注漿小導(dǎo)管及管棚在隧道塌方中的應(yīng)用

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074)

注漿小導(dǎo)管及管棚在隧道塌方中的應(yīng)用

彭 偉

(重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院 重慶 400074)

圍巖因為開挖卸荷，應(yīng)力重新分布及巖體內(nèi)應(yīng)變軟化。當(dāng)圍巖強度較低時，其強度滿足不了重新分布的應(yīng)力作用，就會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。結(jié)合五峰山隧道塌方實例，介紹了管棚和小導(dǎo)管注漿輔助支護的加固處理方案，并通過監(jiān)控量測對處理效果進行評價。研究表明：管棚和小導(dǎo)管注漿方案能改善圍巖的受力狀態(tài)，起到加固圍巖的作用，在控制沉降和收斂方面效果顯著，為隧道施工能安全通過塌方段起到了關(guān)鍵的作用。

隧道塌方；小導(dǎo)管注漿；巖溶隧道；效果評價

1 工程背景

在公路隧道大斷面開挖中，由于地質(zhì)條件等的影響，常常會發(fā)生塌方事故和突水、涌泥、溶洞、斷層等不良地質(zhì)災(zāi)害，給隧道施工帶來了極大危害[1,2]。安全的度過隧道塌方段已成為施工的關(guān)鍵問題。

五峰山隧道區(qū)域的地下水主要為孔隙潛水和基巖巖溶裂隙水。其中ZK1+310～ZK1+462段：該段為Ⅴ級圍巖，長約144m，隧道出口淺埋段，洞室位于第四系含碎石粉質(zhì)粘土及二疊系下統(tǒng)茅口組中-厚層狀含燧石結(jié)核灰?guī)r中。地下水為孔隙水及巖溶裂隙水，水量小，洞室受地表水的影響較大，洞室有滴水，降雨時施工可有小量涌水。

2 塌方過程

該隧道左洞施工開挖至ZK1+416 處，于2015年10月20日出現(xiàn)洞頂垮塌情況，并在洞頂上方地表形成一塌坑。根據(jù)現(xiàn)場開挖情況查勘，拱頂范圍上部為土層，下部為灰?guī)r，且掌子面中部灰?guī)r之間存在夾土層的現(xiàn)象，土層粘性較大，含水率較高，圍巖情況較為復(fù)雜。在進行石方爆破開挖后，上部土層自穩(wěn)性極差，拱頂上部垮塌較大，形成鍋底狀，最深位置達到4.2米。

3 原因分析

從實際開挖情況看，該坍方區(qū)段土夾石，且處于V級圍巖。圍巖強度較低，完整性差，易破碎，巖層節(jié)理發(fā)育，圍巖抗壓力差。使初期支護無法滿足該部位穩(wěn)定所需的強度要求，且該部位的埋深以及2個隧道的凈距均處在淺埋以及小凈距隧道的邊緣，因此地質(zhì)情況復(fù)雜是導(dǎo)致該部位坍方的最主要原因。現(xiàn)場開挖臺階過大，臺階高度過高，導(dǎo)致圍巖應(yīng)力釋放過大，圍巖失穩(wěn)。因為地質(zhì)條件是土夾石，采用半機械伴隨爆破施工，沒能合理控制爆破震動系數(shù)。

4 塌方段處理方案

為了塌方體穩(wěn)定，將洞內(nèi)掌子面堆填隧道棄碴，及時封閉巖面，確保掌子面穩(wěn)定。

然后在原塌腔內(nèi)的空洞處及時泵送混凝土4m，確保塌方段的穩(wěn)定。打設(shè)Φ76管棚超前支護，管棚長9m，聯(lián)合注漿小導(dǎo)管組成加固體系，充分發(fā)揮管棚的棚架作用。

在小導(dǎo)管中注入M30水泥漿，注漿壓力0.5一1.0MPa，使隧道周圍的塌體形成4m環(huán)形加固圈。待加固圈強度達75%以上時再進行隧道的開挖，以保證施工安全。每榀交替打設(shè)，環(huán)向間距均為50 cm,打設(shè)范圍均為拱頂1200范圍內(nèi)，小導(dǎo)管打設(shè)角度分別為10一150。

開挖采用局部弱爆破，機械輔以人工開挖方式，架設(shè)18工字鋼鋼拱架，間距0.5m，打設(shè)鎖腳錨管，與型鋼拱架焊接成一個整體，掛鋼筋網(wǎng)，噴射C25混凝土，厚度為25 cm，然后注漿加固鎖腳錨管。

后期坑內(nèi)回填至原坡面，且表層應(yīng)回填不小于50cm粘土隔水層，防止地表水匯集在坑內(nèi)下滲，對洞身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

5 效果評價

處理后的塌方區(qū)穩(wěn)定性程度以及是否達到預(yù)期要求，需要通過對其進行監(jiān)控量測并獲得數(shù)據(jù)方可得出結(jié)論。塌方處理結(jié)束后，監(jiān)測方在塌方段設(shè)置了一些觀測點，對處理完后的塌方面進行觀測。通過自塌方處理結(jié)束后的連續(xù)近一個月的測量觀測，塌方面一直很穩(wěn)定。

由現(xiàn)場得到的數(shù)據(jù)分析，隧道拱頂?shù)南鲁梁椭苓叺氖諗烤苄?，而且?jīng)過約半月的時間后，變形量逐漸變小并趨于穩(wěn)定狀態(tài)，最大變形量約23mm，洞內(nèi)小導(dǎo)管注漿后加固塌方后圍巖取得預(yù)期效果。

6 小結(jié)

超前小導(dǎo)管注漿和管棚配合進行塌方處理，小導(dǎo)管注漿將頂拱以上4m 左右范圍內(nèi)的渣體均進行固結(jié)，坍塌體由原來的松散體變成了相對穩(wěn)定的固結(jié)體，并形成殼體，改變上部渣體應(yīng)力分布，由原有的局部集中荷載改變?yōu)橛蓺んw與管棚整體承擔(dān)的均布荷載，使其在開挖過程中，可以安全地進行相應(yīng)的其他工序施工，順利完成塌方處理。通過常規(guī)監(jiān)控量測可以對塌方的治理效果進行有效的監(jiān)控，據(jù)此可對塌方處置后的效果進行科學(xué)評價。

此次塌方從開始至處理結(jié)束沒有造成人員傷亡，處理速度也較快。在隧道施工過程中必須加強地質(zhì)超前預(yù)報工作，隨時觀察掌子面揭露的圍巖巖性、巖體完整性并與勘察、設(shè)計進行對比，根據(jù)圍巖實際情況作出相應(yīng)的開挖和支護方案。若發(fā)生圍巖地質(zhì)情況變差的情況，應(yīng)立即采用“短進尺，勤支護”的施工方案，必要時可加強支護，不惜增加一部分工程投入，也要避免塌方的發(fā)生。從根本上有效地控制工程工期和工程造價。

[1]顧義磊，李曉紅，杜云貴.通渝隧道K21 +780涌水突泥段的治理[J].地下空間與工程學(xué)報，2005, 5 (1 )：742-745.

[2]蘇生瑞，朱合華，陳建峰.云南省元一磨公路大風(fēng)婭口隧道施工地質(zhì)災(zāi)害分析[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2003,14(2)：44-49.

Application of Grouting Small Pipe and Pipe Shed Used in Tunnel Collapse

PENG Wei
(School of Civil Engineering & Architecture，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China)

Surrounding rock due to excavation unloading , strain softening stress redistribution and rock mass . When the strength of surrounding rock is low , Its strength can't satisfy the stress redistribution , instability phenomenon occurs . Combined with the text is a cave-in instance , Pipe shed and small duct grouting are introduced auxiliary support reinforcement scheme . And through the monitoring measurement to evaluate the treatment effect . Studies have shown that: Pipe shed and small duct grouting scheme can improve the stress state of surrounding rock . It will have the effect of reinforcement of surrounding rock . In the aspect of control settlement and convergence effect is remarkable, It can for the tunnel construction safety through the landslide segment has played a key role.

tunnel collapse; small pipe grouting technology; karst tunnel; effect evaluation

U45

B

1007-6344（2017）04-0031-01