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摘要:以某I級鐵路雙線隧道為例，該隧道穿越上第三系富水粉細(xì)砂地層，因?yàn)榉奂?xì)砂層成巖效果不理想，若遇水，就會(huì)變成流塑狀，并且其自穩(wěn)性會(huì)被嚴(yán)重弱化，隧道施工的難度相對較大，并且有可能會(huì)出現(xiàn)塌方事故，導(dǎo)致塌方工作處理非常繁瑣，作業(yè)人員的人身安全難以得到有力的保障，為處理富水粉細(xì)砂層隧道塌方后砂層松散、流動(dòng)性相對較強(qiáng)、塌方區(qū)域難以治理等相關(guān)問題，保證安全迅速經(jīng)過塌方區(qū)段，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，針對如何使用真空降水加雙層大管棚、小管棚以及雙側(cè)壁工藝，有效解決富水粉細(xì)砂層隧道塌方展開了詳盡的研究與分析，可為類似項(xiàng)目提供參考。

關(guān)鍵詞:富水粉細(xì)砂層;雙層大管棚;雙側(cè)壁法

1工程概況

某隧道3#斜井土區(qū)域正洞圍巖大致是第三系富水粉細(xì)砂層，歸屬于VI級圍巖。正洞中的出水量相對較大，每天的排水總量為900～1100m3;砂層緊密、純凈，部分摻雜有形狀各異的卵石與鈣質(zhì)膠結(jié)塊。依照場地就粉細(xì)砂的現(xiàn)場樣本進(jìn)行檢驗(yàn)，檢測得到含泥量為5%～10%，孔隙比為22%～26%，孔隙比為0．36～0．4，其密度大致為2．63g/cm3，滲漏指數(shù)為10－3～10－4cm/s，水平以及縱向的滲透指數(shù)之間的差距相對較小，還沒有成巖，一有擾動(dòng)就會(huì)立即變成較為松散的粉狀架構(gòu)，在富水時(shí)呈現(xiàn)為流態(tài)，可以說是沒有任何自穩(wěn)性能，容易出現(xiàn)溜塌的情況，進(jìn)一步使隧道最初的支護(hù)出現(xiàn)形變、沉降，導(dǎo)致塌方情況發(fā)生。

2塌方原因分析及塌方影響范圍的確定

依照對場地的塌方過程的觀測以及對其各個(gè)區(qū)域進(jìn)展?fàn)顩r的整體研究，該次塌方主要是與圍巖自身的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)組成有一定的關(guān)聯(lián)。隧道使用雙導(dǎo)洞超前法展開作業(yè)。DK5+485～+519區(qū)段隧道頂部、墻面的挖掘支護(hù)已經(jīng)全部施工完畢，沒有發(fā)現(xiàn)有任何滲水的情況。在籌備作業(yè)的DK5+488～+491區(qū)段仰拱處，挖掘右側(cè)拱腳時(shí)發(fā)現(xiàn)有涌水涌砂的情況，最后造成塌方，塌方形成后隧道頂部大量出水［1］。依照塌方區(qū)段作業(yè)顯示的地質(zhì)狀況能確立隧道右面墻腳外部2～3m留存有一個(gè)積水穴，頂部輪廓線3～5m處有10m左右寬的地下水暗流經(jīng)過該區(qū)段。

3塌方段施工

3．1整體方案確定

依照場地的作業(yè)狀況，組織施工隊(duì)以及專家展開商討，最終確立了依照“先穩(wěn)固、再解決、襯砌跟進(jìn)、穩(wěn)步實(shí)行”的作業(yè)要求，并使用“雙層大管棚加小導(dǎo)管超前灌漿”當(dāng)作是超前支護(hù)，考慮到有效切合原雙導(dǎo)洞超前的作業(yè)形式，借助“雙側(cè)壁”分三臺(tái)階挖掘該區(qū)段塌方斷面及施工斷面(見圖2)。1)在對塌方結(jié)構(gòu)碼砂袋反壓工作完成后，錨噴封閉滑塌面層并進(jìn)行對應(yīng)的注漿穩(wěn)固工作。2)針對DK5+480～+486區(qū)段頂部展開徑向注漿穩(wěn)固作業(yè)，在DK5+486．5區(qū)段大角度施作第1環(huán)大管棚，借助注漿回填的形式，對塌方造成的拱部空洞，針對該區(qū)域松散的塌體展開對應(yīng)的穩(wěn)定措施，其中第1環(huán)管棚可以發(fā)揮其錨固、穩(wěn)定的功效。3)針對DK5+486．5～+489塌方區(qū)段，所選用的是雙側(cè)壁的形式，分臺(tái)階進(jìn)行挖掘并同時(shí)進(jìn)行灌漿穩(wěn)固作業(yè)。4)在DK5+489區(qū)域進(jìn)行第2環(huán)大管棚的裝配，讓大管棚一次性穿過塌方區(qū)域，充分發(fā)揮其超前支護(hù)以及其預(yù)加固的效用。5)借助超前管棚，使用雙側(cè)壁的形式按照順序挖掘更換DK5+489～+500區(qū)段變形較為嚴(yán)重的區(qū)域。6)按照對應(yīng)的次序針對DK5+500～+515區(qū)段的侵限變形處展開對應(yīng)的更換工作。7)同步展開回填作業(yè)及其對應(yīng)的二次支護(hù)穩(wěn)定作業(yè)。8)展開仰拱二次襯砌作業(yè)，完成有關(guān)的隧道施工工作。9)挖掘環(huán)節(jié)當(dāng)中各個(gè)區(qū)域使用“真空輕型井點(diǎn)降水+集水坑集排水”的形式展開對應(yīng)的排水工作。

3．2雙層大管棚施工

大管棚作業(yè)技術(shù)是在軟弱圍巖的隧道作業(yè)以及其塌方區(qū)段處理當(dāng)中最為常見的一種較為傳統(tǒng)的作業(yè)手段，大管棚超前注漿預(yù)加固管理圍巖沉降性能相對較強(qiáng)，并且其對應(yīng)的效益較為顯著［2］。1)施工準(zhǔn)備。針對塌方區(qū)域展開碼砂袋反壓工作之后，就可以進(jìn)行錨噴封閉滑塌面層并進(jìn)行對應(yīng)的注漿穩(wěn)固作業(yè)，與此同時(shí)，針對DK5+480～+486區(qū)段最初支護(hù)背后展開相關(guān)的補(bǔ)注漿穩(wěn)固工作;在DK5+485～486．5區(qū)段上斷層復(fù)原雙側(cè)壁支護(hù)系統(tǒng)，側(cè)壁以及其臨時(shí)仰拱使用I20b的工字鋼，每間隔0．5m配置1榀和正洞鋼架連接為一體，開展好對應(yīng)的施工籌備工作。2)管棚施工工藝。依照粉細(xì)砂地面輕微的擾動(dòng)就會(huì)松散成粉狀的特征，因?yàn)樗w中央有少部分的卵石，因此，成孔作業(yè)的難度相對較大，選取跟管鉆入技術(shù)施作管棚，把套管及其鉆桿一同下鉆到其中，成孔作業(yè)完成之后再將其取出，頂入到管棚當(dāng)中，最終拔出外套管體。3)管棚鉆孔施工。管棚制備:使用外直徑為108mm的且其厚度為6mm的熱軋無縫管材，依照相關(guān)的設(shè)計(jì)要求以及長度針對鋼管展開對應(yīng)的分節(jié)分割作業(yè)，端口區(qū)域配置有對應(yīng)的套絲，絲扣的整體長度控制在15cm左右，所有的材料都加工成為正絲;管節(jié)整體的長度為2～4m;連接套管材料在對應(yīng)的廠商處定制并加工完成，其對應(yīng)的長度控制在30cm左右。4)管棚注漿。第1環(huán)大管棚注水泥和水玻璃雙液漿，最大限度地穩(wěn)固了頂層松散并封堵住了頂層的滲漏。注漿依照由低至高順序循環(huán)進(jìn)行，整個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中要求多次循環(huán)注漿，注漿的整個(gè)壓力控制在0．5～1MPa。

3．3塌方、變形段開挖施工

借助雙側(cè)壁分三臺(tái)階的方式展開作業(yè)，選擇小管棚結(jié)合大管棚強(qiáng)化超前支護(hù)的施工方案。

3．3．1施工步驟

1)借助上一循環(huán)架立鋼架，進(jìn)行小管棚超前支護(hù)的制作，并且進(jìn)行1步土體的挖掘施工;在第一時(shí)間進(jìn)行初期支護(hù)與臨時(shí)支護(hù)的施工，并且進(jìn)行鋼架鎖腳錨管的施作。在1步作業(yè)2～3m之后，就可以著手進(jìn)行2步的挖掘作業(yè)，并且進(jìn)行長鋼架的連接施工。2)如上所述，進(jìn)行3步與4步土體的挖掘施工，并且進(jìn)行初期與臨時(shí)支護(hù)的施工。3)同樣借助上一循環(huán)架立鋼架進(jìn)行小管棚的施工，并且按照規(guī)定完成超前支護(hù);進(jìn)行5步土體的挖掘施工，并且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成初期支護(hù)的作業(yè)。4)5步作業(yè)2～3m之后，可以進(jìn)行6步土體的施工，并且要注意進(jìn)行臨時(shí)仰拱的施工，上斷面應(yīng)該保持為完整的成環(huán)狀態(tài)。5)如上所述，進(jìn)行6、7、8、9步土體的施工。6)根據(jù)左、右、中的次序分塊進(jìn)行5步仰拱初期支護(hù)的施工，并且采取接長的方式，使側(cè)壁鋼架能不斷延長，之后還能妥善地落到仰拱初期支護(hù)的鋼架，進(jìn)行仰拱混凝土的澆筑，并且將仰拱每循環(huán)的實(shí)際進(jìn)尺控制在2m。7)仰拱澆筑施工結(jié)束后，把側(cè)壁與臨時(shí)仰拱均拆掉，一次拆除長度應(yīng)該控制在6m以下。

3．3．2施工降排水

真空降水應(yīng)該借助7．5kW的V6型真空泵與Φ32PPR降水井管工具。前者在實(shí)際工作時(shí)，各個(gè)井管附近產(chǎn)生負(fù)壓，進(jìn)而抽出粉細(xì)砂圍巖內(nèi)的水分，并且在降水作業(yè)時(shí)，真空負(fù)壓允許范圍是＜－0．06MPa。

3．3．3回填注漿

徑向回填注漿在支護(hù)系統(tǒng)強(qiáng)化的過程中非常重要，因?yàn)樗蕉斡蟹浅?yán)重的出水問題，因此，注漿應(yīng)該選擇水泥－水玻璃雙液漿，并且將水泥漿水灰比控制在1∶1，水玻璃玻美度控制在30°～40°Be，水泥－水玻璃體積比控制在1∶0．3～1∶1。此外，應(yīng)該注意進(jìn)行多次循環(huán)補(bǔ)漿作業(yè)，從而使其密實(shí)性得到有效保障，注漿壓力為0．2～0．5MPa。借助徑向注漿的方式，能使初期支護(hù)與圍巖密切固結(jié)，如此混凝土受力殼的完整性就能得到很好的保障，從而使隧道支護(hù)強(qiáng)度得到極大提升，同時(shí)也使圍巖穩(wěn)定性達(dá)到要求。

3．3．4仰拱及二次襯砌施工

仰拱建設(shè)非常重要，借助短進(jìn)尺，分步、分塊的挖掘支護(hù)，盡量避免出現(xiàn)二次澆筑問題。仰拱挖掘的次序是左、右、中，并且在左、右區(qū)域中，開挖循環(huán)的實(shí)際進(jìn)尺控制在0．5～1m，首先進(jìn)行左、右塊的挖掘，將側(cè)壁鋼架接長，并和仰拱鋼架螺栓密切相連，進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)完整的環(huán);左、右側(cè)的挖掘施工深度達(dá)到2m后就能進(jìn)行中部的挖掘施工，如此仰拱初期支護(hù)就全部結(jié)束;之后進(jìn)行仰拱鋼筋的綁扎作業(yè)。

4結(jié)束語

綜上所述，軟弱圍巖隧道建設(shè)初期常常會(huì)出現(xiàn)支護(hù)變形與坍塌的問題，并且在針對塌方進(jìn)行維護(hù)與補(bǔ)救時(shí)，極為復(fù)雜，次生災(zāi)害產(chǎn)生的幾率非常高，這就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的惡性循環(huán)問題。尤其是對于富水粉細(xì)砂圍巖隧道而言，出現(xiàn)坍塌問題之后，其中處于松散狀態(tài)的砂體就不斷出現(xiàn)流塌與自穩(wěn)性弱化的現(xiàn)象，而塌方漏斗也會(huì)不斷擴(kuò)增，進(jìn)而導(dǎo)致地表出現(xiàn)非常嚴(yán)重的塌陷問題。鑒于此，本文聯(lián)系具體的圍巖情況，運(yùn)用與以往方式存在很大差異的現(xiàn)代化施工方式，不斷優(yōu)化、完善施工技術(shù)，運(yùn)用高效的手段，解決富水粉細(xì)砂圍巖隧道的病害，最終顯示效果非常理想，具備較大的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

［1］陳良兵．大跨度軟弱圍巖隧道塌方處治施工技術(shù)［J］．鐵道建筑技術(shù)，2016，33(7):29－32．

［2］楊家松．大斷面軟巖隧道變形控制技術(shù)研究［J］．隧道建設(shè)，2015，35(4):359－363．

作者:陳文超 單位:中鐵十六局集團(tuán)城市建設(shè)發(fā)展有限公司