張忠義ZHANG Zhong-yi

（中鐵二十局集團第二工程有限公司，北京100097）

0 引言

巖溶是面臨的施工難題，巖溶對山嶺隧道的危害主要表現在：洞害、水害、洞穴充填物及坍塌、洞頂地表塌陷。在巖溶區(qū)山嶺隧道的施工過程中，采用合理的施工技術對隧道安全施工有著重要的作用。大獨山隧道溶洞冒頂處理技術論述了隧道溶洞冒頂的處理設計、施工方法和技術措施。

1 工程概況

大獨山隧道全長11882m，最大埋深380m。大獨山隧道可溶巖長度為9063m，洞身斷層破碎帶發(fā)育，發(fā)育區(qū)域斷層7處，物探解譯斷層11處，可溶巖與非可溶巖接觸帶6處，下穿暗河1處，隧道最大涌水量為170000m3/d。隧道通過可溶巖段巖溶、巖溶水及斷層破碎帶極可能發(fā)生突水突泥現象、地表塌陷等現象。

2 塌方冒頂情況描述

2013年5月1日，大獨山隧道平導施工至PD1K854+257時，掌子面溶蝕破碎巖體局部擠出，并引起拱部軟弱圍巖滑溜，形成一高約10～15m，環(huán)向長約4m，縱向長約2m的空腔，地表出現塌陷。5月5日～6月8日當地降雨較大，大量地表水涌入洞內，掌子面圍巖軟化，呈塊狀及泥土狀，掌子面涌出泥土達1000方左右，將平導掩埋長約350m，地表陷坑進一步擴大，深度分別約為15m及30m，直徑20～45m不等。地表陷坑觀察，巖體擠壓揉皺嚴重，多呈碎塊及粉末狀。

3 塌方及冒頂發(fā)生原因分析

①巖溶及巖溶水發(fā)育是主因。此塌方段地質為灰黃色薄～中層狀泥頁巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，溶蝕破碎嚴重，基巖裂隙水發(fā)育，地表溝水順節(jié)理裂隙下滲與平導洞內連通，洞內多呈股狀及淋雨狀流出，圍巖呈飽水狀態(tài)，巖體遇水浸泡后軟化較快，部分泥化，圍巖穩(wěn)定性差。②持續(xù)降雨對隧道施工影響較大。由于隧道上方巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，地表水很容易滲入，尤其是出現地表裂縫后，地表水可以迅速滲到洞內。又正處于雨季，連續(xù)的降雨增加洞頂荷載，使洞頂圍巖自穩(wěn)能力變差。

4 塌方冒頂處理

4.1 總體方案 按照先地表后洞內的順序處理。在處理地表前用洞碴對掌子面進行回填反壓以防止塌陷進一步擴大。先對塌陷區(qū)上游地表水進行引排并將塌陷區(qū)內的積水抽排干凈，在塌陷內積水抽排后對塌陷穴進行分層壓實回填并對回填體進行注漿加固。洞內清淤后對塌方腔內松散土石及掌子面前方進行周邊注漿補強加固。然后再采用不開挖工作室的跟管大管棚及預留核心土工法開挖等技術方案，同時加強超前地質預報、監(jiān)控量測等措施確保安全順利通過。

4.2 地表處理 地表水臨時引排：在既有河溝上游100米處采用沙袋堆碼擋水墻，并埋設3根φ600PVC管，將沖溝水引至下游。塌腔處理：①先將塌腔內積水抽排干凈后對塌腔填充物進行整平，并對填充物進行Ⅰ期鋼花管注漿加固，鋼花管采用φ75鋼管，鋼花管施工至拱頂以上4m。鋼花管采用60cm×60cm梅花型布置。大約長29.5m。注漿采用1:1水泥漿。②將附近的山包移挖做填，分層壓實回填至原有水溝頂面?；靥詈髮﹂_挖段邊坡進行防護，并在塹頂修截水溝。邊坡防護采用噴錨網護坡。③陷坑回填至改移溝頂后，進行Ⅱ期溝底注漿固結止水。注漿采用φ75鋼花管，鋼花管長9m。鋼花管采用60cm×60cm間距梅花型布置。注漿采用1:1水泥漿。④水溝鋪砌：由于上游匯水面積較大，有兩條溝的水匯集到此處，采用底寬3m，1:1邊坡，高1.5m的水溝。水溝先做一層10cm厚的噴射C25混凝土，然后鋪設一層防水板，然后采用30cm厚的漿砌片石鋪砌。待洞內開挖通過后拆除臨時排水管道恢復地表水溝。

4.3 洞內處理

4.3.1 注漿加固 PD1K854+247～+297段采用超前周邊注漿加固。①注漿參數：單孔有效擴散半徑2m，孔底間距3.0m；注漿范圍為隧道開挖輪廓線外5m；注漿終壓為1.5～2.0MPa；注漿開孔直徑不小于108mm，終孔直徑不小于90mm；每循環(huán)注漿段落30m，每循環(huán)搭接5m。②注漿材料及配合比。注漿材料主要為水泥漿液，水泥水玻璃雙液漿主要在封孔或涌突水時用。水泥：32.5號普通硅酸鹽水泥；水玻璃：波美度 Be'=40；水泥漿水灰比＝0.8～1：1；水泥漿：水玻璃漿液=1：0.8。③超前周邊注漿施工。注漿采用前進式分段注漿施工。在施工過程中總體上按照先外圈后內圈、先淺孔后深孔、由外而內的順序進行施工，鉆孔開孔直徑不小于108mm，終孔直徑不小于90mm。第一循環(huán)鉆至12m進行注漿作業(yè)，第二至四循環(huán)分別鉆進為19mm、24.5m和30m，注漿一次。

4.3.2 加強超前支護 PD1K854+257～+297段拱部設置2環(huán)25m大管棚加強支護，鋼管采用φ108鋼花管，管棚壁厚6mm，環(huán)向間距50cm，搭接5m，每環(huán)18根。采用水泥漿注漿，注漿壓力控制在1.0～2.0MPa。

大管棚施工技術要點：①不開挖管棚工作室。由于塌方冒頂級地質情況較差，為確保施工安全，不開挖管棚施工的工作室，而是采用在臨近塌方冒頂掌子面的拱架內側通過支架安裝管棚的導向管，導向管下設置拱架作為管棚套拱。②導向管安裝。測量放線定點后進行導向管定位，安裝1m長導向管，導向管與鋼拱架焊成一體，保證導向管穩(wěn)固牢靠，并用全站儀準確測量其角度及方向，確保與設計值一致。③套拱施工。在導向管下面安裝I16拱架作為套拱拱架，將I16套拱拱架焊接在初支的I16拱架上，在焊接處增加鎖腳錨桿，對PD1K854+257～PD1K854+258段進行噴射混凝土施工，形成整體。④根管鉆施工。1）大管棚作業(yè)平臺及施工角度。根據大管棚角度，將通過鉆桿向后延伸在確保鉆機操作空間的前提下確定鉆機的位置、方向，利用方木搭設作業(yè)平臺。鉆機選用MK-5型鉆機，鉆孔直徑最大可達到130mm。注漿泵采用雙缸雙作用注漿泵，選用YZB-100/9液壓注漿泵，其排漿壓力可在0～9MPa調節(jié)。2）利用跟管鉆施工φ108管棚，管內設鋼筋籠（4根φ18鋼筋）增加大管棚剛度，注漿漿液采用水泥凈漿，注漿壓力控制在1.0～2.0Mpa。

4.3.3 錨噴支護加強 PD1K854+257～+297段采用Ⅰ16型鋼鋼架錨噴封閉成環(huán)，間距50cm，每榀鋼架拱角設置2根Φ42鎖腳小導管，單根長3m。

4.3.4 預留核心土工法開挖 因塌方回填體較高并且自穩(wěn)能力較差，塌方跨度較大。PD1K854+257～+297段采取預留核心土工法開挖，將開挖斷面變小，在開挖過程中支撐拱架盡早封閉成環(huán)。開挖時每循環(huán)進尺控制在0.5～0.6m之間，錨噴支護做到隨挖隨支。塌方段通過后再根據掌子面圍巖情況確定開挖工法。

4.4 施工安全注意事項 ①加強監(jiān)控量測。②未塌方地段加固時不破壞原有支護結構。③做好地表沉陷處的安全防護，專人看守，杜絕非施工人員進入塌陷區(qū)域。④開挖嚴格按照預留核心土工法進行。

5 實施效果

大獨山隧道平導塌方冒頂處理歷經90天完成了塌方段的開挖及錨噴支護，整個施工過程安全順利，最大拱頂下沉量為85mm。

6 結語

本文介紹的喀斯特地質條件下高速鐵路的塌方冒頂處理技術對于今后地質復雜條件下的鐵路隧道建設具有一定的指導和參考意義。

[1]孫連偉.通過隧道塌方冒頂段施工技術[J].隧道建設，2009，29（3）：229-341.

[2]何成滔，王小林，肖鵬飛.淺埋偏壓段隧道塌方綜合處理技術[J].鐵道建筑，2010（11）：54-56.

[3]楊杰.新建包西鐵路東山二號隧道塌方工程地質特征分析[J].鐵道建筑，2011（1）：24-26.