沼泽淤泥质土地质条件下隧道施工技术研究

王 磊

(中铁十局集团西北工程有限公司，陕西 西安 710065)



沼泽淤泥质土地质条件下隧道施工技术研究

王 磊

(中铁十局集团西北工程有限公司，陕西 西安 710065)

结合在建的青海S102线静房隧道工程实例，分析了穿越沼泽淤泥质土地质条件下隧道施工中存在的问题，论述了该地质情况下施工技术及控制要点，为同类型隧道施工提供参考和借鉴。

沼泽地质，隧道，施工技术，注浆加固，承载力

0 引言

随着国民经济的发展，公路工程设计中，对线路的优化以及行车舒适性的要求越来越高，作为公路主要结构形式的隧道在公路工程中所占的比例也越来越大，随之而来的，隧道施工的地质环境更加复杂多变，施工难度进一步提高。本文以在建的青海S102线大湟平公路静房隧道工程为例，从施工工艺及质量、安全控制等进行论述分析，以便为青海省内常见的沼泽淤泥质土地质条件下的隧道施工提供参考和借鉴。

1 工程简介

静房隧道位于青海省西宁市湟中县境内，平均海拔2 800 m，是青海S102线大湟平公路重点的控制性工程。隧道全长1 450 m，设计勘察均为Ⅴ级围岩，以泥质砂岩为主，局部夹杂砂砾层。隧道进口K143+230～K143+330位于水草沼泽地段，表层覆盖粉质粘土、土体含水量45%左右，下层为淤泥质土，土体呈流塑状，自稳性极差，在施工中存在变形沉降量大、渗漏水、掉拱、失稳塌方、衬砌基础承载力薄弱等风险，施工难度极大。

2016年3月4日～5日，正在施工的静房隧道进口拱顶日沉降值达到12 mm，远远超过预警值不小于5 mm/d,采用CD法进行施工的左侧导坑掌子面K143+255处，因土体自稳性差，加之导坑开挖高度较高，拱部掉块和掌子面腹部土体流塌、失稳现象较为严重，为确保施工安全，对掌子面进行封闭后，暂停了掌子面施工。从现场情况分析，隧道进口段正好位于低洼山谷区域，表层多为冲积松散土，因降水丰沛，常年汇集于此，形成水草沼泽地段，土体呈饱水淤泥状，自稳性差，亦不能承重，造成隧道结构不稳定，沉降现象严重。

2 施工技术方案

针对现场实际情况，施工单位邀请了多位专家到现场指导施工。通过对现场实地勘察，结合设计图纸，专家一致认为：静房隧道进口段位于低洼水草地段，补给水源丰富，土体饱水，按照正常的施工方案，无法确保施工安全及结构稳定，对该段隧道处理应该本着“分段降水、超前注浆加固、强化支护结构、增强基础承载力、稳步推进、确保安全”的原则，具体措施如下：

1)集中、分段降水。在洞外设置深孔降水井，孔径30 cm～50 cm，深度以达到下部隔水层为宜，降水井的布置按照10 m间距，布设在隧道周边，形成整体降水效果；洞内分段设置集水井，集水井井底低于隧道仰拱开挖线2 m，进一步降低土体含水量，提高土体稳定性，确保施工安全。

2)双排交叉超前导管注浆加固。因土体自稳性差，开挖过程中拱部失稳垮塌现象严重，常规超前支护起不到棚护作用，施工安全无法保障。采取双层交叉导管注浆，导管长度4.5 m，同时缩小导管排距到1.5 m，加强注浆质量控制，改变周边土体力学性能，在拱部形成一圈防护层，一方面阻隔渗漏水，为初期支护施工提供良好的施工环境，另一方面，拱部的棚状防护，有效的解决掉块、塌方等问题，达到安全施工的目的。

3)改变施工工艺、减少单次开挖面积和长度。开挖高度过大，容易在掌子面腹部出现土体冒突、进而造成掌子面垮塌，针对此现象，采用短台阶预留核心土三台阶法进行施工，台阶高度控制在3 m左右，单次开挖长度控制在80 cm以内，总长度控制在15 m，一方面由于核心土体的支撑，解决掌子面失稳的问题，另一方面，台阶总长度的缩减，降低了支护闭合的周期，大大降低了施工风险。

4)提高支护强度及自身稳定性，采用φ25自进式中空注浆锚杆，长度控制在3.5 m～4 m，进一步改善周边土体性能，提高支护稳定性。此外，为避免拱脚支撑力不足造成初期支护沉降变形，拱脚采用40 cm×40 cm×10 cm定制木板，4根φ42注浆锁脚锚杆进行拱脚加固，提高拱脚支撑力。

5)增强基础承载力。土体饱水情况下，基本丧失了承重能力，隧道衬砌结构完成后，存在整体沉降的风险，对行车安全造成很大影响。结合地质情况，采取梅花形布设φ108注浆钢花管的方式进行基础整体加固。钢花管长度以深入地质下承层30 cm为宜，约为6 m～8 m，布设间距1.5 m×1.5 m，注浆采用1∶1水泥净浆，注浆压力不小于1.0 MPa，采取注浆压力与注浆量双控指标，确保注浆效果。

3 经验教训

在沼泽淤泥质土地质段施工过程中，虽然采取了井点降水措施，但土体含水量一直居高不下，土体稳定性依然很差，多次出现局部塌方，给施工带来了极大困难。此外，对支护沉降量预估不足，导致初期支护局部出现侵限现象，处理过程也极为繁杂和危险；调整施工工艺后，机械设备配置的不尽合理，淤泥质土隧道洞内复杂的施工条件，都对隧道进度造成了一定延误。K143+230～K143+330沼泽淤泥质土地质段，施工时间近4个月，施工进度极为缓慢，但在专家的指导下，经过施工人员的努力，克服了种种不利因素，最终顺利完成了该段工程施工，为隧道下一步施工打下了坚实的基础。

通过该段工程的施工，我们总结出了一套切实可行的应对沼泽淤泥质土地质条件下的隧道施工工艺，为类似地质环境的隧道施工提供了参考。但如何解决机械设备的合理配置，如何应对此种环境下洞内复杂的施工环境，如何将现代化监测手段与施工实际结合，更安全、快捷、经济的完成隧道施工，仍是我们要研究的方向和重点。

[1] 薛模美，杨 铭，胡恒福.金沙洲隧道淤泥地层改良加固技术[J].铁道科学与工程学报，2010，7(2)：110-114.

[2] JTG F60—2009，公路隧道施工技术规范[S].

[3] JTG/T F60—2009,公路隧道施工技术细则[S].

Study on tunnel construction technology under the condition of swamp silt soil

Wang Lei

(ChinaRailwayTenthGroupNorthwestEngineeringCo.,Ltd,Xi’an710065，China)

This paper is combined with the under construction the Qinghai S102 Jingfang tunnel, analyzing the problems in the tunneling construction when it goes through the muddy swamp soil. Then it discusses the construction technology and control points in such circumstance, hoping to provide a reference for the similar tunnel construction.

swamp geology, tunnel, construction technology, grouting reinforcement, bearing capacity

1009-6825(2017)09-0169-02

2017-01-17

王 磊(1981- )，男，工程师

U445

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