淺析隧道塌方處理技術

紀 軍

（中鐵二十局集團第五工程有限公司，云南 昆明 650100）

1 工程概況

寸石隧道分為左右兩洞，左洞長2992m，樁號為：ZK25＋663～ZK28＋655；右洞長2995m，樁號為：K25＋670～K28＋665。隧道設置為基本平行的雙洞，隧道凈距從18.5m 逐步過渡到24m。隧道穿越位于雪峰山山脈的國營岱山林場，對隧道有影響的斷層主要為財溪-財宏塘壓性斷層，該斷層整體走向北東至南向西，傾向北西。在隧道勘察區(qū)走廊帶內(nèi)，該斷層主要穿越了泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組砂巖、石英砂巖地層。該壓性斷層發(fā)育多條次生斷裂，在K25＋760 附近與路線大角度相交，對寸石隧道進口段影響較大。

2 塌方描述

受斷層影響，寸石隧道在ZK25＋782～ZK25＋805 段發(fā)生圍巖變形，初期支護侵限故未施工襯砌，該段里襯仰拱已經(jīng)施工，二次襯砌已跳槽至大里程方向施工4模，該段ZK25＋794-801 在處理侵限初支時洞內(nèi)發(fā)生涌泥現(xiàn)象，涌泥段圍巖無自穩(wěn)能力，對涌泥段緊急封閉隔離，并對外部情況進行觀察，涌泥約5000m3，地表出現(xiàn)面積約800m2漏斗形塌坑。洞內(nèi)初支受涌泥影響，多處初期支護開裂變形，涌泥處日均用水量約2000m3。

造成本次塌方的原因歸納為：該段里襯附近有一條較大規(guī)模的斷層與隧道大角度相交，從塌體表面情況觀察為塑粉質黏土、碎石（含塊石、角礫），松散結構，其結合力主要依靠砂粒之間的摩擦力，在地下水的作用下穩(wěn)定性極差。

地表延線路方向有一條山水沖刷的水溝，周邊水系地下水豐富，局部存在水囊，當?shù)卮迕耧嬘盟勺运淼郎戏饺?，隧道施工過程中破壞原有自然水系，按原設計施工初支后，圍巖持續(xù)變形導致初支侵限，二襯厚度不能滿足設計要求。在換拱施工中初支出現(xiàn)股狀涌水，出水量2000m3/d，因突水涌泥造成塌方松散結構遇水后，穩(wěn)定性極差，在換拱過程中發(fā)生坍塌。

3 塌方處加固處理

3.1 已塌方土方

已塌方土方暫不清除，為防止土層再次坍塌，對ZK25＋782～794 段洞內(nèi)土體表面采用20cm 厚C20 噴射混凝土封閉固結；采用單根長6m、壁厚3.5mmФ42 注漿導管，縱向水平夾角-60°、縱橫向間距0.5m×0.5m 梅花形布置對土體進行注漿固結松散土體，漿液采用對堵水效果較好的水泥水玻璃漿，經(jīng)現(xiàn)場研究漿液比例定位水泥：水：水玻璃＝1：1：0.75，注漿壓力1～2MPa，鋼管尾端預留1m 止?jié){段，采用閥管注漿。

3.2 隧道地表地處沖溝

隧道地表地處沖溝，K25＋828 處有1 個10m3應用水蓄水池，蓄水池上方有2個泉眼，右側泉眼受塌坑影響已干涸，根據(jù)地表匯水面大，塌坑面積大等特點，對地表塌坑處用沙袋環(huán)向堆碼一條截水溝，確保地表水無法倒灌至塌坑，沖溝內(nèi)排水通暢，塌坑壁視為不穩(wěn)定，考慮作業(yè)人員安全因素不在側壁施工錨桿，只進行噴射15cm 厚C20 混凝土穩(wěn)定地表塌坑側壁。塌坑采用防水布臨時覆蓋，防止雨水進入塌坑，造成二次塌方[1]。

3.3 ZK25+782～794 段

ZK25＋782～794 段沿隧道輪廓線采用Ф42 注漿小導管徑向加固，小導管單根長4.5m，縱環(huán)向間距1.0m×1.0m 梅花形布置、注水泥水玻璃漿雙液漿。注漿前采用3 根9m 長Ф108 鋼管插入ZK25＋794 對土體進行排水導流。

3.4 洞內(nèi)ZK25+730～805 段

洞內(nèi)ZK25＋730～805（已可知涌泥位置）段涌泥由ZK25＋730 進行分段向大里程進行清理，分段清理一次≤5m，分左右半幅依次清理，回填片石反壓堆載。為保證施工安全，清理到ZK25＋794 段暫停清理，對ZK25＋794 段至大里程方向涌泥在處治塌方過程中分臺階逐步清理。

3.5 ZK25+788-808 段

ZK25＋788-808 拱部施工一環(huán)長管棚，分臺階進行導向墻開挖，并逐級防護，導向墻在洞內(nèi)施工沿原有初支面設置，管棚采用Ф108 鋼花管，單根長20m，共31 根。對開挖完成的土體采用錨網(wǎng)噴支護。

3.6 初支換拱

預加固完成后，換拱逐段進行，采用雙側壁導坑法分部施工（工18 型鋼鋼架，ZK25＋790.8～794 拱架間距0.4m。ZK25＋794～801 拱架間距0.5m），即在原設計初支拱架之間先開槽至設計斷面位置，掛設鋼筋網(wǎng)片，施做系統(tǒng)錨桿，安裝工18 工字鋼，施做超前小導管，鎖腳錨管，噴射砼至設計厚度，完成該循環(huán)初支換拱，具體步驟如下：

（1）開挖側壁導坑，施作①部導坑周邊的初期支護和臨時支護（即初噴混凝土，鋪設Ф8 鋼筋網(wǎng)片，架立邊墻鋼架、臨時側壁鋼架、設鎖腳錨管，復噴混凝土至設計厚度）。開挖側壁導坑前采用Ф42 注漿小導管作為側壁的超前支護，采用人工配合機械施工的方式在原侵限兩榀拱架間破碎初支砼、開槽，測量放線標注出拱架位置。開挖斷面采用C20 噴射砼初噴后，掛設Φ8 鋼筋網(wǎng)片；徑向采用Ф42注漿小導管，單根長4.5m 縱環(huán)向間距1.0×1.0m 聯(lián)合支護。安裝型鋼拱架：先安裝墻部，后安裝拱部，拱架不能坐立在虛渣之上。每榀節(jié)點處采用4 根單根長4.5m，Ф42 注漿鎖腳小導管，25cm 噴射C20 混凝土。

（2）待滯后一部一段距離后開挖②部，按①部施工方法施工②部初期支護及導坑側壁支護。開挖③部，開挖斷面采用C20 噴射砼初噴后，掛設Φ8 鋼筋網(wǎng)片，規(guī)格尺寸20cm×20cm；徑向采用Ф42 注漿小導管，單根長6m 縱環(huán)向間距0.4×0.4m 聯(lián)合支護。安裝型鋼拱架。

（3）按臺階法開挖④部，清理核心土。⑤部⑥部按照1 部施工方法進行施工，側壁拱架與仰拱混凝土間采用噴張螺栓將拱架墊板與仰拱混凝土進行固定。待⑤部⑥部施工完成后開挖⑦部土方，將塌方處完畢通過封閉后逐榀拆除臨時拱架。

（4）侵限段嵌拱完成后，拆除原侵限拱架，對圍巖進行部分擴挖，斷面尺寸滿足設計要求后按照上述工序完成該循環(huán)初支換拱。

（5）5ZK25＋788-808 因大管棚在洞內(nèi)施工，且處于塌方地段無法施工擴大洞室，造成部分拱架無法一次安裝到設計斷面。將塌方段處理完成后對，ZK25＋799～787 施工一環(huán)長管棚，長管棚單根長12m，共31 根。對初支ZK25＋797～790段依照以上施工工序二次換拱。

（6）換拱時加強現(xiàn)場初支的監(jiān)控量測，發(fā)現(xiàn)異常立即停止施工，查找分析原因。待換拱完成后，圍巖數(shù)據(jù)穩(wěn)定后拆除大管棚導向墻。

（7）ZK25＋782～805 段襯砌采用C40 鋼筋混凝土。由于本段滲水量較大，為防止二襯滲水，環(huán)向排水管每2m 掛一環(huán)，環(huán)向排水管接到縱向排水管。

（8）在二次襯砌達到設計強度后，用土回填地表塌坑并拍實[2]。

4 結束語

隧道處理塌方是一項極其危險而又發(fā)雜繁瑣的作業(yè)，處理方法多種多樣，需要根據(jù)塌方的規(guī)模、部位等具體情況而定。通過上述處理措施，該項工程取得了良好的處理效果，可為今后類似工程提供借鑒。