鐵路軟弱圍巖隧道塌方處治施工技術(shù)

王 磊

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

大量工程案例表明，鐵路隧道塌方是極為頻發(fā)的問題，進(jìn)行處治時(shí)難度較大。處治路隧道塌方施工過程中存在諸多不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)，若無合適的處治方法，將會(huì)引發(fā)更為嚴(yán)重的事故。有必要探討出一套高效可行的塌方處治方法，實(shí)現(xiàn)塌方處治的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

1 工程概況

涉及鐵路隧道總長(zhǎng)953 m，區(qū)域周邊的地表處出現(xiàn)了不同程度的沖溝陷穴現(xiàn)象，最大高差達(dá)到83 m，總體偏壓現(xiàn)象較為嚴(yán)重。發(fā)生塌方事故后，相關(guān)人員隨即趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，發(fā)現(xiàn)塌方大多集中在DK60 km+753 m區(qū)段。工程人員還發(fā)現(xiàn)了隧道存在變形侵限現(xiàn)象，產(chǎn)生的下沉量達(dá)到40 cm。勘察結(jié)果表明，該鐵路隧道出現(xiàn)了塌方處治所涉及的各類問題，整體穩(wěn)定性較差，且塌方區(qū)域表現(xiàn)為第三系粉質(zhì)黏土特性，因此具有微量的膨脹特性。

2 總體原則

處治塌方事故施工過程中，應(yīng)盡可能降低次生災(zāi)害，在最大程度上控制塌方量，所選取的工藝方法應(yīng)具有足夠的可靠性?；谝陨显瓌t，工程人員對(duì)塌方周邊50 m區(qū)域進(jìn)行了密切監(jiān)測(cè)，以所得到的結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)圍巖變形情況做出判斷，從而展開相關(guān)的施工指導(dǎo)工作，確保施工過程具有足夠的安全性[1]。

3 隧道塌方處治

根據(jù)對(duì)塌方段的分析可知，塌方大多發(fā)生在淺埋以及偏壓區(qū)段內(nèi)，所對(duì)應(yīng)的最小深埋為19.84 m，同時(shí)，隧道左側(cè)區(qū)域?yàn)槊黠@的深切沖溝，地層整體穩(wěn)定性較差。對(duì)洞內(nèi)土體進(jìn)行檢測(cè)可知，含水量已經(jīng)達(dá)到22%，可以發(fā)現(xiàn)下導(dǎo)區(qū)域出現(xiàn)了一定規(guī)模的地下水滲出現(xiàn)象，所開挖出的土體表現(xiàn)為泥狀塑性特征，在外界的影響下極容易出現(xiàn)滑落問題。此外，圍巖應(yīng)力較大，受此影響隧道初支出現(xiàn)了開裂，由此進(jìn)一步引發(fā)洞內(nèi)坍塌，現(xiàn)場(chǎng)情況見圖1。

3.1 洞外地表處理

對(duì)于DK60 km+753 m-DK60 km+851 m區(qū)段，工程人員對(duì)其進(jìn)行了偏壓卸載處理，由此降低對(duì)隧道的壓力，實(shí)際卸載高度達(dá)到37 m。以所出現(xiàn)的裂縫為基礎(chǔ)，向其右側(cè)延展30 m，作為卸載寬度?；?∶1的選擇進(jìn)行刷坡，但考慮到線路左側(cè)溝存在一定程度的滲水問題，因此在溝底區(qū)域設(shè)置一道盲溝，從而起到控制溝底積水的作用。在進(jìn)行盲溝施工時(shí)，從DK60km+650m作為起點(diǎn)進(jìn)行施工，以卸載段的長(zhǎng)度為參考，由此確定出合適的盲溝長(zhǎng)度。需要對(duì)盲溝地表處進(jìn)行換填處理，所得到的沙礫石深度應(yīng)達(dá)到50 cm，寬度以5 m為宜。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行碾壓作業(yè)，施工后所得到的地面標(biāo)高不可超過周圍地面線。在結(jié)束換填碾壓作業(yè)后，應(yīng)隨即進(jìn)行盲溝施作，所得到的寬度為4 m，深度以1.2 m為宜，而后利用土工布進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)處理。注意盲溝換填材料規(guī)格，所使用礫石粒徑應(yīng)達(dá)到15 cm及其以上，同時(shí)應(yīng)具有高度的透水性[2]。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)塌方情況

3.2 侵限段換拱施工

在對(duì)DK60 km+805 m-DK60 km+763 m區(qū)段進(jìn)行施工時(shí)，嚴(yán)格控制好上臺(tái)階的填筑高度，其應(yīng)與拱頂保持3m的距離為宜，利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)處理。對(duì)于DK60 km+805 m-DK60 km+780 m區(qū)段而言，需要將其設(shè)置為坡道形狀，在起作用下可以提升材料運(yùn)送的便捷性，確保材料可以順利運(yùn)輸至上臺(tái)階處，此外還需要使用I20工字鋼搭建臨時(shí)仰拱，由此增強(qiáng)上臺(tái)階的穩(wěn)定性。以DK60 km+771 m為起點(diǎn)進(jìn)行管棚施工，相比普通斷面，經(jīng)換拱施工后所得到的高度與寬度均大80 cm。在施工中應(yīng)密切關(guān)注區(qū)段內(nèi)的地表與拱頂沉降現(xiàn)象，具體內(nèi)容可見圖2。當(dāng)結(jié)束臨時(shí)仰拱施工作業(yè)后，應(yīng)隨即施工一定數(shù)量的徑向錨管，基于梅花型的原則進(jìn)行布置，所得到的長(zhǎng)度以5 m為宜，將彼此之間的環(huán)向間距控制為1 m。若初支結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了侵陷現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)以爆破的方式將其拆除，換拱材料以I25a工字鋼為宜[3]。

在對(duì)拱架進(jìn)行拆換作業(yè)時(shí)，單次施工數(shù)量以1榀為宜，嚴(yán)格遵循由下至上的順序進(jìn)行，以單個(gè)分節(jié)為單位將其視為一個(gè)完整的作業(yè)單元。在進(jìn)行初支施工時(shí)，所得到的厚度以32 cm為宜，嚴(yán)格遵循大里程優(yōu)先的順序進(jìn)行換拱處理，單次換拱長(zhǎng)度達(dá)到8 m時(shí)便需要隨即展開襯砌施工，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行二襯施工，嚴(yán)格控制單次仰拱開挖長(zhǎng)度，本工程中應(yīng)控制在3 m范圍內(nèi)?？紤]到DK60 km+805 m-DK60 km+736 m區(qū)段圍巖具有較強(qiáng)的松散特性，加之圍巖所承受的壓力較大，因此宜采用襯砌緊跟的施工方式，由此提升施工安全性。當(dāng)結(jié)束下臺(tái)階初支作業(yè)后，應(yīng)隨即進(jìn)行仰拱施工，將單次仰拱開挖深度嚴(yán)格控制在2 m范圍內(nèi)。需要注意的是，在進(jìn)行換拱施工時(shí)應(yīng)預(yù)留一定的沉降量，所得到的二襯砼厚度以60 cm為宜，所使用的鋼筋規(guī)格以A25 mm為宜，各個(gè)鋼筋之間的間距應(yīng)控制在20 cm水平。在進(jìn)行換拱初支過程中，需要使用到C25網(wǎng)噴砼，其施工厚度應(yīng)為32 cm，單個(gè)網(wǎng)格均為邊長(zhǎng)20 cm的方形狀，上下臺(tái)階均需要設(shè)置鎖腳錨管[4]。

圖2 拱頂沉降監(jiān)測(cè)

3.3 DK60 km+763 m-DK60 km+753 m塌體段施工

經(jīng)過換拱施工后將會(huì)得到一定規(guī)模的土料，因此可以在此基礎(chǔ)上搭建出管棚操作平臺(tái)，將所得到的平臺(tái)與拱頂保持3 m的距離，將其與大里程之間的區(qū)段設(shè)置為坡道形式，此外還需要進(jìn)行壓實(shí)處理，確保工作面具有足夠的穩(wěn)定性。

關(guān)于洞身部分的管棚規(guī)格有：所使用的材料外徑為108 mm，其厚度以6 mm為宜，在施工過程中將環(huán)向間距控制為40 cm水平，所得到的長(zhǎng)度為30 m，在進(jìn)行縱向搭接時(shí)應(yīng)將搭接長(zhǎng)度控制為3 m，此外外插角應(yīng)介于1°～3°。在對(duì)地表部分進(jìn)行回填封閉處理時(shí)，所使用的材料為三七灰土。當(dāng)結(jié)束上述作業(yè)后，便可以進(jìn)行洞內(nèi)開挖施工，單次開挖以一榀為宜，所得到的鋼拱架應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的鎖腳小導(dǎo)管，規(guī)格為6根4 m長(zhǎng)。在進(jìn)行一次襯砌施工時(shí)，所得到的厚度應(yīng)達(dá)到70 cm，所使用的環(huán)向鋼筋規(guī)格應(yīng)為A25 mm，彼此之間的間距應(yīng)控制在20 cm水平；此外，縱向鋼筋規(guī)格應(yīng)為A16 mm，彼此之間的間距應(yīng)控制在25 cm水平。在施工過程中應(yīng)對(duì)地表與圍巖進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，由此明確二者的變形情況。基于提升塌體工后穩(wěn)定性的目的，應(yīng)在其前段位置使用型號(hào)為I25的工字鋼進(jìn)行支護(hù)處理[5]。

3.4 反壓回填穩(wěn)定塌方掌子面

要想全面做好塌方處理工作，就必須確保塌體掌子面具有足夠的穩(wěn)定性。對(duì)此，工程中應(yīng)采用回填土反壓的施工方式，在機(jī)械化的推動(dòng)下可以確保工程人員時(shí)刻處于安全的施工環(huán)境中。引入一定數(shù)量的自卸車，以高效化的方式將土石方運(yùn)輸至指定的掌子面，在此基礎(chǔ)上使用挖掘機(jī)進(jìn)行整形，最終形成1∶2的坡道。

4 結(jié)束語

探討隧道塌方段處治工作，分析涉及到的工藝方法。具體來說，在軟弱圍巖環(huán)境下進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)塌方環(huán)境做以深度分析，做好初支以及襯砌等多方面工作，施工過程中頻繁對(duì)地表以及圍巖的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由此全面推動(dòng)鐵路隧道塌方處治工作的發(fā)展。