淺談加密超前小導(dǎo)管在大斷面黃土隧道塌方中的應(yīng)用

申愛軍

（寧夏路橋工程股份有限公司 寧夏 銀川 750000）

淺談加密超前小導(dǎo)管在大斷面黃土隧道塌方中的應(yīng)用

申愛軍

（寧夏路橋工程股份有限公司 寧夏 銀川 750000）

基于黑海高速公路趙家山黃土隧道為背景，通過對(duì)塌方情況介紹和塌方原因的分析，給出了塌方的處理方案，可供今后續(xù)類似隧道塌方參考和借鑒。

黃土隧道；塌方；超前小導(dǎo)管

砂質(zhì)土層是我國黃土高原地區(qū)隧道開挖遇到較為普遍的地質(zhì)土層，是難以修建或修建好后病害較多的一類隧道，該土層開挖后，因其抗剪強(qiáng)度低、初期變形大、變形速度快，圍巖自穩(wěn)時(shí)間較短，甚至不能自穩(wěn)，開挖后極易發(fā)生塌方，如果塌方處理不當(dāng)將造成大面積塌方及冒頂。如何處理好砂質(zhì)土層隧道塌方問題以及保證運(yùn)營的安全，是隧道施工中急需解決的關(guān)鍵問題。本文結(jié)合黑海高速趙家山隧道塌方工程實(shí)例，對(duì)砂質(zhì)黃土隧道塌方進(jìn)行了分析和總結(jié)。提出了相關(guān)處理方案，以供類似項(xiàng)目參考借鑒［1］。

一、工程概況

趙家山隧道為分離式單向雙車道黃土隧道，建筑界限凈寬為 10.25 m，凈高5m，設(shè)計(jì)車速為80 km/h，左線長1217 m，右線長1250 m，左、右幅間距為 50～60 m 左右。隧址區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積層，稍濕，土質(zhì)不均，分層較多，穩(wěn)定性差，地形起伏較大，地表坡度約為25°～30°，隧道洞頂最大埋深80 m。

左線ZK54+528～548設(shè)計(jì)為五級(jí)圍巖，采用三臺(tái)階七步開挖法施工，施工工序：先超前支護(hù)（拱部120°范圍內(nèi)施作長度為4.5m，Φ42單排小導(dǎo)管，環(huán)向間距為30cm），再進(jìn)行開挖（開挖作業(yè)上、中、下臺(tái)階錯(cuò)臺(tái)開挖），上、中、下臺(tái)階的縱向間距控制在2.5～3.0m，每臺(tái)階開挖進(jìn)尺控制在1.0～1.5之間。

隧道施工在ZK54+548，掌子面開挖后，準(zhǔn)備施作鋼拱架時(shí)，掌子面有土體出現(xiàn)掉塊，現(xiàn)場安全員立即組織現(xiàn)場施工人員撤離，隨后掌子面、拱腰處大量土地涌出，上、中導(dǎo)坑鋼拱架全部變形，初支護(hù)侵限（塌方土體見下圖）。

塌方土體

二、塌方原因分析

隧道坍方的原因復(fù)雜,影響因素很多。概括起來分為兩類:自然因素和人為因素。自然因素主要有地質(zhì)狀態(tài)、受力狀態(tài)、水的侵害、瓦斯病害等。人為因素則主要指設(shè)計(jì)不合理、施工不規(guī)范等。

本隧道塌方進(jìn)行了分析，主要如下：

（一）隧道開挖掌子面上方屬于砂質(zhì)土層，土體松散，自穩(wěn)能力差，不能形成有效的承載拱，極易因局部失穩(wěn)而引起連鎖反應(yīng)，造成大塌方。

（二）未能預(yù)測到掌子面上方為砂質(zhì)土夾層，按照原有的三臺(tái)階法開挖，開挖斷面大，導(dǎo)致開挖過程中擾動(dòng)的圍巖范圍較大，導(dǎo)致本次塌方。

三、塌方處理方式

（一）塌方處理原則

塌方段處理遵循“預(yù)加固、管超前、小斷面、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)、快封閉、勤量測”的原則。

安全：處理過程和運(yùn)營過程中安全可靠，做到萬無一失。

快速：在施工過程中快速通過，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

保質(zhì)：保證質(zhì)量，不留任何后患。

經(jīng)濟(jì)：在安全、質(zhì)量可以保證的前提下，選擇較低成本的處理方式。

（二）具體處理措施

1、首先對(duì)侵限段初支進(jìn)行換拱處理。

2、換拱至掌子面塌方段，采用超前小導(dǎo)管對(duì)掌子面塌方段土體進(jìn)行勘察，確定掌子面前方塌方土體的厚度。

3、經(jīng)過勘察，本項(xiàng)目掌子面前方塌方土體厚度為1m～1.5m。

4、根據(jù)勘察結(jié)果，經(jīng)專家討論，本項(xiàng)目塌方采用加密超前小導(dǎo)管處理掌子面塌方，具體處理措施如下：

（1）首先向掌子面及周邊暴露圍巖噴射C20混凝土，封閉掌子面。

（2）加工打入在拱圈邊緣120°范圍，加密超前小導(dǎo)管的鋼拱架，設(shè)置孔距為：15～25cm。

A：超前小導(dǎo)管參數(shù)：采用42mm，t=3.5mm，L=4.5m的熱軋無縫鋼管，管體周圍鉆8mm的溢漿孔，呈梅花形布置，間距為15cm，尾部0.8m范圍內(nèi)不鉆孔，以防止漏漿。

B:漿液：考慮到土體為松散土地，漿液滲透性較好，所以采用水泥-水玻璃漿液，雙液注漿泵注漿。

C：注漿流程：注漿管連接后，因黃土的濕陷性，不采用注水試驗(yàn)，直接注入水泥-水玻璃混合液。

D：待其膠結(jié)密實(shí)后，采用人工開挖，減少開挖對(duì)掌子面的擾動(dòng)，按照每次進(jìn)尺為0.5m，每次開挖上臺(tái)階1/3后，及時(shí)對(duì)暴露面噴射混凝土，防止掌子面土地的涌出。

E：初期支護(hù)完成后，仰拱緊跟施作，盡快形成初支閉合環(huán)，并要求二襯襯砌緊跟，這樣才能使塌方體變形小并保證塌方體穩(wěn)定。

四、處治效果

在塌方段每隔1.5m，設(shè)置觀察點(diǎn)，對(duì)處理完后的初支變化進(jìn)行觀測，監(jiān)控結(jié)果顯示，變形趨穩(wěn)前大致可分為2個(gè)階段：

1、快速增長階段：在仰拱閉合前，平均變化速率為0.5～1cm/d；

2、緩慢增長-趨穩(wěn)階段：在仰拱閉合后，這一階段的平均變化速率均小于0.2mm/d。

由此可以看出，隧道仰拱閉合后，隧道變形速率呈向于穩(wěn)定，符合施作二襯要求。

五、注意事項(xiàng)

（一）采用加密超前小導(dǎo)管，注漿后使得，在隧道開挖面外上方形成阻礙土體流出的安全殼，既保證開挖安全，又減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

（二）在施工過程中始終貫徹“短進(jìn)尺、早封閉、快支撐、勤測量”的原則，不可盲目求快，開挖后及時(shí)觀察注漿效果，對(duì)注漿較差的地方，及時(shí)噴射混凝土。

（三）在開挖的過程中，提高監(jiān)控測量的頻率，使得及時(shí)獲科學(xué)得數(shù)據(jù)，指導(dǎo)施工。

六、結(jié)束語

采用密布打小導(dǎo)管治理塌方方案所投入的成本相對(duì)較小，施工時(shí)間短，能很好的將圍巖壓力均布在所有初期支護(hù)鋼架之上，對(duì)下一步的開挖安全起到非常有利的保障作用，同時(shí)，在該隧道中,采用加密超前小導(dǎo)管治理塌方，僅用10天時(shí)間，順利渡過了塌方，實(shí)踐證明該方法安全可靠，為類似塌方處理提供一定借鑒意義。

[1]蔣衛(wèi)星,田 罡,張小明.超前小導(dǎo)管注漿在隧道塌方處理中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技,2009(4):98-39

U45

B

1007-6344（2017）02-0043-01

申愛軍，男，陜西榆林人，碩士研究生，主要從事項(xiàng)目施工