青云山隧道出口左線局部涌水突泥處理方案研究

方仁應(yīng)

摘要：青云山隧道是具有多種不良地質(zhì)的特長深埋公路隧道，出口段施工過程中遇到斷層發(fā)生了涌水、突泥災(zāi)害，造成了坍塌事故。通過對災(zāi)害產(chǎn)生的原因及坍塌進(jìn)行分析研究采取了一系列行之有效的處理措施，快速的完成了突泥及坍塌段的施工。

Abstract： Qingyunshan tunnel is a deep buried highway tunnel with many kinds of unfavorable geological features. During the construction of the exit section， there was a gushing disaster and a muddy outage resulting in a collapse accident. Through a series of effective measures to analyze the causes and collapses caused by the disasters， the construction of mud slips and collapsed sections has been completed rapidly.

關(guān)鍵詞：斷層；坍塌；涌水突泥

Key words： fault；collapse；gushing mud

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）05-0145-02

1 工程概況

青云山隧道位于廣東省韶關(guān)市翁源縣及河源市連平縣分水嶺青云山山脈，進(jìn)口位于翁源縣李洞村，出口位于隆街鎮(zhèn)松嶺鄉(xiāng)象湖村，設(shè)計為分離式隧道，洞室凈空14.75×5.0m，起訖樁號左線ZK344+710～ZK350+610，長5900m呈132°方向展布；左線進(jìn)洞口設(shè)計標(biāo)高351.4m、出洞口設(shè)計標(biāo)高388.8mm；隧道最大埋深約808m，屬特長深埋隧道。

1.1 地形地貌

青云山隧道位于中低山地貌區(qū)，區(qū)內(nèi)最高標(biāo)高在K348+310，高1217.1m，最低標(biāo)高在隧道右線進(jìn)口，349.2m，相對高差867.9m。隧道走向與山脊走向近于垂直。隧道進(jìn)口端山坡坡度較緩，自然坡度一般25°～30°；出口端山坡坡度較陡，自然坡度一般35°～40°；隧道洞身坡度較陡，一般30°～50°。植被發(fā)育，水土保持較好。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

隧道區(qū)大地構(gòu)造部位處于贛閩隆起區(qū)和粵桂湘贛褶皺帶的接界處，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。雷公頂復(fù)式背斜為隧道區(qū)主體褶皺，也是區(qū)內(nèi)最大褶皺，總體構(gòu)造形跡展布方向為北北東向。

1.3 水文地質(zhì)條件

1.3.1 地表水

區(qū)內(nèi)地表水系發(fā)育，隧道進(jìn)口端和出口端兩側(cè)均發(fā)育山間小溪溝，溪溝均與線路近于平行，常年有大量水流，由分水嶺向進(jìn)出口兩側(cè)坡腳匯入山間小溪流，地表水主要為大氣降水形成的地表面流，地表徑流條件較好，隧道進(jìn)、出口位于斜坡中部，分布標(biāo)高較高，但匯水面積大，水量多；另外隧道區(qū)基巖裂隙水沿坡腳滲出匯集于山間溝谷。

1.3.2 地下水

該隧道地下水為表層殘坡積、崩坡積碎石土中的孔隙水及基巖風(fēng)化帶內(nèi)的裂隙水，水量大小受空隙率、裂隙發(fā)育程度及季節(jié)變化影響，補給來源主要為大氣降水下滲補給，由于洞身較長，穿越地層時代較多，各巖性差異風(fēng)化較明顯，且由于隧址區(qū)褶皺較發(fā)育，不同類型的結(jié)構(gòu)面發(fā)育，具較強的透水性，地表水順各結(jié)構(gòu)面滲入地下，成為豐富的地下水水源，使得隧道區(qū)地下水較為發(fā)育，豐富的地下水將影響隧道的施工，施工時要注意排水、預(yù)防涌水。

隧道區(qū)基巖多為相對隔水層，水量較貧乏，地下水對隧道施工影響不大；但由于受地層不整合接觸帶、褶皺以及強烈風(fēng)化的影響，局部形成透水帶，在隧道施工時可能產(chǎn)生涌水；地下水對隧道施工具不利的影響，隧道水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。

1.4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

隧道路面按雙向六車道設(shè)置，設(shè)計行車速度為100km/h，隧道洞室凈空為14.75m×5.0m。

2 局部突泥涌水揭示及地質(zhì)補勘情況

2.1 局部突泥的揭示

青云山隧道出口左線掌子面ZK348+424，埋深776米，原設(shè)計圍巖為中～微風(fēng)化砂巖、石英砂巖夾礫巖、砂質(zhì)頁巖和泥巖，呈互層或夾層狀產(chǎn)出，巖質(zhì)整體性脆，層面與裂隙較發(fā)育，結(jié)合一般，巖體較完整，圍巖較穩(wěn)定；地下水為基巖裂隙水，大氣降水補給，水量較豐富，季節(jié)性變幅不大。本段圍巖等級為III級，襯砌類型為S-IIIb。

2017年3月30日凌晨2點左右，青云山隧道出口左線掌子面掘進(jìn)至ZK348+424，掌子面右側(cè)圍巖主要為小于10cm的沙礫石夾泥沙，少量的強風(fēng)化黃褐色砂巖，無自穩(wěn)能力，拱部呈淋雨狀，由于掌子面圍巖無自穩(wěn)能力，在地下水的作用下，迅速失穩(wěn)并坍塌，并且將已施做好的超前小導(dǎo)管全部壓壞，已施工完成的ZK348+432-ZK348+424段初支拱頂及右側(cè)拱腰處局部拉裂。左側(cè)為中～微風(fēng)化砂巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

2.2 局部突泥涌水的對現(xiàn)場施工造成的影響

①使掌子面穩(wěn)定性變差，拱頂和掌子面極易發(fā)生坍塌；

②使噴砼強度降低、噴射混凝土與圍巖粘結(jié)性變差；

③使錨桿、鎖腳錨桿拉拔力降低；

④地下水位下沉?xí)沟貙赢a(chǎn)生壓密下沉，也會對地表面結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生有害的影響。地下水位降低因比地表面下沉的范圍廣，不僅在隧道周邊，甚至離開數(shù)百米的位置，在粘性土的場合，也會產(chǎn)生壓密下沉；

⑤地下水位降低造成井戶枯竭、地表明水減少，地表生態(tài)破壞。對當(dāng)?shù)鼐用裾５纳?、生產(chǎn)用水造成影響。

2.3 局部突泥的原因分析

掌子面右側(cè)圍巖主要為小于10cm的沙礫石夾泥沙，少量的強風(fēng)化黃褐色砂巖，塊碎狀碎裂結(jié)構(gòu)，無自穩(wěn)能力，拱部呈淋雨狀，由于掌子面圍巖無自穩(wěn)能力在地下水的作用下，易坍塌、掉塊及滑動。endprint

2.4 地質(zhì)分析及補勘

采用勞雷地質(zhì)雷達(dá)（型號：SIR-4000型主機/100MHz屏蔽天線），結(jié)合超前地質(zhì)探孔對ZK348+424掌子面進(jìn)行補勘。得出結(jié)論：ZK348+424～ZK348+404范圍內(nèi)圍巖主要以全～強風(fēng)化砂巖及砂質(zhì)頁巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖自穩(wěn)性極差。易坍塌、掉塊及滑動。地下水發(fā)育。

經(jīng)業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工單位四方代表現(xiàn)場踏勘后，判定圍巖等級為Ⅴ級。為確保隧道施工安全，初定處理方案如下：

3 處理方案

3.1 初期支護(hù)

①對上臺階施工完成的初支段ZK348+432-ZK348+424，采用I18工字鋼鋼拱架臨時支撐，縱向間距1.0m，每榀鋼架拱腳處補打兩根Φ42*4mm注漿鎖腳錨管，長度3.5米，每榀4根。加強已完成的初支穩(wěn)定性。

②對已完成初支段ZK348+432-ZK348+424段共8m，進(jìn)行徑向注漿加固。注漿花管采用Φ42*4mm熱軋無縫鋼管，單根長4.5m，環(huán)向間距100cm，縱向間距100cm，梅花形布置。注漿材料采用雙液漿（水玻璃體積占水泥漿液體積5%），水灰比1：1。注漿量以現(xiàn)場實際發(fā)生量為準(zhǔn)。

③ZK348+424～ZK348+404段支護(hù)參數(shù)由原設(shè)計Ⅲb調(diào)整為Ⅴa加強。

1）超前支護(hù)采用雙層超強小導(dǎo)管支護(hù)（上層采用Φ50超前小導(dǎo)管，L=6m，環(huán)向間距40cm，每環(huán)49根；下層采用Φ50超前小導(dǎo)管，L=4.5m，環(huán)向間距40cm，每環(huán)49根）。注漿材料采用雙液漿（水玻璃體積占水泥漿液體積5%），水灰比1：1。注漿量以現(xiàn)場實際發(fā)生量為準(zhǔn)。2）加大初支預(yù)留沉降量，沉降量由原設(shè)計的5cm擴(kuò)大為35cm，防止初支下沉侵占二次襯砌凈空。3）用Φ42*4mm熱軋無縫鋼管代替原設(shè)計系統(tǒng)錨桿，參照廣東省仁化（湘粵界）至新羅公路兩階段施工圖設(shè)計TJ14標(biāo)（K341+920～K351+570）第五冊第三分冊圖STJ14-5（2）-7-8進(jìn)行徑向注漿加固。注漿量以現(xiàn)場實際發(fā)生量為準(zhǔn)。4）鋼支撐采用I22b工字鋼，間距50cm。C25噴射混凝土厚度26cm。5）中下臺階增設(shè)臨時仰拱，鋼架采用I22b工字鋼，間距50cm。初支仰拱厚度30cm。6）Φ42注漿鎖腳錨管由原設(shè)計每個拱腳2根增加到4根，長度由原設(shè)計3.5m加長到4m，每榀鋼架設(shè)置24根。

3.2 二次襯砌

加快二襯，仰拱施工進(jìn)度，盡可能的縮小安全步距。

襯砌厚度由原設(shè)計60cm調(diào)整為75cm。

4 施工注意事項

①在施工時，在“以堵為主，限量排放”的總體指導(dǎo)原則下，做到“五先五后”，分別為：先分類，后治理；先探測，后封堵；先引排，后注漿；先加固，后減（止）水；先試驗，后施工。

②施工時加強超前地質(zhì)預(yù)報，把超前地質(zhì)預(yù)報納入施工工序管理，建立完善的超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)。

③按照要求布置沉降觀測點，根據(jù)《公路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》及設(shè)計要求，設(shè)置沉降觀測點，及時觀測分析數(shù)據(jù)，反饋信息指導(dǎo)施工。

④突泥涌水段施工完成后及時施工中、下臺階、仰拱、二次襯砌，盡快封閉成環(huán)，確保施工的安全。

⑤加強對涌水的實時監(jiān)控。監(jiān)測內(nèi)容包括：各涌水點的水溫、水量、水壓、水質(zhì)（有無侵蝕性，是否還有有害氣體）與同位素化學(xué)，各涌突水點位置、地層巖性、裂隙與巖溶發(fā)育特征等。

參考文獻(xiàn)：

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