软岩隧洞塌方处理技术运用

董党 曲胜辉 陈真 王泰峰

【摘要】软岩变形隧洞是隧洞施工中的难点，初期支护因变形产生侵入二次衬砌的现象往往不可避免，施工中出现塌方后如何安全的度过塌方段是一项比较难的技术问题。通过对本工程交通隧洞软岩塌方处理技术的运用，为类似工程提供经验借鉴。

【关键词】软岩；隧洞；塌方处理

1、工程概况

本工程交通洞全长280m， Ⅴ类围岩开挖断面为6.3m×6.34m城门洞型，开挖断面设置14#工字钢，工字钢间距0.8～1.0m，边顶拱布置Φ22砂漿锚杆，长度3.0m，间排距1.2m，网片材料为Φ6.5@20×20，边顶拱喷射C20混凝土10cm厚。

1.1 塌方情况

2016年03月05日，交通洞桩号K1+269～K1+275在一期支护完成后，顶部变形出现坍塌，经过对塌方段分析，采用对塌方段顶部浇筑混凝土（带帽混凝土）的方法进行塌方处理；2016年03月29日，在塌方段（K1+269～K1+275）盖帽混凝土浇筑完成后，继续开挖施工时，K1+275桩号右侧拱间再次出现塌方；2016年03月30日，洞室顶部范围出现大面积塌方。

1.2 塌方段地质情况

交通洞塌方段围岩为灰黑色～灰绿色新鲜砂页岩，为较软岩，围岩走向与洞轴线呈平行相交，鳞片状结构，围岩十分破碎，洞室内总体上较干燥，围岩类别为Ⅴ类。

2、塌方处理的总体思路

总体思路：塌方段不出渣，采用砂袋将塌方碎渣表面封闭并加固好→对塌方上部的空腔进行混凝土回填→塌方段上半洞两侧边墙固结灌浆、碎渣体开挖、支护→塌方段下半洞两侧边墙固结灌浆、碎渣体开挖、支护→掌子面上、下半洞开挖支护。

2.1 塌方段碎渣表面封闭

首先对塌方的渣体表面采用砂袋全部封闭，并将沙袋堆码整齐加固稳定，以防止塌方空腔灌注混凝土时混凝土外漏，塌方碎渣坡脚用编织袋装砂堆码加固，加固宽度为2.0m，高度为80cm。

2.2 塌方空腔灌注混凝土

塌方渣体表面封闭加固完成后对塌方段顶部空腔灌注混凝土。由于空腔比较大，最高达到12.2m，分二次灌满，考虑到砼泵管过高而难以加固，混凝土第一次灌注高度为9.0m。

施工流程及工艺如下：

2.2.1 埋设混凝土泵管及排气管

为了防止浇筑过程中发生堵管，拱顶空腔范围预埋二根混凝土泵管，混凝土泵管伸入空腔内部的垂直高度为9.0米，用于第一次灌注混凝土；同时在第一根预埋管管身固定一根排气管，排气管采用Φ50普通钢管，排气管直接通向塌方段顶部。

2.2.2 灌注混凝土及砂浆

塌方段灌注混凝土前，在洞内安全地段设置HTB-60混凝土拖泵，采用二级配泵送C20混凝土，10m3混凝土罐车运输。

待第一层混凝土灌注结束后，塌方段剩余空腔部位回填C20水泥砂浆，水泥砂浆灌注采用Ф50钢管，JJS-2B配浆搅拌机配合3SNS灌浆泵灌注，Ф50灌浆管穿过第一次预埋的混凝土泵管进行灌浆。第二次砂浆灌注在塌方段边墙灌浆加固、开挖、支护完成后随即进行。

2.3 塌方段上半洞碎渣开挖支护

空腔混凝土注满、等强以后，对塌方段上半洞进行开挖与支护，开挖高度约为4.0m，上半洞采用两侧边墙固结灌浆+Ι20工字钢+Ф48超前小导管的施工方法进行支护。

施工顺序及工艺如下：

2.3.1 边墙固结灌浆

由于塌方段周围围岩整体稳定性差，塌方段两侧边墙采用固结灌浆加固，以防止塌方段顶部空腔在回填混凝土后对边墙底部范围形成的侧压变形。上半洞固结灌浆管每侧边墙布置一排，间距1.5m，采用长3.0m的Φ48钢管，用YT-28手风钻打孔，灌浆管侧斜角度为42度，管身前部2.0m范围内打Φ8的花孔，花孔间距25cm，梅花型布置。

2.3.2 灌浆

用JJS-2B配浆搅拌机配合3SNS灌浆泵逐孔纯压式灌浆，浆液水灰比为2：1、1：1、0.8：1、0.6：1和0.5：1五个比级，由稀到浓，根据吃浆情况调换水泥浆，灌浆压力0.3--0.5MPa，达到灌浆压力后稳定10min结束灌浆。

2.3.3 开挖

上半洞开挖，采用短进尺，强支护的方法，每次进尺0.5m，采用PC-110反铲或液压锤直接挖除碎碴体。

2.3.4 钢拱架、小导管及挂网喷护混凝土

开挖完成后及时进行强支护。

塌方段钢拱架采用Ι20工字钢制作，间距0.5m布置，拱架与拱架间采用Ф25螺纹钢连接，间距0.5m；钢拱架锁脚锚杆采用Ф25中空自进式锚杆，长度9.0m，每榀拱架布置8根进行锁定。同时在钢拱架部环向布置超前注浆小导管，环向间距0.3m，小导管为Ф48钢管，长度3.0m，搭接长度为1.0m，管身布置Ф8注浆孔，注浆孔间距25cm梅花型布置。

每次支护时按原设计要求及时布置Ф22系统锚杆，钢筋网片为Ф6.5@200×200，用PZ-6E喷射机喷护20cm厚C20喷射混凝土。

依此类推，完成上半洞开挖支护。

2.4 塌方段下半洞碎渣开挖支护

待上半洞处理到掌子面后，进行塌方段下半洞开挖，下半洞两侧边墙布置一排固结固结灌浆管，间距1.5m，与上半洞成梅花型布置，灌浆管长度、角度等技术参数以及Ι20钢拱架等支护方式同上半洞。

2.5 塌方段以后正常段施工

过了塌方区后，与掌子面相邻10m范围内的开挖支护，采用上下半洞的方式分层施工，上半洞顶拱同样布置环向超前注浆小导管，左右边墙同样布置固结灌浆管，顶拱环向采用小导管Φ48钢管，长度3.0m，间距30cm，搭接长度1.0m，边墙固结灌浆管间距1.5m，外倾角42度。施工方法同塌方段开挖、支护工艺。

3、结语

交通洞软岩塌方段通过技术攻关，采用“对塌方渣体表面封闭加固→对塌方段回填混凝土→上半洞侧墙固结灌浆、开挖、支护→下半洞侧墙固结灌浆、开挖、支护”施工，有效地阻止了坍塌范围进一步扩大，安全地完成了塌方处理任务，并保证了后续工程施工的顺利进行，可以为类似工程施工起到指导和借鉴的作用。