西沟垭隧道塌方段落施工技术总结

代 碧 琼

(中铁十二局集团第四工程有限公司，陕西 西安 710000)



西沟垭隧道塌方段落施工技术总结

代 碧 琼

(中铁十二局集团第四工程有限公司，陕西 西安 710000)

结合阳安二线直通线1标段西沟垭隧道工程实例，主要从超前地质预报、超前支护、注浆加固、开挖工法、初期支护、围岩量测等方面，介绍了隧道工程塌方段落的施工方法，为类似工程施工提供参考。

隧道，超前地质预报，注浆加固，开挖工法，初期支护，围岩量测

1 工程概况

阳安二线直通线1标段线路自大岭铺站中穿引出，上行线利用既有西康线至王家沟隧道出口，并行下行线形成双线，于西康二线院寺沟旬河特大桥下穿通过，跨旬河及S102省道。西沟垭隧道起讫里程XDK213+444～XDK216+936，全长3 492 m，位于秦岭南麓低中山区，地表植物茂密，地势险峻，自然坡度一般大于30°，沟壑交织。隧址区涉及地层主要为泥盆系中统千枚岩夹灰岩，志留系下统云母片岩和千枚岩，以及断层带的压碎岩和断层角砾。XDK215+592处掌子面原设计为Ⅳ级围岩，采用Ⅳsy衬砌类型支护。2016年1月16日凌晨4点，西沟垭隧道出口掌子面开挖至XDK215+592，掌子面上台阶开挖两榀拱架，刚出碴完成，掌子面开始发生涌水及局部溜坍。

2 塌方段处理方案

2.1 总体处理方案

对已完成XDK215+597～XDK215+592段落采取径向注水泥浆加固。径向导管采用φ42×3.5 mm热压无缝钢管，每根导管长3.5 m,间距1.2 m×1.2 m(环×纵)。

溜坍堆积体采用正台阶注水泥浆加固，注浆孔1.2 m×1.2 m梅花形布置，单根长度3.5 m。溜坍堆积体固结后，采用三台阶预留核心土开挖。

在XDK215+592处拱部施作一环φ89超前管棚，环向间距40 cm，长度30 m并注双液浆。管棚间设置φ42双层小导管，L-3.5 m,环向间距40 cm,双层小导管外插角度分别为7°～10°，30°～40°,每榀钢架交错设置，小导管注水泥水玻璃双液浆加固，注浆压力0.5 MPa～1.5 MPa。

XDK215+592～XDK215+562采用Ⅰ20b工字钢，间距1榀/0.6 m。XDK215+592～XDK215+572段，已支护钢架每个接头加设一组φ42锁脚锚管，长度3.5 m，并加设临时钢架支撑，Ⅰ20b钢架，间距1榀/0.6 m。

2.2 超前地质预报

对XDK215+592～XDK215+562段落采用超前水平钻探结合地质素描对掌子面前方地质进行综合判断，根据判断结果确定后续开挖过程中采取的辅助措施，指导后续施工。

超前水平钻探采用潜孔钻进行钻孔，每个掌子面布设4个孔，搭接长度不小于5 m，每个孔深15 m。

2.3 径向注浆及正台阶注浆加固

对已完成XDK215+597～XDK215+592段落采取径向注水泥浆加固,间距1.2 m×1.2 m(环×纵)。溜坍堆积体采用正台阶注水泥浆加固，注浆孔1.2 m×1.2 m梅花形布置。导管前端做成尖锥形，尾部焊接φ12 mm钢筋箍，管壁上间距15 cm梅花形钻眼，眼孔直径8 mm，尾部100 cm设不钻孔止浆段。

采用1∶1水泥浆注浆，注浆压力0.5 MPa～1.0 MPa之间，为保证注浆效果，注浆量达到设计注浆量且注浆压力达到设计终压后稳压5 min以上方可结束注浆。

2.4 超前支护施工

对XDK215+592～XDK215+562段落采用洞内管棚与小导管预注浆相结合的超前支护。

2.4.1 管棚施工

采用φ89×5 mm热轧无缝钢管中管棚，单循环管棚施作长度10 m/根，纵向搭接长度3 m，外插角不大于3°，每根钢管内设置3根φ18钢筋以增强管棚的刚度，管棚环向间距40 cm，布置范围为拱顶140°范围内，每环共计38根管棚。钢管上钻注浆孔，孔径10 mm，孔间距50 cm，梅花形布置，尾部2 m范围内不钻孔作为止浆段。注水泥水玻璃双液浆对管棚周围岩体进行固结。

用全站仪放样定位布孔，保证外插角度在1°～3°。用高压风从孔底向孔口清理钻渣。管棚安装完成后，向开挖工作面、拱圈及孔口周围岩面喷射10 cm厚的C25混凝土，以防钢管注浆时岩面缝隙跑浆。

注浆材料及配合比∶注浆浆液采用水泥水玻璃双液浆，水泥采用52.5普通硅酸盐水泥，水玻璃采用Ⅱ型水玻璃，体积质量为1.25 g/cm3，水玻璃浓度为35Be′，水泥浆液水灰比为1∶1，水泥与水玻璃浆体积比为1∶0.5～1∶1，注浆压力不小于3 MPa。

水泥水玻璃双液浆具有凝结时间短、强度增长速度快、结石强度高等特点，将水泥水玻璃双液浆的注浆时间控制在15 min。

2.4.2 小导管施工

超前小导管采用φ42×3.5 mm热轧无缝钢管，导管前端做成尖锥形，尾部焊接φ12 mm钢筋箍，管壁上每隔15 cm梅花形钻眼，眼孔直径8 mm，尾部100 cm为不钻孔止浆段。钢管长3.5 m/根，环向间距40 cm，布置范围为拱顶140°范围内，每循环38根，小导管配合钢架使用。

施工中严格控制小导管安装外插角度，保证超前小导管的纵向搭接长度不小于1 m，另外确保小导管超前掌子面前方不小于50 cm、小导管尾端落后于配合钢架不小于50 cm，小导管内需注水泥浆填充密实，以充分发挥小导管的棚架作用。小导管采用1∶1水泥浆注浆，注浆压力0.5 MPa～1.0 MPa之间，为保证注浆效果，注浆量达到设计注浆量且注浆压力达到设计终压后稳压5 min以上方可结束注浆。

2.5 洞身开挖及初期支护施工

XDK215+592～XDK215+562段落采用“三台阶预留核心土法”施工，根据围岩实际揭示情况，开挖进尺控制在1榀拱架间距(钢架间距60 cm)，确保开挖施工安全。

全环设置型钢Ⅰ20a钢架，间距60 cm/榀，拱部140°范围内设置φ22 mm组合中空锚杆，边墙设置φ22 mm砂浆锚杆，锚杆间距纵×环(1.0 m×1.2 m)，每环钢架共设置12根φ42×3.5 mm锁脚锚管，每根长3.5 m，钢管内注水泥浆填充密实。

开挖及初期支护施工中容易出现开挖面坍塌、初期支护变形过大侵限等问题。

1)施工中严格遵循“短开挖、强支护、管超前、严注浆、勤量测、快封闭”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织，缩短初期支护闭合成环时间。

2)台阶长度控制在3 m～5 m，开挖出渣后及时施作初期支护，配合锁脚锚管封闭成环，喷射混凝土采用湿喷工艺，对超挖部分采用同级别的混凝土回填密实，严禁出现空洞。

3)该段落初期支护变形量大，施工中主要从四个方面控制初期支护变形：

a.根据围岩量测成果合理预留变形量，保证初期支护变形稳定后不侵入二次衬砌界限，同时避免超挖过大，将二衬混凝土超灌方量控制在合理范围内；

b.加强对岩体主动支护，充分利用围岩的自承能力，严格按照设计要求施作系统锚杆，使岩体沿着隧道轮廓面形成组合拱；

c.中、下台阶严禁对称开挖，使开挖后同一断面的钢拱架拱脚暴露仅限于一侧。并在每台阶钢架拱脚处设置双拼型钢Ⅰ20a垫板并用楔形块塞紧，确保钢架落在实处；

d.加强锁脚施作质量也可以有效控制初期支护变形，对断层核心带段落，根据围岩量测资料反馈结果，变形大，且收敛持续发展，采用潜孔钻在每榀钢架每台阶拱脚上50 cm左右两侧并排向下施作φ89×5 mm锁脚，锁脚长度以保证钢管深入基岩不小于4 m为原则，以提供足够的摩擦力，采用φ22 mm“L”形钢筋使钢管与钢架有效连接，并对钢管内注1∶1水泥浆，确保钢管内钢管与周围岩体空隙填充密实。

4)掌子面、初期支护若有失稳现象，应及时用喷射混凝土封闭，加设锚杆、锁脚锚管、架立钢支撑等加强支护措施。

5)仰拱初期支护单循环进尺控制在3 m以内，并紧跟下台阶，缩短初期支护封闭成环时间。

2.6 监控量测

监控量测是新奥法施工中不可缺少的一项技术内容，是监视围岩和支护稳定的重要手段，是判断设计、施工是否正确合理的主要依据，是监视施工是否安全可靠的眼睛。监控量测在开挖后2 h～4 h进行。

结合本段落的实际情况，将洞内观察、周边位移，拱顶下沉作为必测项目；锚杆轴力作为施工监控量测选测项目。每隔5 m设一个量测断面。

3 结语

在隧道塌方段落施工过程中要积极运用超前地质预报和监控量测手段指导施工，根据结果选择超前支护措施及开挖工法和支护手段。抓好施工技术管理工作，能够为施工中安全质量、管理工作提供有力保证。

在XDK215+592～XDK215+562段落施工中选用的施工技术在工程进度、质量、安全、环保、经济等方面都取得较好的效果。希望本文能为今后的类似工程提供良好的借鉴经验。

On summary for construction techniques for collapse sections of Xigouya tunnel

Dai Biqiong

(No.4EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway12thBureauGroup,Xi’an710000,China)

Combining with Xigouya tunnel project in No.1 section the direct train line along Yang’an No.2 line, the paper introduces the construction methods for the collapse section of the tunnel projects from the advanced geological forecast, advanced support, grouting consolidation, excavation method, primary support, and enclosure measurement, so as to provide some reference for similar projects.

tunnel, advanced geological forecast, grouting consolidation, excavation method, primary support, enclosure measurement

1009-6825(2017)09-0149-02

2017-01-15

代碧琼(1984- )，女，工程师

U457

A