庙岭隧道出口右线拱腰滑塌处理方法

马洪山

摘要:通过对庙岭隧道滑塌的施工，总结一些处理滑塌情况的经验

关键词:滑塌;注浆

1滑塌情况介绍

2008年4月1日中午庙岭隧道YK28+010～YK28+015段右部拱腰部位产生滑塌，且滑塌开始时间在4月1日11点10分，开始拱腰滑塌土石方量较少，只有约1m高，到下午15时大量滑塌，发展到大致8m高，一直持续到午夜零点，滑塌历时近14个小时才稳定。最后现场查看滑塌情况：滑塌长度约有5m，宽度约有8m，高度约有12m,掌子面堆积满滑塌的土石方，估计滑塌总量约300m3左右。经测量队测定滑塌部位隧道实际埋深25.5m，距路线右侧地表汇水沟不足10m，隧道处于浅埋偏压水浸围岩轴向断裂状态。

2滑塌原因分析

出口右线隧道右部拱腰部位地质为松散强风化岩和全风化岩石，节理非常发育，岩质结构破碎，环向受力比较差；岩石节理滑动面与掌子面顺向，摩擦角较小，由自重压力因素影响对围岩产生脱落滑动性增大；在滑塌部位有一条竖直沿隧道轴向0.9m宽土质断裂带；同时在隧道右侧10m远处发现有下降泉水，泉水经岩石裂隙涌入隧道，所以在掌子面出现泉涌和大量淋水现象，再经水浸泡，土质断层变成泥层促使断裂层面产生滑动；钻爆施工过程中对围岩产生冲击震动较强，尤其是对风化岩产生震动更加强烈，其结果是造成岩石节理面开裂，围岩更加破碎，导致围岩处于松散状态，迫使围岩滑落；再加上爆破后，除尘、排烟、出渣、排水、支护钢骨架及绑扎钢筋过程暴露外界时间较长，初期支护没有及时封闭。由于上述多种不利因素共同作用导致滑塌事故的发生。

3施工地段坍方处理的技术

对坍方采用“管超前、预注浆、多循环、短开挖、强支护、勤量测、早封闭” 的处理原则。根据现场的具体条件，通过各种方案的比选结合现场可利用的材料，最后确定采用“地表注浆加小导管注浆管棚法”。主要理由：就地取材，原隧道设计中的材料可以利用，来料方便，施工熟练：塌体为碎石、块石、土的混合体，有孔隙，注浆效果好，压浆后能形成一个能承受一定压力的固结拱；钢拱支撑承载力大，并能立即受力，安全可靠。

3.1做地表截水沟

对滑塌部位的地表周围挖一条截水沟，封堵拦截地表水，防止地表水渗入滑塌部位，扩大滑塌面积。

3.2工作面预注浆

按塌体天然堆积角,用人工配合挖掘机铲背将塌体刷成台阶,经初步夯实后,挂网喷C25早强素砼进行固结,厚度为5～10cm。然后用Φ50×5小导管对工作面进行预注浆,按围岩开挖轮廓线以外插角15°，间距40cm，注浆长度为5m。以42.5R的水泥单液浆为主，内加速凝剂。工作面预注浆的目的是加固工作面松散体，以保证管棚钻孔方向的精度，同时稳定工作面,并起到止浆作用,确保开挖时工作面的安全。

3.3管棚施工与注浆

长管棚与注浆加固圈在拱顶形成了稳固可靠的固结壳，作为松散坍方体超前支护体系(保护壳)，保证开挖安全和防止坍方的进一步的扩大。其中10m灌满砂浆的管棚直接棚架在已施作完成的格栅钢架和未破坏的围岩上，是承受坍方体压力的主体，而注浆固结圈则起到对其的进一步加固作用，可防止松散坍体从管间缝中涌出而引起新的坍方。管棚与超前注浆构成了超前支护的主体，是坍方处理的关键。

3.3.1管棚参数

在拱部120°范围内施作Φ89×6长管棚，管棚间距40cm，管棚长度10m，钻孔外插角3°，共计35根。

3.3.2钻孔

由于塌体为石块与土的混合体，含水较多松散不易成孔。钻孔采用顶驱动力头的跟管钻进工艺。首先将套管及钻杆同时钻入孔内，成孔后，取出内钻杆，放进管棚，最后取出外套管即可。跟管钻进程序及跟管钻进图解说明如下图所示。

跟管钻孔工艺

3.3.3管棚注浆

对大管棚可采用间歇注浆法注浆，可获得有效固结圈。间歇注浆法：即当长时间注浆压力上不来时，说明浆液顺空隙泄流至坍空区，这时将浆液凝结时间调整至30～50s，注浆1～5min，停40s，待原注入浆液初凝变稠后再注，如此反复，则原先的泄浆通道逐渐变小并最终堵塞，浆液即在管棚周围达到均匀扩散的目的。

管棚预注浆采用水泥－水玻璃双样液其参数如下：

水泥浆水灰比W:C=0.8:1～1.5:1，水玻璃浆35Be"，C:S=1:1~1：0.3，注浆终压2.0MPa，注浆速度30～60L/Pmin，缓凝剂加入1%~3%，扩散半径1m。

3.4小导管注浆补强

长管棚注浆加固范围有限,很难达到要求,为此在开挖过程中,需施作小导管注浆补强。小导管采用Φ50焊缝钢管，长3.5m，开孔长2.5m，间距60cm，外插角30°。小导管注浆采用C-S双液浆，注浆量根据现场情况定，以确保开挖安全。

3.5开挖与支护

开挖采用单侧壁导坑CRD法，上、中段高度均为4m，采取分部开挖的办法，每次循环进尺50cm，以人工开挖为主，禁止爆破作业。在开挖后立即施Ⅰ20型钢拱架及挂网喷混支护体系，充分调动加固后的围岩的承载能力，使初期支护与注浆加固的坍方体形成整体支护结构，并建立科学的监测体系，监测支护体系的变形，判断结构的稳定性和安全性，及时反馈设计与施工。

单侧壁导坑CRD法施工如下图所示。

先行导坑的上部开挖→先行导坑上部的钢架支撑、锚喷网支护（包括设置中隔壁墙临时支撑）→先行导坑中部的开挖 先行导坑中部钢架支撑及锚喷网支护（包括设置中隔壁墙临时支撑）→后行导坑的上部开挖→后行导坑上部的钢架支撑、锚喷网支护→后行导坑中部的开挖→后行导坑中部的钢架支撑锚喷网支护→先行导坑下部的开挖→先行导坑下部的钢架支撑、锚喷网支护→后行导坑下部的开挖→后行导坑下部的钢架支撑、锚喷网支护→浇注仰拱混凝土→拆除中隔壁墙。

中段支撑采用扩大拱脚的形式,以提高承载力，下段配置横撑。整个开挖完成后,支撑应形成封闭环。中壁拆除应在全断面闭合后,各断面位移充分稳定后（通过拱顶下沉和净空收敛来判断）,才能拆除。

塌体开挖与小导管注浆穿插进行，即每注一个循环开挖1.5m(即支护三榀钢拱架) 。初期支护与开挖紧跟，50cm即为一循环，每开挖一个分部立即立拱架挂网喷砼施作初期支护。开挖后洞室变形及结构承载力不能进行较为准确的计算，为防止变形过大造成初支结构进入衬砌净空，按监控收敛留好预留量。

初期支护采用I20型钢拱架、Φ42锁脚锚管、Φ22纵向连接筋、Φ8钢筋网、拱墙喷射26cmC25纤维砼（分三次完成）、仰拱喷射26cmC25砼及边墙砂浆锚杆的联合支护体系。拱架为I20型钢拱架，钢筋网采用Φ8圆钢，网间距20cm；锁脚锚管采用Φ42、l=4m的无缝钢管，拱架间距按开挖进度每0.5m一榀，拱架间连接筋采用Φ22螺纹钢，连接筋间距0.5m；喷射混凝土采用C25砼，厚度26cm。初支护应在开挖完成后及时施作，要确保支护体系的及时封闭，即尽早喷砼封闭减少开挖后围岩的暴露时间，及时施作仰拱使支护结构尽快封闭成环，改善洞室结构的受力条件。

4施工期间的保证措施：

4.1加强施工监测,密切注意围岩支护结构的动态变化，并判断结构的稳定性及安全性，将监测信息及时反馈于施工人员。为此进行了如下的施工监测：

（1）拱顶下沉量测，共埋设3个测点，间隔12小时观测一次；

（2）水平收敛量测，埋设3组测点，12小时复测一次；

（3）洞内观察，查看周边部位初期支护变化情况，有无出现初期支护开裂、喷射混凝土脱落和异常响动声音；

（4）地表下沉两侧，在滑塌正上方地表隧道中线埋4个测桩，24小时观测一次；

4.2加强超前预注浆的技术措施

（1）压浆顺序自下而上，先两侧后中心，对称压注；

（2）注浆压力应由小逐渐加大，注浆过程中应控制好注浆的终压、注浆速度及终压的持压时间；

4.3在穿越滑塌部位施工期间，项目部每班设专人随时检查，当发现支护变形或破坏时，应立即整改和加固；当情况严重时，应立即将施工人员撤离现场，再行加固。

4.4严格按照配合比施工，钢筋网的混凝土保护层不应小于2cm,且应与锚杆或钎钉连接牢固。

4.5开挖必须分部开挖，及时支护，各种施工参数必须按技术交底施工。

4.6初支前必须做好预埋软式排水管，做好排水。

5小结：

由于措施得当，指挥有力，项目部迅速而又安全的解决了滑塌问题，既为施工工期赢得了时间，又在处理滑塌问题积累了经验。