| 标题 | 缙云山隧道掌子面塌腔处理措施 |
| 范文 | 赵延露+康捷 摘 要：由于隧道地质条件复杂，具有不可预见性，在施工过程中会出现不同程度的塌腔，给隧道掘进带来很大难度，制造不安全因素。对于塌腔必须采取有效的措施进行处理，保障施工安全。利用反压回填与止灰墙法配合，进行混凝土充填的处置方法可以有效处置塌腔病害。 关键词：顺层地质；塌腔；反压回填；止灰墙；充填 中图分类号：U455 文献标识码：A 0.引言 高速公路隧道因为设计选线时难以克服的各种因素，难免会穿越不良地质段落，在施工过程中时常会出现掌子面塌腔掉块等突发情况，本文通过缙云山隧道施工过程中的工程实例，分析缙云山隧道在施工过程中ZK6+841处碰到的塌腔出现的原因，提出了合理的处置措施，现场实际实施取得了良好的效果。为了更好地解决隧道施工类似塌方，提供有价值的参考资料，对隧道工程建设提供可行的施工经验。 1.工程实例 1.1 工程背景 缙云山隧道设计为分离式三车道隧道，两洞净距15.25m，左线全长2714m，右线全长2745m。地质情况复杂，III级围岩占比11.32%，IV级围岩占比34.03%，V级围岩占比54.65%，隧道存在岩溶、煤层与瓦斯、采空区及断层破碎带等不良地质情况。 缙云山隧道出口端左洞为先行洞，发生垮塌的掌子面桩号为ZK6+841，处于缙云山隧道出口深埋段，距离洞口788m，埋深183.18m。设计围岩为V级围岩。塌腔处地层情况为三叠系上统须家河组第3段（T3xj3），灰黑色，薄至中厚层状泥岩与粉砂岩互层，设计提示围岩局部夹炭质泥岩及薄煤层，煤层厚0.15m?0.30m，设计为低瓦斯段。该层岩芯较破碎一较完整，多呈片状、短柱状。实际围岩揭露情况主要为薄层状页岩夹厚层状中粒岩屑砂岩，属软岩夹较硬岩，岩层层间结合较差，节理较发育，岩体较完整，围岩为主要为层状结构，为相对隔水岩组，地下水贫乏。Rc=3.79MPa，完整性系数Kv=0.55，K1=0.1，K2=0.2，K3=0，[BQ]=209。塌腔出现位置围岩主要为黄色松散状泥岩，自稳能力差。实际施工中该段落并未揭露出煤层，经过实地监测有毒有害气体浓度为0。 1.2 塌方原因分析 掌子面掘进至ZK6+841时，掌子面围岩由之前的薄层状中粒石英岩屑砂岩突变为黄色松散状泥岩，围岩自稳能力差，爆破后突然出现凌空面使围岩原本的自稳体系受到破坏，且该处围岩设计图纸中提示为地质顺层，原本的下滑方向正好与掌子面提供的凌空面相同，围岩受到扰动后先是发生滑移，进而为拱顶围岩提供了凌空面造成拱顶松散岩体进一步垮塌，且垮塌趋势一再扩大。 根据现场揭露的围岩情况未发现有煤层出现，且未检测到瓦斯，掌子面较干燥未见有明显裂隙水流出。由于前方松散泥岩夹层在掌子面纵深方向较厚，之前打设的超前小导管作用范围短，未能够发挥作用。最后塌腔纵向深度约8m，拱顶塌腔深度约5m，且断断续续的不断有小体积土体塌落，根据施工图纸提示的地质情况该处地质破碎带一直与掌子面走向呈45°角斜向延伸至洞顶，需要及时进行处理，否则塌腔会进一步加大，增加后期处理难度。 1.3 塌腔处理方案 塌腔处理遵循“稳固塌体、填充塌腔、加强监测、谨慎通过”的处置思路进行施工，确保施工人员安全，避免安全事故的发生。根据塌腔现场的特点，合理配置生产资源，做好机具选型配套，合理及时的处理洞内塌腔。 ①回填封闭。因塌腔持续扩大，不断有塌体下落，为稳固塌体，先用隧道洞渣回填反压掌子面以限制塌腔进一步扩大。回填洞渣由掌子面塌腔处，向洞口方向放坡分层回填，夯实，为后续施工留有足够空间。喷射C25早强混凝土封闭整个回填体表面，厚度为20cm。同时预留3处Φ150mm的无缝钢管以便后期对洞内塌腔进行泵送自密式混凝土回填。 ②注浆固结。凿出回填后成洞段外漏的第一榀工字钢的导管眼，将塌方影响毁坏的小导管清除，重新按设计安装小导管后，对塌落和回填土体进行注浆固结，注浆管采用Φ42打孔钢花管，长5m，注浆液采用水泥-水玻璃雙液浆。注浆过程中注意控制注浆压力及压浆速度，以防止围岩再次塌方。同时设置专人对封闭的掌子面进行观察，有异常情况立即撤出施工人员。 ③止灰墙施作。在预留的Φ150mm的无缝钢管端头安装混凝土泵送管以对塌腔体内空洞进行泵送混凝土回填，安装泵送管后回填止灰墙，喷射C25早强混凝土封闭整个回填体表面，厚度为20cm，对止灰墙喷锚固结。 ④混凝土充填。二衬班组安装输送泵，输送管，泵送C20混凝土进行充填，泵送过程连续；泵送后期采用流动性好的自密性混凝土，进行充填，确保充填密实无空洞。 混凝土充填后对混凝土进行钻孔取芯，验证混凝土密实度，根据混凝土芯样反应的情况，确定充填混凝土密实，可进行下一步施工。 ⑤围岩变形监测。加强对掌子面及支护状态进行观察，主要观察掌子面地质情况及支护完成段有无裂缝，并做好记录。对成洞段的初期支护的变形情况进行加密监测，实时通过监控数据反应围岩稳定状态，围岩沉降与初支变形情况。监控量测严格按照规范和设计进行，每天测量完毕及时进行数据分析，向施工技术员和现场负责人反馈监测结论。当洞内水平收敛值大于5mm/d或地表监测发现异常应立即通知现场人员撤离，并及时向上级回报。当塌方段处理结束，洞内收敛小于0.2mm/d后方可停止监控。 ⑥开挖施工前钻探取样。待塌方体内混凝土强度达到要求后，对掌子面前方围岩进行超前水平钻孔探测，通过超前钻孔探明掌子面前方的工程地质情况，水文地质的活动态势，主要探测不良地质段位置、岩石的强度、岩层的破碎程度、岩性、有无富水地段。 根据钻孔芯样显示掌子面前方岩层较破碎，应采取较为安全的开挖工法三台阶七步作业法。对岩石芯样进行单轴饱和抗压强度试验，芯样强度为19.5MPa，根据此岩石强度，需加强围岩支护。 ⑦ 严控开挖、加强支护。待塌方体内混凝土强度达到要求后，根据超前钻探取样结果，对掌子面采取相应措施进行开挖掘进，开挖方法采用三台阶七步作业法开挖，三台阶七步作业法在台阶法的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。为保证塌方体的稳定性，工人在安全的环境下施工，实施加强支护，纵向用双层小导管超前支护，外偏角分别为10°，45°，单根小导管间距30cm，小导管单根长5m，纵向搭接长度按设计图纸中要求施工。其他支护参数按S5型衬砌进行施工。 ⑧围岩监控量测结果。现场观察围岩情况记录结果显示，掌子面围岩层状为薄-中厚层，岩体较破碎，围岩稳定性较差，掌子面干燥，初支状况观察结果显示喷层无裂隙，无剥离剪切破坏，钢支撑无压屈。 隧道拱部收敛量测结果结果显示最大收敛速率为1.4mm/d，累计收敛量22.7mm。隧道拱顶量测结果显示最大下降速率1.7mm/d，累计下沉量28.8mm，隧道围岩变形趋于稳定状态，断面收敛与下沉量都满足设计要求。 结语 按照本方案进行施工，安全有效地完成本段里程塌方的处理工作，经实践证明该方法处理塌腔，施工速度快、节约经济成本，安全可靠。因地质因素复杂多变，隧道施工过程中出现塌腔情况较为普遍，处理工作难度大，本方法在实践中取到了很好的效果，可供类似工程参考。 参考文献 [1]关宝树.隧道施工工程要点集[M].北京：人民交通出版社，2003. [2]戴卫星.大峡山隧道V级围岩浅埋段进洞及塌方处理实例[J].湖南交通科技，2008（3）：118-120. |
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