| 标题 | 高纬度严寒地区隧道塌方处理技术 |
| 范文 | 张品 摘要：本文以吉图珲客专后安山隧道浅埋段施工为依托，简单介绍了后安山隧道出口GDK311+977～GDK311+998段塌方及处理案例，主要阐述在东北高纬度严寒地区隧道浅埋段塌方发生后所采取的处理技术等较为成功的施工经验，为以后高寒地区隧道施工提供有用的处理经验。 关键词：高寒地区 隧道塌方 处理技术 1 工程概况 新建吉林至珲春客运专线JHSⅥ标后安山隧道位于吉林省图们市境内，毗邻中朝边境，该隧道地处北纬43度，冬季漫长酷寒，年平均气温4.0～6.8℃，1月平均气温-10.3～-23.4℃，最低气温-42.5℃，土壤最大冻结深度达181cm，施工期间隧道极易产生冻害。 后安山隧道全长6551m，隧道出口和4号斜井大里程方向（以下简称进口）于2013年10月30日上台阶贯通，由于初期支护变形严重，后续一直进行径向注浆加固和换拱施工，但是换拱施工后的隧道初期支护变形仍然得不到控制，每天隧道沉降均在2cm以上，隧道贯通段施工是进行重复的注浆加固和换拱施工。 为了避免隧道各工序施工相互影响和减少隧道变形，隧道施工采取的是单工序作业，仰拱和衬砌采取紧跟下台阶施工，截止2013年12月20日，隧道进口仰拱、二衬分别施工至GDK311+983、GDK311+977，隧道出口仰拱、二衬分别施工至GDK311+997、GDK311+998，工作面剩余仰拱、二衬分别为14m、21m。 2 塌方概述 2013年12月21日凌晨4点半，隧道出口进行仰拱出渣作业时，现场发现GDK311+997拱部初期支护出现环向开裂，拱部喷射混凝土出现脱落掉块。现场管理人员果断停止出渣作业，将人员、设备撤离至已施工完二衬的安全地带，至凌晨5点，塌方体已经填满GDK311+977～GDK311+998段。塌方体为坡积碎石土，土质较多，无水，隧道顶地表已塌陷成穴，地穴深6m左右，线路方向10m，轴线方向8m，该段隧道埋深23.4～26.5m。 3 总体施工方案 经现场共同查勘、研究分析，决定采用专业队伍和配套先进设备进行“注浆加固、管棚支护”处理塌方。结合现场实施和实际情况，从4号斜井向出口方向施作管棚。 ①搭设作业平台、挂网喷锚封闭塌体、施作止浆墙。②采用RPD-180地质钻机进行后退式注浆加固塌方松散体。③施做管棚注浆加固。④从隧道出口开挖重新施作初期支护、仰拱、二次衬砌，分3循环施作，用管棚周边注浆加固和上导局部注浆加固方案。⑤注浆材料采用普通水泥、水玻璃。 4 施工组织 4.1 人员、设备、冬施准备 4.1.1 根据管棚注浆设计方案，为顺利高效完成注浆施工，现场配置合理的管理、技术人员及劳动力，人员配置按照两套作业班组配置，每个岗位人数为双份，各种关键岗位必须持证上岗。 4.1.2 钻孔注浆主要设备如表1。 表1 主要设备配置表 ■ 4.1.3 冬施准备。由于施工地处东北地区，时值严寒冬季，为了保证施工质量及洞内作业人员人身健康，必须采取切实有效的冬季施工措施。 ①利用棉被封闭隧道洞门，减少隧道内外温度交换。②采用大型火炉燃烧无烟煤，提升并保持洞内温度适宜。③抽取地下水作为施工及注浆用水，利用隧道拌合站锅炉加热，洒水车拉水进入洞内。 4.2 塌体封闭 为保证注浆效果，防止漏浆，塌体两侧必须封闭密实。 ①隧道出口塌体表面全部采用挂网、喷射砼封闭，封闭混凝土厚度不小于1.5m。②进口方向下部采用喷射砼封闭，上部采用砼止浆墙封闭，止浆墙背后采用洞渣或沙袋堆码回填密实。③进口方向搭设作业平台和施作止浆墙期间，出口打设小导管同步继续注浆。 4.3 搭设作业平台 ①在仰拱填充面以上高度约3m，长度15m采用洞碴构筑管棚作业平台，一侧设置设备上下行走坡道。②破除4号斜井出口方向拱部喷射砼面，找出已施作的初期支护钢架，便于定位、安装导向管，避免钻进时碰到钢架。 4.4 止浆墙施工 ①止浆墙施工前，首先对松散体进行喷射混凝土或沙袋堆码封闭。②在已施作完成的初期支护表面按照环向间距1m、设置2排22连接锚杆，止浆墙基础范围内垂直向下设置两排Ф50小导管，长度均为3m，埋入深度2m，预留1m，保证在注浆压力时止浆墙不倒塌。③立模、准确安装并固定牢固孔口导向管，导向管采用Ф150钢管，前端带法兰盘，末端用土工布包扎封闭。④浇筑C20砼止浆墙，墙厚2.0m，浇筑过程中模板缝隙用土工布塞满，保证不漏浆、砼振捣密实。⑤止浆墙分两次浇筑完成，接茬处设置钢筋连接。 4.5 超前注浆加固塌体 ①待止浆墙砼强度达到设计强度75%时，钻机就位。②注浆孔径采用￠65的钻头和￠57钻杆进行钻孔。钻孔按照“由低速至高速、由低压至高压”的原则由慢至快钻进。钻进过程中应采用角度仪测量钻杆角度，发现偏差大于设计要求及时更正。认真做好钻进过程的原始记录（钻孔长度、时间、注浆压力、方量等），及时对孔口排水颜色，流量和排渣等情况进行记录，作为地质预报的参考资料。③待钻孔达到设计长度后，压住清水进行清孔，保证钻杆钻头顺畅。④从孔底位置开始压注水泥单液浆液，之后按钻杆拆卸长度分段，每向孔口方向后退1.5m注浆一次。浆液采取由稀到浓的压注措施，孔口采用水泥水玻璃双液浆进行封堵。⑤注浆顺序按照“由高到低”的原则进行，间隔3个孔注浆位置交错布置，以保证注浆效果。⑥注浆结束标准：A单孔结束标准。a注浆压力逐步升高至设计终压，并稳定10min。b注浆量不小于设计注浆量的80%。c进浆速度为开始进浆速度的1/4。B全断面结束标准。a所有注浆孔均已符合结束条件，无漏注现象。b注浆有效注入范围大于设计值。⑦效果检测。注浆效果检查评定是确定开挖施工方案的依据。注浆效果检查评定以钻孔检查法为主，辅以取样测试。 钻孔检查法：根据注浆状况，选择注浆范围内可能存在的薄弱环节的注浆部位布设检查孔。检查孔垂直于开挖工作面钻设，终孔深度稍短于注浆加固长度。也可利用管棚的引导孔设置，按总注浆孔的5%布设。如检查孔存在涌泥、涌沙或塌孔时，应进行补孔注浆作业。 超前钻孔取芯检查。通过钻取岩芯观察浆液充填情况，浆液是否饱满；物理力学试验结果表明，浆液固结强度低于0.2Mpa时，应进行补孔注浆。 4.6 管棚施工 ■ 超前大管棚环向间距40cm，外插角13°，纵向加固范围25m，共计42根，由于受洞内条件约束，大管棚外插角较大。大管棚布设见附图一。 ①管棚加工：大管棚采用外径Φ89mm，壁厚6mm热轧无缝钢管加工，每节长4.5～9m，采用30cm长、壁厚6cm的Φ71无缝钢管内插于管棚焊接连接。前端加工成锥形尖端并封闭，便于管棚安设。管壁沿两条垂直直径布设四排Φ8mm对称溢浆孔，梅花形布设，孔间距50cm，每根管棚尾端3m设溢浆孔。②管棚施工顺序：按照先拱顶后两侧施工顺序。施钻前按奇数和偶数划分孔号，为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行，先钻奇数孔，后钻偶数孔。③下管：在管棚孔成孔后，一次下钢管并将钢管直接顶到开挖轮廓线外，避免切割。施工时应将相邻管的接头前后错开不小于1m。管棚内下入钢筋笼：钢筋笼采用三根Φ22mm螺纹钢筋焊接而成。④管棚注浆：管棚注浆采用两台ZJ/BP55注浆机注浆，浆液为普通硅酸盐水泥单液浆，浆液扩散半径不小于1m，管棚注浆顺序遵循“先中间后两侧”、“跳孔注浆”的原则，以确保钻孔周围岩体与钢管周围空隙充填饱满。⑤注浆量控制：采用定压控制，全孔一次性注浆封堵，注浆压力达到设计终压3.0～4.0MPa并维持10min以上可结束该孔。当单孔注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等措施使注浆压力达到设计终压，结束该孔注浆。 4.7 隧道开挖 管棚施工完成，从隧道出口采用三台阶法、分三次开挖，依次施作初期支护、仰拱、二次衬砌。 ①初期支护参数：调强支护措施，采用I25b工字钢代替Ⅰ22a工字钢制作钢架，间距50cm。②每开挖2个循环施作一次超前小导管，拱部120°范围内布设，若拱部有松散掉块现象，辅以注浆。加强锁脚锚管施作的数量和质量，中下台阶和钢架连接板处纵向连接筋间距50cm并与钢架焊接牢固。③二次衬砌加强，采用双线明洞衬砌参数，调整二衬混凝土厚度由55cm增为80cm。④仰拱一次开挖长度不大于4m，施作2循环仰拱，跟进一板二次衬砌，长度7m。⑤隧道出口段开挖预留变形50cm，根据监控量测数据，尽量少切割管棚，贯通段适当调整预留变形量。⑥隧道开挖施工初期支护后，每2m布设一组监控量测点，一组断面不少于5个点。 5 洞顶塌穴处理 在洞顶地表化冻之前，对塌穴人工配合机械回填打夯密实，填至原地面后，铺设土工布、厚塑料薄膜，顺接两侧原沟，防止雨水灌入塌穴。后期加强后期地表观测，待塌陷稳定后，施作M10浆砌片石铺砌沟床。 6 施工工艺及注意事项 6.1 后退式注浆工艺 ①做好施工准备工作，合理组织人力、机械设备和材料配置，施工作业平台。②施做止浆墙，按照设计要求施工锚固措施，浇筑止浆墙。③管棚钻机钻设注浆孔，注浆孔布设要均匀，保证浆液充分填充塌方体。④对钻孔进行注浆施工，按照设计注浆量及注浆压力控制注浆。⑤注浆结束后，钻设注浆效果检查孔，检查注浆效果。判定未达到注浆效果，进行钻孔补注浆；达到注浆效果即进行下一步管棚施工。⑥按照设计位置钻设管棚孔，施工超前大管棚，对每一根管棚进行注浆。⑦本循环施工结束，进行隧道洞身开挖作业。 6.2 施工注意事项 ①为了保证松散体固结加固的效果，止浆墙施工至关重要，应能满足注浆压力要求。起到封堵的作用，防止浆液溢流和塌体位移。②做好钻孔过程的地质分析、判断，并根据钻探地质情况及时调整注浆参数，确保注浆质量。③由于岩层破碎，钻孔作业时，应控制好钻机的打击力和扭矩及水压，如遇退管困难的问题，应及时调整水压、扭矩，减缓速度。④注浆材料应满足要求，严禁使用过期结块的水泥。浆液搅拌应均匀，一般水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。⑤保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。⑥加强施工监测及时反馈注浆施工期间结构变形情况以调整注浆参数及工艺。⑦为确保管棚管节顺利安装，克服在顶管施工作业中送管难的情况发生。按照大孔径的施工原则，选用∮127钻头和∮89钻杆配套使用。一般引导孔的孔径较管棚钢管外径大15～20mm，孔深较管长长0.5米以上。 7 施工监测 注浆过程中加强监控量测，确保施工安全。 根据现场实际情况，在注浆施工过程中需进行的监测项目主要有：隧道拱顶下沉、水平收敛、止浆墙、初支结构发生裂缝。 ①隧道施工完的衬砌表面各布一组监测断面。②隧道开挖施工初期支护后，每2m布设一组监控量测点，一组断面不少于5个点。③每个断面设置拱顶沉降测点1个，上中下台阶拱脚设1对收敛变形测点。④量测频率为1次/6小时，变化大时加强观测频率。 8 安全质量保证措施 ①做好钻孔过程的地质分析、判断，并根据钻探地质情况及时调整注浆段长和注浆参数，确保分段注浆质量。②注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。③注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。④孔口管要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管冲出伤人。 9 施工体会 ①经过对吉图珲客专后安山隧道塌方段的处理，加深了对隧道“新奥法”施工的理解，软弱围岩必须及时封闭成环，二衬必须紧跟使其共同受力。在本隧道发生塌方前，二衬紧跟段落在塌方后，经监控量测显示比较稳定，而为封闭成环反复换拱段落就由于不能形成全环受力体系而塌方。②隧道塌方后，不能盲目处理必须及时上报各级领导，科学合理制定处理方案。根据隧道地质、水文，塌方造成的损害和影响情况，分析造成塌方的原因，群策群力，快速制定适宜处理方案。③后安山隧道塌方段严格按照原制定处理方案施工，通过后续开挖揭示管棚注浆效果良好，塌方体经过处理后较为稳定，能够安全快速通过。 参考文献： [1]陈亚林.隧道塌方原因与处理[J].西部探矿工程，2006. [2]张金柱，黄土隧道塌方情况及病害原因分析[J].隧道建设，2007. [3]李科兴，申小飞，宁波.某高速公路隧道塌方段处理方案[J].价值工程，2012（19）. 钻孔检查法：根据注浆状况，选择注浆范围内可能存在的薄弱环节的注浆部位布设检查孔。检查孔垂直于开挖工作面钻设，终孔深度稍短于注浆加固长度。也可利用管棚的引导孔设置，按总注浆孔的5%布设。如检查孔存在涌泥、涌沙或塌孔时，应进行补孔注浆作业。 超前钻孔取芯检查。通过钻取岩芯观察浆液充填情况，浆液是否饱满；物理力学试验结果表明，浆液固结强度低于0.2Mpa时，应进行补孔注浆。 4.6 管棚施工 ■ 超前大管棚环向间距40cm，外插角13°，纵向加固范围25m，共计42根，由于受洞内条件约束，大管棚外插角较大。大管棚布设见附图一。 ①管棚加工：大管棚采用外径Φ89mm，壁厚6mm热轧无缝钢管加工，每节长4.5～9m，采用30cm长、壁厚6cm的Φ71无缝钢管内插于管棚焊接连接。前端加工成锥形尖端并封闭，便于管棚安设。管壁沿两条垂直直径布设四排Φ8mm对称溢浆孔，梅花形布设，孔间距50cm，每根管棚尾端3m设溢浆孔。②管棚施工顺序：按照先拱顶后两侧施工顺序。施钻前按奇数和偶数划分孔号，为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行，先钻奇数孔，后钻偶数孔。③下管：在管棚孔成孔后，一次下钢管并将钢管直接顶到开挖轮廓线外，避免切割。施工时应将相邻管的接头前后错开不小于1m。管棚内下入钢筋笼：钢筋笼采用三根Φ22mm螺纹钢筋焊接而成。④管棚注浆：管棚注浆采用两台ZJ/BP55注浆机注浆，浆液为普通硅酸盐水泥单液浆，浆液扩散半径不小于1m，管棚注浆顺序遵循“先中间后两侧”、“跳孔注浆”的原则，以确保钻孔周围岩体与钢管周围空隙充填饱满。⑤注浆量控制：采用定压控制，全孔一次性注浆封堵，注浆压力达到设计终压3.0～4.0MPa并维持10min以上可结束该孔。当单孔注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等措施使注浆压力达到设计终压，结束该孔注浆。 4.7 隧道开挖 管棚施工完成，从隧道出口采用三台阶法、分三次开挖，依次施作初期支护、仰拱、二次衬砌。 ①初期支护参数：调强支护措施，采用I25b工字钢代替Ⅰ22a工字钢制作钢架，间距50cm。②每开挖2个循环施作一次超前小导管，拱部120°范围内布设，若拱部有松散掉块现象，辅以注浆。加强锁脚锚管施作的数量和质量，中下台阶和钢架连接板处纵向连接筋间距50cm并与钢架焊接牢固。③二次衬砌加强，采用双线明洞衬砌参数，调整二衬混凝土厚度由55cm增为80cm。④仰拱一次开挖长度不大于4m，施作2循环仰拱，跟进一板二次衬砌，长度7m。⑤隧道出口段开挖预留变形50cm，根据监控量测数据，尽量少切割管棚，贯通段适当调整预留变形量。⑥隧道开挖施工初期支护后，每2m布设一组监控量测点，一组断面不少于5个点。 5 洞顶塌穴处理 在洞顶地表化冻之前，对塌穴人工配合机械回填打夯密实，填至原地面后，铺设土工布、厚塑料薄膜，顺接两侧原沟，防止雨水灌入塌穴。后期加强后期地表观测，待塌陷稳定后，施作M10浆砌片石铺砌沟床。 6 施工工艺及注意事项 6.1 后退式注浆工艺 ①做好施工准备工作，合理组织人力、机械设备和材料配置，施工作业平台。②施做止浆墙，按照设计要求施工锚固措施，浇筑止浆墙。③管棚钻机钻设注浆孔，注浆孔布设要均匀，保证浆液充分填充塌方体。④对钻孔进行注浆施工，按照设计注浆量及注浆压力控制注浆。⑤注浆结束后，钻设注浆效果检查孔，检查注浆效果。判定未达到注浆效果，进行钻孔补注浆；达到注浆效果即进行下一步管棚施工。⑥按照设计位置钻设管棚孔，施工超前大管棚，对每一根管棚进行注浆。⑦本循环施工结束，进行隧道洞身开挖作业。 6.2 施工注意事项 ①为了保证松散体固结加固的效果，止浆墙施工至关重要，应能满足注浆压力要求。起到封堵的作用，防止浆液溢流和塌体位移。②做好钻孔过程的地质分析、判断，并根据钻探地质情况及时调整注浆参数，确保注浆质量。③由于岩层破碎，钻孔作业时，应控制好钻机的打击力和扭矩及水压，如遇退管困难的问题，应及时调整水压、扭矩，减缓速度。④注浆材料应满足要求，严禁使用过期结块的水泥。浆液搅拌应均匀，一般水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。⑤保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。⑥加强施工监测及时反馈注浆施工期间结构变形情况以调整注浆参数及工艺。⑦为确保管棚管节顺利安装，克服在顶管施工作业中送管难的情况发生。按照大孔径的施工原则，选用∮127钻头和∮89钻杆配套使用。一般引导孔的孔径较管棚钢管外径大15～20mm，孔深较管长长0.5米以上。 7 施工监测 注浆过程中加强监控量测，确保施工安全。 根据现场实际情况，在注浆施工过程中需进行的监测项目主要有：隧道拱顶下沉、水平收敛、止浆墙、初支结构发生裂缝。 ①隧道施工完的衬砌表面各布一组监测断面。②隧道开挖施工初期支护后，每2m布设一组监控量测点，一组断面不少于5个点。③每个断面设置拱顶沉降测点1个，上中下台阶拱脚设1对收敛变形测点。④量测频率为1次/6小时，变化大时加强观测频率。 8 安全质量保证措施 ①做好钻孔过程的地质分析、判断，并根据钻探地质情况及时调整注浆段长和注浆参数，确保分段注浆质量。②注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。③注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。④孔口管要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管冲出伤人。 9 施工体会 ①经过对吉图珲客专后安山隧道塌方段的处理，加深了对隧道“新奥法”施工的理解，软弱围岩必须及时封闭成环，二衬必须紧跟使其共同受力。在本隧道发生塌方前，二衬紧跟段落在塌方后，经监控量测显示比较稳定，而为封闭成环反复换拱段落就由于不能形成全环受力体系而塌方。②隧道塌方后，不能盲目处理必须及时上报各级领导，科学合理制定处理方案。根据隧道地质、水文，塌方造成的损害和影响情况，分析造成塌方的原因，群策群力，快速制定适宜处理方案。③后安山隧道塌方段严格按照原制定处理方案施工，通过后续开挖揭示管棚注浆效果良好，塌方体经过处理后较为稳定，能够安全快速通过。 参考文献： [1]陈亚林.隧道塌方原因与处理[J].西部探矿工程，2006. [2]张金柱，黄土隧道塌方情况及病害原因分析[J].隧道建设，2007. [3]李科兴，申小飞，宁波.某高速公路隧道塌方段处理方案[J].价值工程，2012（19）. 钻孔检查法：根据注浆状况，选择注浆范围内可能存在的薄弱环节的注浆部位布设检查孔。检查孔垂直于开挖工作面钻设，终孔深度稍短于注浆加固长度。也可利用管棚的引导孔设置，按总注浆孔的5%布设。如检查孔存在涌泥、涌沙或塌孔时，应进行补孔注浆作业。 超前钻孔取芯检查。通过钻取岩芯观察浆液充填情况，浆液是否饱满；物理力学试验结果表明，浆液固结强度低于0.2Mpa时，应进行补孔注浆。 4.6 管棚施工 ■ 超前大管棚环向间距40cm，外插角13°，纵向加固范围25m，共计42根，由于受洞内条件约束，大管棚外插角较大。大管棚布设见附图一。 ①管棚加工：大管棚采用外径Φ89mm，壁厚6mm热轧无缝钢管加工，每节长4.5～9m，采用30cm长、壁厚6cm的Φ71无缝钢管内插于管棚焊接连接。前端加工成锥形尖端并封闭，便于管棚安设。管壁沿两条垂直直径布设四排Φ8mm对称溢浆孔，梅花形布设，孔间距50cm，每根管棚尾端3m设溢浆孔。②管棚施工顺序：按照先拱顶后两侧施工顺序。施钻前按奇数和偶数划分孔号，为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行，先钻奇数孔，后钻偶数孔。③下管：在管棚孔成孔后，一次下钢管并将钢管直接顶到开挖轮廓线外，避免切割。施工时应将相邻管的接头前后错开不小于1m。管棚内下入钢筋笼：钢筋笼采用三根Φ22mm螺纹钢筋焊接而成。④管棚注浆：管棚注浆采用两台ZJ/BP55注浆机注浆，浆液为普通硅酸盐水泥单液浆，浆液扩散半径不小于1m，管棚注浆顺序遵循“先中间后两侧”、“跳孔注浆”的原则，以确保钻孔周围岩体与钢管周围空隙充填饱满。⑤注浆量控制：采用定压控制，全孔一次性注浆封堵，注浆压力达到设计终压3.0～4.0MPa并维持10min以上可结束该孔。当单孔注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等措施使注浆压力达到设计终压，结束该孔注浆。 4.7 隧道开挖 管棚施工完成，从隧道出口采用三台阶法、分三次开挖，依次施作初期支护、仰拱、二次衬砌。 ①初期支护参数：调强支护措施，采用I25b工字钢代替Ⅰ22a工字钢制作钢架，间距50cm。②每开挖2个循环施作一次超前小导管，拱部120°范围内布设，若拱部有松散掉块现象，辅以注浆。加强锁脚锚管施作的数量和质量，中下台阶和钢架连接板处纵向连接筋间距50cm并与钢架焊接牢固。③二次衬砌加强，采用双线明洞衬砌参数，调整二衬混凝土厚度由55cm增为80cm。④仰拱一次开挖长度不大于4m，施作2循环仰拱，跟进一板二次衬砌，长度7m。⑤隧道出口段开挖预留变形50cm，根据监控量测数据，尽量少切割管棚，贯通段适当调整预留变形量。⑥隧道开挖施工初期支护后，每2m布设一组监控量测点，一组断面不少于5个点。 5 洞顶塌穴处理 在洞顶地表化冻之前，对塌穴人工配合机械回填打夯密实，填至原地面后，铺设土工布、厚塑料薄膜，顺接两侧原沟，防止雨水灌入塌穴。后期加强后期地表观测，待塌陷稳定后，施作M10浆砌片石铺砌沟床。 6 施工工艺及注意事项 6.1 后退式注浆工艺 ①做好施工准备工作，合理组织人力、机械设备和材料配置，施工作业平台。②施做止浆墙，按照设计要求施工锚固措施，浇筑止浆墙。③管棚钻机钻设注浆孔，注浆孔布设要均匀，保证浆液充分填充塌方体。④对钻孔进行注浆施工，按照设计注浆量及注浆压力控制注浆。⑤注浆结束后，钻设注浆效果检查孔，检查注浆效果。判定未达到注浆效果，进行钻孔补注浆；达到注浆效果即进行下一步管棚施工。⑥按照设计位置钻设管棚孔，施工超前大管棚，对每一根管棚进行注浆。⑦本循环施工结束，进行隧道洞身开挖作业。 6.2 施工注意事项 ①为了保证松散体固结加固的效果，止浆墙施工至关重要，应能满足注浆压力要求。起到封堵的作用，防止浆液溢流和塌体位移。②做好钻孔过程的地质分析、判断，并根据钻探地质情况及时调整注浆参数，确保注浆质量。③由于岩层破碎，钻孔作业时，应控制好钻机的打击力和扭矩及水压，如遇退管困难的问题，应及时调整水压、扭矩，减缓速度。④注浆材料应满足要求，严禁使用过期结块的水泥。浆液搅拌应均匀，一般水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。⑤保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。⑥加强施工监测及时反馈注浆施工期间结构变形情况以调整注浆参数及工艺。⑦为确保管棚管节顺利安装，克服在顶管施工作业中送管难的情况发生。按照大孔径的施工原则，选用∮127钻头和∮89钻杆配套使用。一般引导孔的孔径较管棚钢管外径大15～20mm，孔深较管长长0.5米以上。 7 施工监测 注浆过程中加强监控量测，确保施工安全。 根据现场实际情况，在注浆施工过程中需进行的监测项目主要有：隧道拱顶下沉、水平收敛、止浆墙、初支结构发生裂缝。 ①隧道施工完的衬砌表面各布一组监测断面。②隧道开挖施工初期支护后，每2m布设一组监控量测点，一组断面不少于5个点。③每个断面设置拱顶沉降测点1个，上中下台阶拱脚设1对收敛变形测点。④量测频率为1次/6小时，变化大时加强观测频率。 8 安全质量保证措施 ①做好钻孔过程的地质分析、判断，并根据钻探地质情况及时调整注浆段长和注浆参数，确保分段注浆质量。②注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。③注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。④孔口管要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管冲出伤人。 9 施工体会 ①经过对吉图珲客专后安山隧道塌方段的处理，加深了对隧道“新奥法”施工的理解，软弱围岩必须及时封闭成环，二衬必须紧跟使其共同受力。在本隧道发生塌方前，二衬紧跟段落在塌方后，经监控量测显示比较稳定，而为封闭成环反复换拱段落就由于不能形成全环受力体系而塌方。②隧道塌方后，不能盲目处理必须及时上报各级领导，科学合理制定处理方案。根据隧道地质、水文，塌方造成的损害和影响情况，分析造成塌方的原因，群策群力，快速制定适宜处理方案。③后安山隧道塌方段严格按照原制定处理方案施工，通过后续开挖揭示管棚注浆效果良好，塌方体经过处理后较为稳定，能够安全快速通过。 参考文献： [1]陈亚林.隧道塌方原因与处理[J].西部探矿工程，2006. [2]张金柱，黄土隧道塌方情况及病害原因分析[J].隧道建设，2007. [3]李科兴，申小飞，宁波.某高速公路隧道塌方段处理方案[J].价值工程，2012（19）. |
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