Combining with Xigouya tunnel project in No.1 section the direct train line along Yang’an No.2 line, the paper introduces the construction methods for the collapse section of the tunnel projects from the advanced geological forecast, advanced support, grouting consolidation, excavation method, primary support, and enclosure measurement, so as to provide some reference for similar projects.

tunnel, advanced geological forecast, grouting consolidation, excavation method, primary support, enclosure measurement

1009-6825(2017)09-0149-02

2017-01-15

代碧瓊(1984- )，女，工程師

U457

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