某隧道塌方、突泥处治方法施工实践

赖有华

(福建省第一公路工程公司)

0 引 言

某隧道全长1 556 m，为双向四车道单向行车分离式隧道。出口端右洞设计Ⅴ级围岩212 m，左洞设计Ⅴ级围岩182 m，洞口采用40 m 超前大管棚施工辅助措施。隧道出口洞口段地表植被发育，地形起伏变化一般，山体较圆缓，自然山坡坡度约20°～30°，地勘可知围岩主要为残坡积土及全风化、强风化花岗闪长岩，岩土结构松散，土体夹有大量球状中风化花岗闪长岩，含有大量的孤石。

隧道出口左、右线开挖后边坡极不稳定。表层覆盖3.6～8.9 m 的坡积粉质粘土，洞口段洞身围岩以残坡积土及全风化、强风化花岗闪长岩为主，土质保水性强，球状风化现象发育。围岩呈碎、裂状松散结构，为软～极软岩，易坍塌。同时大量孤石无序堆叠形成岩堆体，孤石间存在较大孔洞，对边、仰坡稳定造成较大影响。

1 地质预报

隧道出口左右洞超前地质预报选用美国GSSI 公司生产的SIR－3000 型地质雷达，根据地质雷达波普图来看，电磁波反射能量强烈，同相轴不连续，隧道开挖轮廓线以内的围岩岩性为全强风化花岗闪长岩，预报里程段处于洞口浅埋段，围岩节理裂隙极发育，岩体极破碎，多呈散体状结构，围岩稳定性极差，易发生拱型坍塌甚至冒顶等严重地质灾害。预报围岩含水量较高，岩体湿润，局部呈线流状出水。

2 暗洞施工情况

(1)左洞暗洞施工情况

按原设计CD 法进行左洞出口左上导洞身开挖，开挖6 m(10 榀工字钢)，发现拱顶、地表下沉趋势增大(拱顶下沉9.2 mm、地表下沉14.95 mm)，立即施工临时仰拱支护7 榀后暂停施工，经观测，临时仰拱支撑完后，下沉量明显变小，决定增设锁脚小导管施工方法，继续开挖左洞左上导，因地质(土体夹有孤石)、施工作业扰动等因素影响，导致洞内再次出现下沉增大。地表也出现不同程度的开裂情况，施工至第22 榀工字钢后，掌子面有大量的孤石，此时掌子面位置土石开始小面积的塌落，同时监控量测结果，洞内初支拱顶下沉及地表仰坡位移、沉降趋势持续急剧增大。经现场勘查后，初步决定先封闭掌子面，洞身小导管加固、临时仰拱支撑及地表裂缝注浆处理。

(2)右洞暗洞施工情况

根据地质勘察资料及洞口和掌子面揭露的围岩为全风化花岗岩夹有大量球状中风化花岗岩，特别是中隔壁位置较多大孤石，为避免对围岩产生多次扰动及爆破振动影响，决定洞身开挖采用三台阶预留核心土法进行施工。开始洞身开挖掘进，洞口明暗洞桩号K17 +032，施工至掌子面桩号为K16 +997，长度35 m，中台阶施工至K17 +000，仰拱施工至K17 +006。因洞内初支拱顶下沉沉降量过大停止施工。停止施工后掌子面及拱脚部位的围岩土体受地下水作用处于饱和状态，地下水由掌子面及拱脚临空面排出，流水使掌子面拱顶及洞内拱脚出现流泥，地表有明显下沉，之后对掌子面进行回填喷射混凝土封堵，但掌子面拱顶不时有土体掉落，人员撤离现场，开挖段掌子面出现较大面积坍塌土体，形成冒顶塌陷，地表YK16 +995－005 段形成半径约6 m 深度2～4 m 锥形坑。

3 处理方案

隧道左右洞出口端洞口段处于不良地质地段，自开工以来，掌子面出现富水、流泥、失稳，洞内坍塌、冒顶及初支整体下沉侵限等实际情况，施工难度大，工程进展困难，安全隐患突出。经过现场踏勘后，根据现场施工情况，进行了充分的分析研讨，制定了采用地表和帷幕注浆施工，直至完全贯穿软弱土体的处理方案，主要措施如下。

(1)立即停止出口左右洞洞身开挖施工。

(2)根据现场查勘情况，采用回填土方法对现有掌子面位置进行回填反压，防止洞口山体边坡继续滑移，确保掌子面稳定。隧道洞顶锥形坑回填后应及时进行修平，并对地表及洞顶边坡进行挂网喷射混凝土施工。

(3)先清除洞内泥浆，并做好洞内临时排水措施。

(4)回填反压后，对新形成的掌子面位置施做止浆墙，止浆墙厚度按照1.5 m 控制。

(5)对左右洞进行全断面帷幕注浆施工，全断面帷幕注浆施工按照每30 m 一个循环控制，开挖长度每开挖25 m，进入下一个全断面注浆循环，重复循环施工，直至认为现有围岩已不需要再进行全断面注浆处理为止。

(6)洞顶采用地表注浆方式对洞内帷幕注浆段落进行加固补充，确保帷幕注浆段达到最佳效果。

（2）腌制：原料提前加工腌制，生时味由外而入内，熟食味由内而溢到外，丰富原料内涵，主要适合于煎、炸、烙、烹、蒸等原料。

(7)左右洞帷幕注浆处理段二衬均采取加强措施，按照VI 级围岩进行加强支护。

4 帷幕注浆、地表注浆施工

隧道帷幕注浆就是对不良地质富水带沿开挖轮廓线(含底部)按轴向辐射状布孔，然后注入按一定比例配置而成的浆液。浆液渗透扩散到土体孔隙中并快速凝固，结成具有一定强度的土体，在隧道周边及开挖面形成一个堵水帷幕，切断地下水流通路，以此达到固结止水的目的。

隧道注浆施工程序:超前地质预报→注浆参数设计→施工准备→布孔→钻孔→下注浆管→注浆→效果检查→结束。

(1)全断面帷幕注浆

全断面帷幕注浆每个循环设置102 个孔，1～30 号孔深10.3 m，31～58 号孔深17.8 m，59～82 孔深27.5 m，83～102 号孔深31.3 m。钻孔套管段采用Φ110 mm 钻头成孔，后续注浆段采用Φ80 mm 钻头成孔。注浆孔前端安设Φ89×6 mm 套管，1～30 号孔套管长3 m，31～58 号孔套管长5 m，59～82 号孔套管长8 m，83～102 孔套管长13 m。注浆浆液采用双液浆，水泥为42.5R 普通硅酸盐水泥，水灰比W/C=1.0～1.5，水泥浆与水玻璃体积比1∶0.3，凝胶时间根据现场情况确定，注浆机选用HYB 康达牌双液注浆泵，最大压力25 MPa。注浆方式采用全孔一次压入式注浆，注浆压力为2.5～3 倍静水压力。该隧道初始压力3 MPa，终压为4～5 MPa，如遇有冒浆串浆，采用封堵或隔孔注浆，注浆顺序为由下而上，由里而外进行。对于坍塌体注浆，由于孔隙率大，局部还有空洞，常遇到吃浆量很大而注浆压力上不去的情况，对此压到一定量后暂停，换孔再注。

(2)地表注浆

地表注浆孔采用梅花形布设，布设间距为1 m ×1 m。注浆时先行钻孔，钻孔孔径为Φ135 mm，深度至开挖轮廓线，之后在钻孔内放入Φ50 ×5 的钢管。注浆区段内钢管按7.5 cm×7.5 cm 间距设置注浆孔，止浆段留2.0 m 不设注浆孔。同时在钢管上焊锯齿状角铁，间距50 cm 一步，以防注浆时孔钢管上浮。采用钻一孔钢管马上放入一孔，防止遇到塌孔，堵住注浆孔。注浆浆液采用双液浆，水泥浆与水玻璃体积比1∶0.3～0.5，凝胶时间根据现场情况确定。注浆材料要求严格按照经试验合格的配比备料，注浆浆液应严格按照配合比搅拌均匀，随拌随用。地表注浆必须采用孔底返浆方法(注浆压力一般为2.0 MPa 左右)，直至孔口溢出新鲜浆液，严禁抽拔注浆管或孔口注浆。终孔注浆压力达到3.0 MPa 时停止注浆。注浆前用高压清水从孔底返压冲洗，直至冲洗排出的水干净不含泥土，把注浆孔冲通，保证注浆饱满密实。

5 洞身开挖

经过对隧道进行帷幕注浆和地表注浆加固处理后，增强了不良地质的稳定性，选用三台阶七步开挖法施工，同时结合超前小导管支护，超前小导管采用外径50 mm，壁厚5.0 mm 热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上Φ6 加筋箍，壁厚四周钻8 mm 压浆孔，尾部有1 m 不设压浆孔，小导管从型钢拱架腹部穿过，与衬砌中线平行以10°～15°仰角打入拱部围岩。钢管环向间距30 cm，每打完一排钢管注浆后，开挖拱部围岩，喷射混凝土并架设钢架，超前小导管保持1.5 m 以上的纵向水平搭接长度。

三台阶七步开挖法施工应做好工序衔接，工序安排应当紧凑，尽量减少围岩暴露时间，避免因长时间暴露引起围岩失稳，单循环进尺控制在1 榀以内，并及时支护。在洞身开挖过程中，监控量测及时布置监测，并把结果反馈给班组，进一步加强开挖面围岩及支护结构的观察，确保隧道施工安全，顺利通过不良地质地段施工。

6 结束语

对不良地质隧道应严格按“管超前、紧注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭”的原则进行施工，围岩加固关键是注浆的质量，同时加强对监测报告数据的分析理解，将监控量测数据与地质预报结合起来，共同为规避隧道施工风险提供保障措施。本治理方案采用地表和帷幕注浆，对类似工程有一定的参考价值。

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［3］杨春杰.隧道遇软弱地段穿越及加固方案［J］.自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集，2009，(3).