某山岭隧道塌方处理方案

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

一、工程概况

某山岭铁路隧道位于丘陵剥蚀溶蚀地貌区，主要地层有土层、页岩、灰岩夹页岩、砂岩夹灰岩、断层角砾岩等。塌方前掌子面里程为YDK213+506，三台阶里程为YDK213+490，处于白国坪正断层破碎带，围岩等级为V级。设计采用Vc-w型衬砌，全环格栅钢架，超前采用φ76中管棚，拱部设置Φ22组合中空锚杆；边墙设置Φ22砂浆锚杆，拱墙挂φ8钢筋网，喷C25砼，厚22cm。由于该段围岩为泥岩、泥夹石，整体性极差，钢架变更为I16工字钢钢架，间距加密到0.6m/榀，采用四台阶施工。YDK213+490～YDK213+506段发生塌方后该范围的岩类为泥土及孤石。原始地面塌陷深度约5米，纵向长度和横向宽度均约10米。

二、坍塌段处理施工方案

(一)洞内风险源检查与监控量测

1.于塌方处后方30米处设置警界线，非塌方段处理人员禁止入内。塌方段处理全周期，现场领工员、安全员及技术员轮班对掌子面坍塌情况及后方已初期支护段进行观察，查看的内容主要包含：掌子面是否存在继续塌方迹象，掌子面涌水情况及掌子面后方已初支段开裂情况。当出现异常情况时，观察人员须立即组织所有人员撤离至安全段落并立即将异常情况进行上报。

2.隧道洞内风险源排除后，在塌方段后方30m范围内,重新布设监控量测点，量测点每5m布设1组、每组5个，观测点须布置于初支背后基岩处，锚入基岩深度不小于20cm，布设完成后立即对该段进行沉降观测，每次观测间隔时间不超过12小时，必须及时出具监测及分析报告，并上报至工程部。

3.对掌子面后方的上台阶钢架进行检查，确保上台阶钢架围岩硬质基底上，若存在钢架位于虚碴或悬空等情况，增设锁脚锚杆对拱脚再次固定，并及时采用预制砼垫进行垫实。

(二)地表回填。地表先泵送M20砂浆，由隧道内用钻机钻孔埋设Φ89钢管为输送泵管，从地表塌陷处申出，平行地表高度。采用地泵泵送M20砂浆回填地表并修砌水沟。

(三)已初支段小导管兼做注浆管加固处理。塌方段后方10m范围内，对该段初支部分采用小导管兼做注浆管进行加固，以确保已支护段落的结构安全，小导管采用φ42无缝钢管，单根的长度为5m，纵向间距为2m，环向间距为50cm。

注浆施工应在小导管作业完成后及时组织施工。注浆的浆液采用水泥净浆，水灰比配置在1:1～0.5:1范围内，具体数据由实验室根据现场情况进行调整。注浆施工注意以下事项：①注浆压力控制在0.5～1.0Mpa。②固结灌浆时，如发生串浆，可将被串孔塞住，单独对灌浆孔进行灌注。灌注结束后，应立即清除被串孔内的浆液，洗孔后再进行灌注。③回填灌浆不应中断灌浆，对于中断时间较长，则应重新钻孔进行灌注。④固结灌浆，因故中断时，应按下列原则进行处理：(1)尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆；(2)若中断时间超过30分钟，应设法处理至底部；(3)恢复灌浆时，开始应使用最大水灰比进行浆液灌注，如吸浆量与中断前减少较多，则浆液应逐渐加浓。⑤注浆小导管的制作。小导管采用Φ42无缝热轧钢管，在前部钻注浆孔，孔径约6～8mm，孔间距10cm,呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部留不小于30cm作为不钻孔的止浆段。注浆施工时打开排气孔闸阀，发现有水泥浆流出时，关闭闸阀继续注浆。采用定压注浆，注浆终压达到设计压力(采用0.5MPa)，稳定10min以上可停止注浆。

(四)中管棚施工方案

1.坍塌固结。中管棚施工前先对掌子面坍塌位置斜向前打入径向小导管，并对小导管进行注浆，将掌子面顶部位置的松散坍塌物进行固结。注浆浆液须增加速凝剂，实验室提前进行配合比设计，并现场指导。小导管设置间距60cm，小导管打入长度4m，小导管前端20cm做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm梅花型钻眼，眼孔直径为6mm，尾部长度30cm不钻孔作为止浆段，打射小导管前在溶腔的流水通道上，根据水流量埋设钢管。用于后期对水流的引排通道。

2.中管棚施工及小导管施工。掌子面处径向小导管打射注浆完成后，采用φ76中管棚，每环根数20根，纵向间距5.6m，环向间距为30-50cm，管棚单根长度8m，两组管棚间搭接不小于2m；管棚为热轧无缝钢管制成，管壁需钻注浆孔，孔径8-10mm，孔间距10-12cm，呈梅花型布置，尾部预留1m作为不钻孔的止浆段。

中管棚施工完成后，在每两根中管棚中间设置两根超前小导管，小导管在管棚之间均布，现场配置沙袋、木板，若有填充物下滑则利用沙袋、木板置于小导管背后，以阻止流塑状填充物下滑，超前小导管单根长度为4m，为增强小导管刚度，小导管内不再设置注浆孔。

3.初期支护。钢架支护前须对溶腔坍塌物进行清除，对因塌方造成损坏的钢架进行拆除。溶腔处支护钢架采用I20工字钢制作，钢架间距60cm，采用Vc-w型衬砌。

在初期支护喷射混凝土及二衬混凝土浇筑前应预留泵送管及排气管，待衬砌施工完成后对溶腔与管棚之间进行C20混凝土泵送回填。

(五)换拱施工方案。YDK213+490-506段落在注浆完成后进行初支复测，对侵入二衬混凝土结构的拱架进行换拱作业。换拱拱架采用I20工字钢制作，按照Vc-w型衬砌断面进行加工，加工前技术人员绘制加工示意图。

上台阶换拱作业：应与反压回填覆盖部分注浆加固循环一致，以2m为一个循环段。每注浆加固循环段完成后，及时组织上台阶换拱作业，采取机械破除喷射混凝土，破碎混凝土前应将须换拱钢架之间的连接割除(钢架连接筋及钢筋网片)，换拱作业由小里程至大里程依次进行，每次换拱数量为1榀钢架，每循环段为3榀钢架。

下台阶换拱仰拱作业：每个换拱循环段完成后及时组织下台阶支护施工。下台阶作业时，每开挖循环进尺不得超过1榀钢架间距，开挖前需在上台阶钢架底部上方50cm处支立橫撑，橫撑采用I16工字钢制作，横撑端头与上台阶钢架焊接连接，待隧道初期支护封闭成环后拆除横撑。下台采用人工配合机械开挖，左右侧不得同时施工，须待一侧下台阶钢架支立封闭完成后，及时组织另一侧下台阶支护施工。根据现场地质情况，该段下台阶围岩质软，采取机械开挖组织施工。

三、施工质量保证措施

施工过程中必须做好如下措施：(1)充填物固结：①充填物进行注浆固结时，注浆小导管打射偏差不超过10cm，注浆范围不得小于开挖轮廓线以外2m。②注浆过程中，要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量、发生的情况及处理过程。③单孔注浆量大于平均每孔注浆量的80%，不足处进行补管注浆。④固结效果检查：查阅注浆记录，检查注浆量及注浆压力是否达到预定要求；在注浆过程中用肉眼观察开挖面的窜浆情况。

(2)超前小导管施工：①径向小导管施工时应先对施工位置进行精准定位，采用红油漆进行标记。②钻孔施工时应严格控制其钻孔角度及钻孔方向，尽可能的避免窜孔现象。

(3)换拱施工：①换拱施工前应对加工钢架进行严格的质量及尺寸验收。在进行换拱架立前对破除断面进行测量，不允许出现欠挖现象。②拱架连接必须严格按规范及设计相关要求执行。必要时可增加纵向连接钢筋。③换拱拱架的锁脚锚管打射角度、锚管长度及锚管注浆必须严格按设计及规范要求执行。