公路隧道工程中塌方處理措施的應(yīng)用

王志強(qiáng)

摘 要：以福建泉州戴云山隧道塌方案例為依托，分析長(zhǎng)管棚支護(hù)技術(shù)在公路隧道工程中的應(yīng)用。同時(shí)，針對(duì)戴云山隧道出現(xiàn)的塌方問題，筆者歸納成因的幾種可能性，并提出專項(xiàng)處理方案，僅供參考。

關(guān)鍵詞：戴云山隧道；支護(hù)厚度；監(jiān)控量測(cè)；專項(xiàng)整治方案

1 工程概況

廈沙高速公路戴云山隧道，設(shè)計(jì)為分離式雙向四車道，隧道左線起訖樁號(hào)ZK78+867～ZK84+704（長(zhǎng)度為5837米），右線YK78+850～YK84+700（長(zhǎng)度為5850米）。沿線基巖大多為侏羅系南園組的凝灰熔巖和燕山晚期（γ53）侵入的花崗巖，局部為侏羅系梨山組砂巖；中、低山坡地廣泛上覆有第四系坡殘積土層。洞口地段V級(jí)圍巖地質(zhì)條件較差，圍巖結(jié)構(gòu)多為板巖，風(fēng)化程度高，呈破碎粉砂狀，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性極差。掘進(jìn)施工后正洞壁巖存在剝離現(xiàn)象，成洞效果不佳，嚴(yán)重阻礙施工進(jìn)展。

2 洞口長(zhǎng)管棚支護(hù)施工設(shè)計(jì)

隧道出口段近山坡坡邊，山坡坡度約為35°～40°，左洞出口左側(cè)有小滑塌H315-2，規(guī)模較小，斜坡上覆蓋薄層殘坡積層，厚度不均，約為1.0～8.2m，下為全、強(qiáng)風(fēng)化巖等，洞口上覆土層較厚，地下水位高于設(shè)計(jì)洞頂，工程地質(zhì)條件較差，上部薄層巖土層強(qiáng)度較低，洞門段洞頂及仰坡表層為殘坡積與強(qiáng)風(fēng)化土層，施工時(shí)易產(chǎn)生小面積坍塌、掉塊。因此，進(jìn)洞之前施做30m長(zhǎng)管棚。

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

導(dǎo)管規(guī)格：熱軋無縫鋼管，外徑159mm，壁厚8mm。

管距：環(huán)向間距40cm。

傾角：外插角以1°為宜。大管棚每環(huán)施作長(zhǎng)度為60m，鋼管前段呈錐形。

導(dǎo)向管規(guī)格：熱軋無縫鋼管，外徑194mm，壁厚5mm。

鋼管內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，鋼筋籠主要由三根主筋和固定環(huán)組成，主筋直徑為18mm，鋼筋之間每35cm間距用3cm長(zhǎng)Φ50鋼管連接，鋼管壁厚3.5mm。

鋼管上鉆注漿孔，孔徑16mm，孔縱向間距為20cm，呈梅花形布置，尾部留大于等于100cm的不鉆孔的止?jié){段。

2.2 注漿設(shè)計(jì)

灌注漿液：水泥漿液，有時(shí)也可采用水泥玻璃雙液漿。

注漿參數(shù)：水泥漿、水灰比為1：1（重量比），注漿壓力為2.0MPa～2.5MPa。

注漿擴(kuò)散半徑：大于等于0.5m。

為了積累鋼管注漿施工經(jīng)驗(yàn)和合理化注漿參數(shù)，需要在注漿前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)。單根鋼管注漿量為：Q=π·γ2·L+π·R2·L·η·α·β。式中，r為鋼管半徑；L為鋼管總長(zhǎng)度；R為漿液擴(kuò)散半徑，取0.5m；η為地層孔隙率，堆積體經(jīng)測(cè)試為12%；α為漿液有效充填率，取0.9；β為漿液損耗系數(shù)，取1.15。經(jīng)計(jì)算單根鋼管注漿量Q=6.927m3。

3 隧道塌腔處理

戴云山隧道施工為進(jìn)出口對(duì)向掘進(jìn)，2015年3月19日晚22：00許，出口端左線隧道ZK84+630掌子面頂部出現(xiàn)掉渣情況，約2分鐘后塌方，現(xiàn)場(chǎng)并無人員傷亡和設(shè)備損毀。按照量測(cè)數(shù)據(jù)可知，塌方里程段為ZK84+630～ZK84+620，約10m，總塌方面積為15m×15m，縱向貫深約10m，總塌方土石方量約1500立方。塌方自拱頂至地表巖體呈明顯下沉形態(tài)，頂部出現(xiàn)橢圓天窗，如圖1所示。已施作初期支護(hù)鋼拱架自拱腰部位直接折斷，邊墻部位因塌方影響嚴(yán)重變形。塌方土石方沿著隧道走向坡積20m，周邊圍巖仍松散不穩(wěn)定，存在二次塌方的可能。

塌方事故發(fā)生期間，掌子面掘進(jìn)里程約為ZK84+500，下導(dǎo)坑（即仰拱）里程約為ZK84+560，此部分襯砌混凝土并未完成施工。

4 塌方處理措施

4.1 塌方影響段處理

（1）正洞徑向注漿加固處理。塌方影響段ZK84+650～ZK84+610為預(yù)防塌方擴(kuò)大，須施作徑向注漿。采用Φ22打孔鋼管作為注漿導(dǎo)管，每根長(zhǎng)約4m，以1.5m間距梅花狀分布，徑向注入水泥～水玻璃雙液漿；

（2）正洞空前鎖口處理?？涨贿吘壴鲈O(shè)2榀I22a鋼拱架予以鎖口，拱腳位置各設(shè)置4根所腳錨管；

（3）塌腔邊坡噴射混凝土。塌腔邊坡陡峭，為避免出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，應(yīng)以1：0.5刷坡處置，并對(duì)坡面噴射15cm厚C25混凝土。需注意，施工中應(yīng)為邊坡角留出踏步和富余的施工平臺(tái)。

4.2 塌方段處理

（1）利用環(huán)形掘進(jìn)預(yù)留核心土施工方法，開挖塌方堆積體，并以人工風(fēng)鎬配合小型機(jī)械施工。每個(gè)開挖進(jìn)尺須控制不超過50cm，及時(shí)跟換已損鋼拱架。鋼拱架連接筋采用Φ22鋼筋，平均間距50cm。布設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間隔20cm×20cm。未發(fā)生塌方邊墻支護(hù)面增設(shè)徑向錨桿，具體規(guī)格遵循設(shè)計(jì)施工圖紙；

（2）開挖一定進(jìn)尺以后，鋼拱架頂部安設(shè)外模，模板采用3cm厚木模，外側(cè)則利用鋼筋予以加固，模板縫隙緊密確保不漏漿。最后，噴射25cm厚C30混凝土；

（3）開挖至掌子面位置，施作加固支護(hù)確保圍巖前壁穩(wěn)定性，即拱頂140°位置加設(shè)雙排Φ42超前注漿小導(dǎo)管，每根長(zhǎng)約4m，平均間距40cm，環(huán)向搭接距離為1m，上層外插角度不超過35°，下層外插角度不超過10°。另外，已剝離初期支護(hù)面須復(fù)噴混凝土，厚度要求達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 塌腔回填處理

塌方段圍巖結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定后，下導(dǎo)坑、襯砌混凝土和拱墻防排水設(shè)施即可施工。襯砌混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度且模板臺(tái)車未移位，可對(duì)塌腔予以回填處置。以坍渣作為主要回填料，對(duì)稱分層回填并夯實(shí)。臨近表層須設(shè)置50cm后隔水黏土層，避免地表水滲透隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)層，表層土須以腐殖土加以覆蓋。塌腔回填處理完畢，塌方段地表臨近1m位置挖筑0.4m×0.3m截水溝，預(yù)防地表水滲入塌腔回填體。

4.4 監(jiān)控量測(cè)

塌方處置整個(gè)過程均需對(duì)洞內(nèi)、地表做嚴(yán)格的監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)收集反饋信息，用于后續(xù)施工指導(dǎo)。

（1）洞內(nèi)周邊收斂、拱頂下沉量測(cè)隧道內(nèi)共布置兩條水平測(cè)線、兩條斜測(cè)線、一條拱頂下沉線。監(jiān)控范圍ZK84+650～ZK84+610，縱向5m一個(gè)斷面，每天觀測(cè)一次，如圖3所示；

（2）地表沉降觀測(cè)。a.塌方腔回填結(jié)束前：在ZK84+660～ZK84+600里程段縱向10m、橫向5m布置測(cè)點(diǎn)，橫向布置范圍為隧道中線兩側(cè)15m范圍，每天觀測(cè)一次，如圖4所示。b.塌方腔回填結(jié)束后：在ZK84+630～ZK84+620里程段按上述方案布點(diǎn)觀測(cè)。

（3）監(jiān)控要求。監(jiān)控量測(cè)嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，每日量測(cè)工作完成后及時(shí)分析數(shù)據(jù)，并向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和相關(guān)負(fù)責(zé)人及時(shí)反饋和交底。如洞內(nèi)水平收斂超過5mm/d或者是地表監(jiān)測(cè)出現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)告知現(xiàn)場(chǎng)人員迅速撤場(chǎng)，同時(shí)向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。塌方事故段處理完畢，洞內(nèi)收斂不超過0.2mm/d可暫停監(jiān)控。

5 結(jié)語(yǔ)

高速公路隧道施工階段作為國(guó)家交通建設(shè)極為關(guān)鍵的一環(huán)，保證施工質(zhì)量和施工安全是高速公路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，利于社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的有序行進(jìn)。本文結(jié)合青?；ň弥ゴ淼浪桨咐治鏊脚c襯砌厚度不足的原因，并提出針對(duì)性的預(yù)防與處理措施，從其實(shí)踐結(jié)果來看，所用技術(shù)方案具有一定的實(shí)用性和有效性。

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