摘 要：通過(guò)處治灣田3號(hào)隧道長(zhǎng)18m的特大塌方，闡述了處治隧道特大塌方的設(shè)計(jì)思路。根據(jù)塌方段的技術(shù)特點(diǎn)提出邁式錨桿管棚結(jié)合超前鋼花管注漿的處治方案。施工應(yīng)用表明，處治方案非常成功，進(jìn)一步說(shuō)明了邁式錨桿在管棚法處理塌方技術(shù)中的關(guān)鍵作用。
關(guān)鍵詞：隧道 特大塌方 方案設(shè)計(jì)
一、工程概況
灣田3號(hào)隧道為G40國(guó)道主干線云南蒙自新街高速公路的雙車道直線隧道，起止樁號(hào)為K39+730～K41+470，全長(zhǎng)1740米，采用-2.557%的單向縱坡。隧道有效凈寬為9.75米，有效凈高為5米。
隧道新街端進(jìn)洞50米后遭遇板巖巖層，此種圍巖以薄層狀灰?guī)r夾絹云母板巖為主，節(jié)理發(fā)育，巖層破碎松散，圍巖穩(wěn)定性差，強(qiáng)度較低，經(jīng)電法預(yù)報(bào)，洞口段100米范圍內(nèi)均為此種低阻率富水巖層，特別是在K41+420處，圍巖為強(qiáng)風(fēng)化，圍巖疏松破碎，夾雜大量亞粘土，且富水膨脹，穩(wěn)定性極差，當(dāng)隧道掘進(jìn)至k41+420處時(shí)出現(xiàn)塌方，袁世凱塌方橫向?qū)?米，縱向延伸12米，塌腔高度不詳，掘進(jìn)施工受阻。
塌方后為穩(wěn)固既有結(jié)構(gòu)，立即對(duì)K41+420～K41+435段采取徑向注漿加固措施，加固此段已施工的初期支護(hù)，然后再對(duì)拱頂塌方堆積體進(jìn)行注漿固結(jié)，試圖通過(guò)注漿固結(jié)坍體從而加快進(jìn)度早日通過(guò)，采用6米長(zhǎng)Ф42×4mm超前鋼花管沿拱頂邊緣布設(shè)，間距30cm，布設(shè)完成后壓注水泥漿液，注漿完成后7天開(kāi)始恢復(fù)掘進(jìn)，但由于超前鋼花管支撐剛度有限；固結(jié)塊承載能力低；固結(jié)圈延伸長(zhǎng)度不足等原因，此種普通處理方案無(wú)法實(shí)施，并于第一次塌方12天后再次塌方。二次塌方橫向?qū)捲鲋?4米，縱向延伸至18米，塌方延續(xù)48小時(shí)后趨于穩(wěn)定，高度約40米。
二次塌方位于灰?guī)r與板巖交界地帶，掌子面圍巖與塌落物均為強(qiáng)風(fēng)化灰色薄層狀絹云母板巖，巖體破碎，結(jié)構(gòu)松散，層理較清晰，產(chǎn)狀：20°∠51°，節(jié)理發(fā)育，密度：12條，巖石有泥化現(xiàn)象，并有少量裂隙水。需處治的塌方為K41+420~K41+402段，塌落物沿拱頂自然堆積至K41+426，掘進(jìn)臺(tái)車也被埋在其中，處理十分不便。
二、塌方處治方案
1.塌方特點(diǎn)
⑴ 塌空范圍大，高度達(dá)40米，坍體過(guò)于松散，四周圍巖無(wú)足夠自持能力，不能形成自然拱圈，開(kāi)挖后拱部圍巖必須得到足夠的輔助支護(hù)才可形成閉合拱圈以承受自身和坍體的重力荷載，一般的超前小導(dǎo)管及簡(jiǎn)單的注漿不能起到有效的超前固結(jié)作用。
⑵ 坍體中存在孤石，孤石與坍渣松散混雜，通常小導(dǎo)管無(wú)足夠的剛度將其固定，注漿后的固結(jié)圈也不能將其與坍渣形成有效的整體。
⑶ 坍體中存在大量的強(qiáng)風(fēng)化碎石土，若無(wú)超前注漿固結(jié)，則會(huì)在坍渣自重作用下失穩(wěn)，給掘進(jìn)施工帶來(lái)隱患。
第一次塌方后正是沒(méi)有考慮到以上特點(diǎn)，采取的超前支護(hù)因強(qiáng)度不足，注漿固結(jié)范圍不夠，而導(dǎo)致二次塌方。
2.處治方案根據(jù)此塌方體地質(zhì)情況和以上技術(shù)特點(diǎn)，我方制定了以布設(shè)Ф51邁式錨桿超前長(zhǎng)管棚與Ф42×4mm超前鋼花管注漿固結(jié)為主；以側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖為輔的綜合處治方案。開(kāi)挖后立即施作鋼拱架及錨網(wǎng)噴支護(hù)體系，充分提高加固后的圍巖承載能力，使初期支護(hù)與注漿加固的坍體形成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，并建立科學(xué)的監(jiān)測(cè)體系，做到信息及時(shí)反饋。
3.技術(shù)難點(diǎn)
（1）Ф51邁式錨桿長(zhǎng)管棚與Ф42×4mm超前鋼花管注漿加固圈一起在拱頂形成穩(wěn)固的支承拱圈，是保證掘進(jìn)安全和防止塌方擴(kuò)大的關(guān)鍵技術(shù)措施。其中長(zhǎng)管棚分為兩個(gè)循環(huán)，每循環(huán)12m長(zhǎng)，直接棚架在尾部的初期支護(hù)上，是承受坍體壓力的主要結(jié)構(gòu)，而超前鋼花管的注漿固結(jié)圈則起到對(duì)其進(jìn)一步加固作用，同時(shí)坍體大部分為松散狀碎石土，注漿固結(jié)又可防止碎屑從管間涌出而引起新的塌方。長(zhǎng)管棚與超前注漿固結(jié)圈組成支承拱圈，是塌方處治的關(guān)鍵技術(shù)。
（2）坍體部分呈松散土夾碎石狀，且又混有大小不一的孤石和第一次塌方處理時(shí)的材料，施鉆困難。容易卡鉆，下管難度大，所以掌握好布設(shè)位置和邁式錨桿鉆進(jìn)角度是關(guān)鍵。
（3）塌方段灰?guī)r與板巖交界帶，地層連通性好，坍體松散度大，漿液的擴(kuò)散范圍和注漿量不好控制，因此合理安排注漿順序及優(yōu)化注漿工藝是控制成本的主要途徑。
4.技術(shù)要點(diǎn)（1）施工步驟長(zhǎng)管棚施工→鋼花管預(yù)注漿→側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖→二襯與鋪底。
（2）長(zhǎng)管棚的安設(shè)與注漿管棚參數(shù)。根據(jù)塌方段長(zhǎng)度，管棚分做兩個(gè)循環(huán)安設(shè)，又因管棚之間安設(shè)注漿超前小導(dǎo)管及第一次處理時(shí)遺留材料影響，管棚鉆孔起點(diǎn)向掌子面后倒退2榀鋼支撐（1米）打設(shè)，并將鉆孔仰角調(diào)至3°～7°，間距為30cm，長(zhǎng)度12m，搭接長(zhǎng)度 2米，尾部外伸1米與初期支護(hù)鋼支撐焊接，管棚采用Ф51邁式錨桿，每節(jié)4米，其間用絲扣套管連接，端部安設(shè)鉆頭一枚，每循環(huán)共計(jì)51根。
鉆孔工藝。預(yù)設(shè)導(dǎo)向管→安設(shè)鉆頭→Ф51邁式錨桿鉆進(jìn)3m→安設(shè)套管→Ф51邁式錨桿鉆進(jìn)7m→安設(shè)套管→Ф51邁式錨桿鉆進(jìn)11m→下套管→封孔注漿。
管棚注漿。注漿分三序孔注入，注入順序依次為C-S漿、水泥漿、水泥砂漿。注漿應(yīng)在Ф51邁式錨桿鉆進(jìn)完成后立即進(jìn)行，以便在鉆相鄰孔時(shí)可作為當(dāng)前注漿孔的檢查孔。
①注漿壓力一般為地下水靜水壓的2～3倍，同時(shí)應(yīng)考慮巖層的裂隙阻力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況試驗(yàn)后確定。但瞬間最高壓力值不應(yīng)超過(guò)0.5MPa.
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