云貴段軟弱圍巖隧道塌方處理施工技術(shù)

許國才

摘要：本文結(jié)合成貴鐵路11標(biāo)姚家坪隧道施工的實(shí)際情況，通過軟弱圍巖含承壓水隧道塌方處理成功的案例。為以后此類型地質(zhì)段隧道施工提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：隧道；不良地質(zhì)；塌方

1地質(zhì)概況

1.1軟弱圍巖一般是指巖質(zhì)軟弱、承載力低、節(jié)理裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)破碎的圍巖，工程地質(zhì)特點(diǎn)有：（1）巖體結(jié)構(gòu)面軟弱，易滑塌。主要是存在于受結(jié)構(gòu)面切割影響嚴(yán)重的塊狀巖體中，由于結(jié)構(gòu)面的粘結(jié)強(qiáng)度較低，開挖后周邊巖體極易沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生松弛、滑移和墜落等變形破壞現(xiàn)象；（2）圍巖強(qiáng)度低、遇水易軟化。一般以頁巖、泥巖等為代表的軟質(zhì)巖地層，由于其強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差，開挖暴露后易風(fēng)化、遇水易軟化，尤其是深埋地段受高應(yīng)力影響容易發(fā)生塑形變形，造成洞室內(nèi)擠。

2工程實(shí)例

2.1工程概況

姚家坪隧道位于羅布-鎮(zhèn)雄區(qū)間，為時(shí)速250km的客運(yùn)專線雙線隧道，隧道全長8836m。本隧屬于低瓦斯隧道，穿越灰?guī)r、泥灰?guī)r、灰質(zhì)頁巖、砂巖、頁巖，白云巖等底層，軟硬相間，巖層產(chǎn)狀較緩，節(jié)理延伸性較好，隧道洞身地層復(fù)雜，巖性變化大。

姚家坪隧道出口D3K317+905～D3K317+895段圍巖為奧陶系下統(tǒng)頁巖、泥巖夾砂巖、灰?guī)r，巖層近水平狀發(fā)育，地下水類型以潛水-承壓水為主，該段圍巖為Ⅳ級，采用臺階法施工。

2.2塌方基本情況

2017年6月2日，姚家坪隧道出口掌子面施工至D3K317+870，仰拱里程D3K317+903，二襯里程D3K317+930?，F(xiàn)場進(jìn)行仰拱開挖作業(yè)，下午16：00時(shí)，D3K317+897處右邊墻拱腳至拱腰出現(xiàn)環(huán)向裂縫，裂縫寬約1mm，長6m。下午22：00時(shí)，完成D3K317+903～899段仰拱初期支護(hù)。仰拱施工過程中，該段右拱腰及拱頂初期支護(hù)掉皮剝落，為確保安全，掌子面暫停掘進(jìn)，并撤離施工人員。

6月3日10：00時(shí)，D3K317+903～899段仰拱進(jìn)行澆筑作業(yè)。12：00時(shí)現(xiàn)場技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)D3K317+905～895右拱腰及拱頂有初期支護(hù)掉皮剝落現(xiàn)象嚴(yán)重，現(xiàn)場立即組織施工人員撤離，并向上級領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。16：00時(shí)監(jiān)理總站組織項(xiàng)目經(jīng)理部及分部相關(guān)人員對現(xiàn)場進(jìn)行踏勘并研究處理方案，決定設(shè)置警戒線，并采用輸送泵一次澆筑仰拱填充。 19：00時(shí)該段初期支護(hù)剝落現(xiàn)象加重，施工風(fēng)險(xiǎn)極大，故撤離仰拱施工人員，20：25時(shí)D3K317+905～D3K317+895段拱部發(fā)生坍塌。

6月3日圍巖量測數(shù)據(jù)顯示：D3K317+900斷面拱頂沉降85.90mm，累計(jì)沉降120.90mm；上導(dǎo)收斂13.35mm，累計(jì)收斂56.75mm；中導(dǎo)收斂8.7mm，累計(jì)收斂33.02mm。D3K317+890斷面拱頂沉降83.00mm，累計(jì)沉降140.40mm；上導(dǎo)收斂1.87mm，累計(jì)收斂23.35mm；中導(dǎo)收斂2.90mm，累計(jì)收斂46.15mm。

D3K317+880斷面拱頂沉降88.40mm，累計(jì)沉降149.80mm；上導(dǎo)收斂1.35mm，累計(jì)收斂23.25mm；中導(dǎo)收斂43.44mm，累計(jì)收斂43.44mm。

6月4日由建設(shè)單位代表組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位等主要負(fù)責(zé)人對姚家坪隧道D3K317+905～D3K317+895段坍塌進(jìn)行了現(xiàn)場勘察并做了應(yīng)急處理部署：（1）對塌方影響段設(shè)警戒線，并在洞口設(shè)專職安全員值班，禁止無關(guān)人員入內(nèi)。（2）坍腔口進(jìn)行洞碴反壓回填至D3K317+917，回填后對D3K317+917～D3K317+905段拱部180°范圍徑向注漿加固。（3）對未塌方段進(jìn)行監(jiān)控量測，若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)場及時(shí)反應(yīng)。

2.3塌方處理措施

（1） 先對洞內(nèi)塌方范圍采用土石反壓回填封閉坍口，回填時(shí)采用機(jī)械將回填土石盡量往掌子面方向推擠，以便盡量回填坍腔前方D3K317+895～+870段，以預(yù)防該段變形或坍塌，對于坍方后方回填至D3K317+910處，設(shè)一處臺階，并對該回填臺階面采用噴C25封閉。

（2） 在回填坍腔同時(shí)，為保證坍腔內(nèi)的填充，預(yù)埋1根φ200泵送砼管，3根φ150吹砂管，1根φ100透氣管，預(yù)埋管均采用5mm厚鋼管。

（3） 考慮后續(xù)結(jié)構(gòu)施做，坍腔回填采用分層回填，第一層為護(hù)拱范圍1.5m厚粗砂回填層，第二層為護(hù)拱之上3m厚C20砼回填層，剩余為粗砂回填層。為保證第一層粗砂回填層在開挖時(shí)掌子面有一定的自穩(wěn)性，預(yù)埋5根壁厚3.5mm的φ42鋼化管對該粗砂回填層進(jìn)行注漿固結(jié)，鋼化管要求環(huán)向均勻布置，并于注漿段管壁設(shè)10mm直徑注漿孔，注漿孔間距30cm，于管壁梅花形布置。

（4）坍腔回填完成后，為保證坍腔范圍施工安全，于D3K317+912處施作一環(huán)超前Φ108大管棚，其范圍為坍腔范圍環(huán)向12m，大管棚采用Φ108鋼管，環(huán)向間距0.3m，共設(shè)41根，每根長23m，管棚仰角為15°，管棚內(nèi)注漿采用水泥漿。技術(shù)人員檢查開挖的斷面中線及高程，開挖輪廓線應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2.4徑向注漿

注漿技術(shù)參數(shù)為：

注漿管：采用Ф42無縫熱軋鋼管，在前部鉆注漿孔，孔徑6～8mm，孔間距10～20cm，梅花形布置，前端加工成錐形。注漿管縱環(huán)間距1m×1m，注漿管長4m。注漿壓力：注漿壓力為0.5～2.0Mpa，逐漸加壓注漿。注漿漿液：水泥漿。水灰比：1：1

小導(dǎo)管的注漿范圍以相互重疊為原則，單孔注漿量計(jì)算為：

式中：A為加固巖體體積、n為圍巖孔隙率、η為巖石孔隙率、α為漿液填充系數(shù)、β為注漿材料損耗系數(shù)；nα（1-β）統(tǒng)稱為填充率。泥巖地段取填充率為50%。

3塌方段處理注意事項(xiàng)

（1）施工過程中，洞內(nèi)設(shè)專職安全人員觀察初期支護(hù)安全狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況，必須立即通知現(xiàn)場負(fù)責(zé)人采取應(yīng)急措施：緊急情況下，通知現(xiàn)場施工人員迅速撤離。。

（2）加強(qiáng)預(yù)埋管的布設(shè)，以保證坍腔回填質(zhì)量，具體預(yù)埋管根數(shù)，可根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)增加。

（3）做好工作面照明，便于現(xiàn)場施工人員觀察支護(hù)安全狀態(tài)，

（4）嚴(yán)格控制注漿用水泥漿配合比。

（5）及時(shí)進(jìn)行抽排水。

4結(jié)論及建議

（1）對于云貴段軟弱圍巖地質(zhì)隧道，當(dāng)遇隧道初支滲水嚴(yán)重時(shí)應(yīng)考慮施超前鉆釋放水壓，保證周邊圍巖穩(wěn)定。

（2）當(dāng)初期支護(hù)掉塊嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取注漿、加強(qiáng)鎖腳及臨時(shí)支撐等措施。

（3）軟弱圍巖隧道應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測”原則進(jìn)行施工。

（4）仰拱開挖嚴(yán)格根據(jù)鐵建設(shè)120號文執(zhí)行，不得超過3m，必要時(shí)加強(qiáng)下到鎖腳。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊志勇.軟弱圍巖段隧道塌方處理技術(shù)探討[J].江西建材，2016，17.

[2]《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》JB 10753-2010.

（作者單位：中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司）