突泥處治綜合措施在歇馬隧道施工中的應(yīng)用

胡明健

（重慶華興工程咨詢有限公司，重慶 400010）

1 工程概況

歇馬隧道為重慶市“五橫、六縱、一環(huán)、七聯(lián)絡(luò)”快速路系統(tǒng)中“一橫線”的控制性工程。隧道全長4200 m，隧道頂板最大埋深約392.00 m，屬深埋特長隧道。隧道設(shè)計為分離式雙洞單向三車道行駛隧道，兩洞相距26.23～64.11 m。隧道開挖洞寬約14.50 m，高約9.60 m。歇馬隧道橫穿的中梁山是以觀音峽背斜軸部隆起為主體的“背斜脊?fàn)钌健薄Ｉ襟w兩側(cè)坡角30°～40°，局部較陡，達(dá) 60°。因溶蝕作用影響，形成劉家槽和窯灣2條巖溶槽谷，呈“一山兩槽三嶺”形態(tài)。YK 8+988—YK 9+371段處于中梁山槽谷底部永寧寺村地界，主要巖性為灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、白云質(zhì)巖和頁巖。巖溶發(fā)育區(qū)，地表多見落水澗、溶蝕洼地。在開挖嘉陵江、雷口坡地層的過程中，發(fā)現(xiàn)地下水豐富，巖體較破碎，溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重。

2 突泥發(fā)生經(jīng)過及原因分析

2.1 發(fā)生經(jīng)過

2015年11月6日22：10，歇馬隧道出口（蔡家端）右線掌子面上臺階施工至樁號YK 9+009時，已基本完成初期支護(hù)的YK 9+011處的上臺階底部，距隧道中線約2 m的右側(cè)發(fā)生突泥。突泥呈黃色，黏性較高，隨地下水呈股狀涌出地面。自12月7日05：15起，該處涌泥量、涌泥速度呈上升趨勢，并以間歇性增大為主；同日07：30左右，突泥速度陡增，達(dá)500 m3/h，并在上臺階范圍內(nèi)（縱向約100 m長）堆積，深度達(dá) 1.5 m。

2.2 原因分析

1）該處隧道埋深約200 m，處于嘉陵江地層2段與3段的接觸帶，巖層傾角約60°，巖體裂隙較發(fā)育，圍巖較破碎。

2）該段處于中梁山槽谷底部永寧寺村地界，地表多見落水洞及多個大型水塘，人口密度較大；同時，根據(jù)地勘報告揭示，在掌子面前方30 m左右的隧道拱頂上方約110 m處，判識存在 WT 15物探異常區(qū)，該區(qū)域巖溶發(fā)育區(qū)、溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重（見圖1）。

圖1 突泥點前方WT 15異常區(qū)位置示意

3）突泥點發(fā)生爆發(fā)式噴涌，突泥量由300 m3/h猛增到500 m3/h，說明隧道周邊一定范圍內(nèi)存在較大型溶洞或多座溶洞形成的串珠型溶洞區(qū)。

3 突泥處治綜合措施

3.1 封閉突泥點，防止險情擴(kuò)大及次生災(zāi)害發(fā)生

突泥發(fā)生后立即啟動應(yīng)急預(yù)案，采取臨時抑制涌泥量和有序疏排相結(jié)合的處治原則組織搶險。對突泥點采用2 m厚C 20混凝土進(jìn)行臨時封閉，抑制涌泥量進(jìn)一步擴(kuò)大。待突泥量減少后，在突泥點周圍采用袋裝水泥及石渣堆碼成1.5 m×2.0 m（高×寬）的圍堰，將涌出物引至一側(cè)，并設(shè)置排泥溝，便于集中抽排，再進(jìn)行清淤。同時在掌子面迅速建立臨時工作平臺，為下一步搶險工作創(chuàng)造施工條件。

3.2 做好超前預(yù)報，探查突泥點毗鄰區(qū)域地質(zhì)情況

在對地表（地下）水文監(jiān)測的同時，對隧道周邊，特別是右洞YK 9+009—YK 9+020的已完成初支段，利用徑向鉆探勘察（鉆孔深10 m，間距2 m×2 m，梅花形布設(shè)）和地質(zhì)雷達(dá)，進(jìn)行徑向地層掃描和探測，查明巖溶、管道的發(fā)育、分布情況，排除次生災(zāi)害的可能性，防止出現(xiàn)“關(guān)門事故”（見圖2）。超前預(yù)報所收集的可靠數(shù)據(jù)，為編制突泥處治方案奠定基礎(chǔ)。

圖2 巖溶、管道分布情況

3.3 澆筑止?jié){墻

為防止突泥險情繼續(xù)擴(kuò)大，避免大量引排泥水引起地表塌陷等次生災(zāi)害，并為掌子面注漿加固提供必要條件，決定在上臺階掌子面設(shè)置1道5.5 m×6.0 m的C 20混凝土止?jié){墻。止?jié){墻分3層澆筑完成（見圖3）。在突泥點安裝2根φ200mm鋼管作為臨時泄水通道，疏排降壓。

3.4 加強(qiáng)鄰近突泥點洞段的初期支護(hù)

為增強(qiáng)突泥點鄰近洞段洞室抵抗變形的能力，決定對已完成初期支護(hù)的 YK 9+009—YK 9+020段進(jìn)行加固處理：①為每榀鋼架處各增設(shè)2組鎖腳錨管（φ42mm小導(dǎo)管），每組2根，每根長4 m；②在上臺階拱墻范圍設(shè)置噴錨加強(qiáng)支護(hù)，采用φ42mm徑向小導(dǎo)管（單根長4 m），間距1 m×1 m梅花形布設(shè)，鋼筋網(wǎng)采用φ12，網(wǎng)格間距 20 cm×20 cm，噴射C 25混凝土厚10 cm；③小導(dǎo)管注漿采用雙液漿，確保注漿效果滿足設(shè)計要求。

圖3 混凝土止?jié){墻

3.5 加強(qiáng)監(jiān)控量測，掌握洞室變形趨勢

突泥險情發(fā)生后在 YK 9+010、020、030三個斷面布設(shè)觀測點，對圍巖變形進(jìn)行24 h不間斷觀測。通過對所收集的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，截至12月3日洞室圍巖變形已趨于穩(wěn)定。

3.6 掌子面注漿加固

為有效填充突泥形成的空穴巖溶腔體、封閉突泥流動路徑、固結(jié)松散巖石（屑），決定對止?jié){墻周邊采用全環(huán)超前預(yù)注漿的方式進(jìn)行加固，同時對YK 9+011突泥點進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿。環(huán)向注漿孔間距2.5 m，外插角 3°～5°（止?jié){墻澆筑前根據(jù)注漿孔的布置位置預(yù)留φ108mm×6mm的無縫鋼管，長度與止?jié){墻厚度一致）；YK 9+011突泥點補(bǔ)強(qiáng)注漿孔間距2 m×2 m。注漿孔孔徑φ90mm，孔深20 m，注漿管采用φ76mm×5.5mm無縫鋼管，長20 m。

注漿材料以普通水泥單液漿為主；在注漿過程中當(dāng)長時間注漿壓力不上升時，采用快硬硫鋁酸鹽控制漿液擴(kuò)散范圍。注漿初始壓力為測量水壓 +（1.5～2.0）MPa，注漿終壓4～6 MPa；注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為10 L/min。

3.7 縮短循環(huán)進(jìn)尺和鋼拱架間距，確保施工安全

為確保施工安全，縮短圍巖開挖后的暴露時間，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在突泥點后續(xù)洞段開挖過程中，采用三臺階七步流水法開挖施工。上臺階開挖循環(huán)進(jìn)尺按一榀拱架控制；將拱墻部位的格柵鋼架調(diào)整為工20 b鋼拱架，環(huán)向間距由100 cm縮短為 60 cm。同時環(huán)向設(shè)置 45根、間距2.4 m、長4 m的φ42mm小導(dǎo)管進(jìn)行超前注漿支護(hù)。

4 效果評價

4.1 注漿效果評價

注漿結(jié)束后，在疑似薄弱部位布設(shè)7個檢查孔，利用管道檢測儀進(jìn)行孔內(nèi)攝像。從孔內(nèi)成像可發(fā)現(xiàn)，孔壁完整，無涌水、涌砂、涌泥，巖層裂隙被漿脈填充，自穩(wěn)定性強(qiáng)。

經(jīng)開挖檢查，漿液在圍巖裂隙中充填飽滿，在隧道輪廓線以外形成一定厚度的加固圈，具有一定的強(qiáng)度，確保了隧道施工及結(jié)構(gòu)安全。

4.2 突泥處治效果評價

右線YK9+009處的突泥處治歷時20余 d，經(jīng)過后期長期觀測，未發(fā)現(xiàn)其他不良情況，右線后續(xù)洞段開挖施工中再未發(fā)生突泥及其次生災(zāi)害。左線隧道ZK9+039—ZK9+078段采取上述措施進(jìn)行預(yù)防處理后，亦未發(fā)生突泥災(zāi)害，表明上述突泥處治措施符合預(yù)期目標(biāo)且行之有效。

5 結(jié)語

1）根據(jù)隧道施工中可能遇到的災(zāi)害類型，制定有針對性的應(yīng)急預(yù)案，方可降低災(zāi)害損失。

2）采取多種手段做好超前預(yù)報、加強(qiáng)監(jiān)控量測并采取有效的封堵措施，優(yōu)化開挖方式及支護(hù)措施是治理此種災(zāi)害的重要手段。

3）對于城市隧道，特別是洞頂為居民區(qū)時，出現(xiàn)突泥應(yīng)及時處冶，否則會引發(fā)地表塌陷等次生災(zāi)害，對人民生命、財產(chǎn)造成傷害。

4）根據(jù)地質(zhì)條件變化，及時調(diào)整施工方案，防止發(fā)生次生災(zāi)害，確保隧道施工安全。

參考文獻(xiàn)：

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