高速公路板岩地层隧道塌方处理施工技术

何文斌

摘 要：以都九高速温泉隧道为工程实例，围绕隧道塌方处理施工技术进行探讨，结合该项目地质构造，确定了以T76s螺旋注浆管棚法进行超前支护，三台阶预留核心土法开挖的施工方法，首先对塌方段进行临时加固，并对塌方段挖掘的工艺流程重点分析，最后总结了施工注意事项，望其能为相关建设的技术完善带来帮助。

关键词：板岩地层 隧道塌方 T76s螺旋注浆管棚法

1.工程概况

项目工程为都九高速的温泉隧道，隧道内部车道形式为双车道、分离式，左线全长1720m，右线全长1710m。隧道所在地质为元古界清水江组板岩。隧道口的上坡陡峭，低山丘陵较多。隧道区域的结构特征隧道区域的板岩层相对稳定，具有块状结构。浅部主要由风化裂隙组成，深部主要由结构性裂缝组成。地质调查后，围岩中有几组关节裂缝。表面通常与少量粘性土壤结合，工程中处理流程如图1。

2.主要施工方法

隧道主要位位于苗岭东侧和雪峰西缘。由于地质构造运动频繁，导致该区域内的地质条件复杂。隧道的超前支护采用T76s螺旋注浆管棚法，开挖方法主则选择三台阶预留核心土法，以及软岩部也可以被机械挖掘或手动挖掘。

3.塌方段临时加固措施

3.1临时钢支撑和注浆加固

对于已经进行支护的区域，主要以架设2B工字钢支撑和注浆为主，施工过程中的临时支撑纵向距离选择为0.5m，其需要876～YK20是紧密地附着到初始混凝土和基础放置在稳定基岩，以防止塌陷方向工段的进一步发展。

3.2封闭掌面和塌陷口

封闭掌面和塌陷口使用喷射混凝土密封渣体表面。喷射混凝土使用量为30cm。在拱圆的120°范围内，径向注浆安装钢管的纵向距离为0.5m，间距为1.0m，长度为6m，并且灌浆浆料水泥水玻璃双液浆。灌浆参数如下：灌浆压力0.5～1.0MPa；水与水泥设计比例为1：1；水和水玻璃比例上选择1：0.5；水泥型号使用42.5级普通水泥。波美度：35；模数为2.4。衬砌混凝土是由整体式液压模板台车投。注浆过程中。当孔灌浆的最终压力达到1.0MPa并且灌浆量达到施工期间设计量的95%时，灌浆可以结束。可根据现场灌浆效果调整水灰比和水泥和水玻璃的用量。

4.超前地质预报和监测测量

提前进行地质预测，期间利用C6钻机进行超前地质钻孔，并根据具体钻探结果进行调整，以达到对应的目的。此外，还需加强隧道塌方段的监控量测，量测共布设4个断面，沉降数据采集频率为2d/次。通过布点监测拱顶沉降位移，根据检测结果进行支护调整。监测测量过程中需密切关注周围的围岩和初始支护条件，如有异常则反馈信息采取应急措施。在设计允许沉降范围内，可以采取临时加固的措施，保障拱脚悬空段围岩的稳定性。

5.塌方段挖掘方案

采用T76s高强度螺旋注浆管棚法进行超前支护，并采用三台阶预留核心土法进行隧道开挖。

T76S高强度螺旋注浆管棚法具有以下优点：（1）施工周期短，每一个循环T76S螺旋管棚只需3～5d，可有效地加快施工进度；（2）采用全螺纹管体可任意切割及接长，在施工过程中可根据现场施工情况灵活调整钻进长度，且施工难度小，操作简单；（3）注浆效果可达到高压旋喷注浆效果，扩散半径较大，可改良围岩，可结合二次高压劈裂注漿可进一步加固围岩，加固效率高；（4）其为连续T形螺纹厚壁钢管，螺纹高度3mm，可与围岩有效粘结，并形成整体受力。

施工工艺为：

（1）扩挖并预留工作室。预留适当工作空间，自自进式小管棚施作的掌子面起后方约6m范围内，在一定程度上加大隧洞开挖断面，要求拱部挑高达到40cm，并展开喷射加筋混凝土施工，所形成的结构厚度以10cm为宜，以便对掌子面形成保护，此项工作应在开挖之前便完成。

（2）施作护拱与导向管。持续进行开挖且到达预定的管棚掌子面后，便需要设置初期支护结构，材料以开孔工字钢为主，要求其达到φ150mm标准，以隧道轴线为基准进行对称开孔作业。对开孔进行焊接处理，使其与φ150mm的钢管达到稳定连接状态，该材料则发挥出导向管的作用，要求其长度达到1m；做好对导向管与隧道内部间隙的填充工作，确保导向管外倾角不超过3°，具体如图2所示。

（3）搭建钻机工作平台。在掌子面前方回填弃渣并垫高，碾压密实并使平整，铺设形成钻机工作平台。

（4）器械准备与调试。将钻机支撑于平台上，为稳固钻机，必要时铺设枕木，用以防止钻进过程中钻机发生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。调整注浆机的工作状态，使得注浆机注浆接头在T76S型自进式小管棚钻进时能够快速对接至C6钻机进行注浆。

（5）管棚钻进。钻孔由高孔向低孔依次进行，钻进过程由测量人员实时监测，控制钻进精度。钻进过程同时注浆，每节螺纹钢管钻进完成时停泵，工作人员续接连接套管并将下节螺纹管固定于C6钻机，钻机调整，进入下一节螺纹钢管的钻进并继续完成注浆，依次施工，直至当下的钻进孔的管棚全部完成。再次调整钻机位置，进入下一孔钻进。T76S型自进式小管棚注浆采用32.5水泥净浆，水灰比控制为0.5，注浆压力2MPa。

（6）终孔二次注浆。基于提升注浆效果的目的，应全面保障棚架体系的支护效果，对螺纹钢管进行钻进且达到指定深度后，则需要将注浆接头与自进式小管棚连接起来，此后展开二次高压注浆施工。

（7）器械撤离与平台拆除。当做好终孔二次注浆施工后，便意味着管棚主体部分已经完成，此时需要将设备撤离现场，将施工过程中的渣土清理出孔。

6.施工注意事项

（1）开挖应严格按照施工方法和设计要求进行。采用机械挖掘或较弱的喷砂处理方法。考虑到部分板岩会突然发生变化，此时板岩的夹层组合又较差，开挖后强度也会迅速降低。此种情况下，小块体和大块体掉落的情况可能发生，严重时可能引起滑坡。因此，严禁在超前支护完成并达到强度之前继续开挖进尺；在设计上，要求用及时和有效的方式展开初始支撑和二次衬砌工作，避免挖掘面的暴露时间过长。

（2）在挖掘时，在初始支撑和灌浆和固化之后和达到设计强度后，先保留2～3m厚收缩腔用于回填混凝土，再对空腔进行回填，回填填料使用炉渣或珍珠岩。在变形稳定后，再进行二次衬砌；再者，考虑到地下水对板岩的特征影响。在遇到地下水不断发育的区域，应减少隧道的围岩等级。

7.结束语

综上所述，本文在对板岩地质高速公路隧道塌方处理施工技术进行探讨时，首先，结合工程概况，对主要的主要施工方法以及对已经进行支护位置的加强处理计划进行叙述，再根据实际环境，进行临时钢支撑和注浆加固、掌面和塌陷口封闭、超前检测和监测测量工作。最后对塌陷处进行的处理方法和注意事项进行介绍。保证工程的顺利实施。

参考文献：

[1]王云龙，谭忠盛.木寨岭板岩隧道塌方的结构失稳分析及预防措施研究[J].岩土力学，2012（S2）：263-268.

[2]祁跃海.板岩地质高速公路隧道塌方处理方案[J].黑龙江交通科技，2014（03）：103-104.