富水砂層段現(xiàn)場防溜坍技術(shù)分析

張?jiān)坡?/p>

（中鐵二局第四工程有限公司，四川 成都 610300）

摘 要：文章以上莊隧道2#、3#斜井為例，主要闡述黃土隧道富水砂層地段現(xiàn)場防溜坍的應(yīng)用，包括施工概況、地質(zhì)情況、施工工法的選擇、安全步距的控制等要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：黃土隧道；四臺階；施工法；安全；步距；支護(hù)

1 工程概況

寶蘭客運(yùn)專線上莊隧道工程概況，隧道起訖里程DK979+361～DK983+425，全長4064m。砂層分布情況：在DK981+433～DK982+080段砂層分布密集，分別在拱頂、拱腰、拱腳位置，每層砂層厚度在1～4m之間，每個(gè)口出水總量約65m3/d，黃土遇水后迅速崩解，圍巖穩(wěn)定性差。

2 施工過程中出現(xiàn)的不良地質(zhì)現(xiàn)象

①拱部溜塌，如圖1所示：在DK982+080～035段拱頂外6m為中細(xì)砂，淺黃色，密實(shí)，潮濕～飽和，并含有大量滲水，砂層底部位置還有股狀水，在每次開挖過程中溜坍嚴(yán)重；②邊墻溜塌，如圖2所示：邊墻大部分為黏質(zhì)黃土夾多層砂（局部夾細(xì)圓礫，砂層總厚約1.8m），硬塑性；③拱腳溜塌，如圖3所示：（墻腳以下約1m）為中細(xì)砂夾黏質(zhì)黃土薄層（砂層總厚約2.8m），密實(shí)，潮濕～飽和。

圖1 拱部溜塌

圖2 邊墻溜坍

圖3 拱腳溜塌

3 施工工法

原設(shè)計(jì)施工采用三臺階施工，因該段圍巖分布較復(fù)雜，臺階過高，容易出現(xiàn)溜坍情況。為了減少砂層溜坍過多，初支盡早封閉，每個(gè)臺階的拱腳落到硬層上，減少暴露時(shí)間?，F(xiàn)場根據(jù)圍巖實(shí)際情況進(jìn)行臺階高度調(diào)整，調(diào)整為四臺階臨時(shí)橫撐，如圖4所示，預(yù)留臺階時(shí)候，一、二臺階必須保證機(jī)械操作空間，一般保證在6m高度，一臺階高度3.5m，二臺階高度2.5m，三、四臺階的高度根據(jù)現(xiàn)場砂層高度控制。

圖4 四臺階臨時(shí)橫撐

4 支護(hù)措施

4.1 拱部超前小導(dǎo)管加密

在該段范圍內(nèi)，拱部砂層較多，分布不一致，并含有滲水，如圖5所示。為了防止拱部砂層大量的溜坍，超前小導(dǎo)管加密，在拱架上鉆孔，孔間距15cm/個(gè)，超前小導(dǎo)管3.5m/根，每2.4m一環(huán)，搭接長度1.1m（砂層密集段需每個(gè)循環(huán)都打超前小導(dǎo)管），砂層地段，沉降量

較大，為防止小導(dǎo)管侵陷，超前小導(dǎo)管外插角適當(dāng)加大，控制在15～20°。

圖5 拱部超前小導(dǎo)管加密

4.2 短進(jìn)尺

為保證施工安全，隧道開挖進(jìn)尺一次不宜過大，包括臺階、邊墻、仰拱等，具體要求見表1。

表1 隧道各部位每循環(huán)進(jìn)尺數(shù)

上臺階V級圍巖不得大于1榀，IV級圍巖不得大于2榀邊墻均不得大于2榀仰拱均不得大于3m

另外，安全步距作為一個(gè)“紅線”問題，必須單獨(dú)指出，黃土隧道一般為IV、V級圍巖，安全步距必須滿足的要求見表2。當(dāng)隧道安全步距不滿足要求時(shí)，必須加快仰拱及二襯的施工，放緩掌子面的掘進(jìn)

表2 安全步距控制表

圍巖等級仰拱到掌子面不得大于（m）二襯到掌子面不得大于（m）IV級3070 V級2050

4.3 邊墻超前小導(dǎo)管

邊墻超前小導(dǎo)管采用φ42的無縫鋼管制作，全環(huán)布置，環(huán)向間距15cm/根，長度3.5m/根，2.4m/環(huán)，防止背后砂層大量溜坍；上部基本為砂層，在一、二臺階拱架間拱腳處打設(shè)密排抬管，抬住背后砂層，防止初支背后掉空，掉落嚴(yán)重的在初支完成后采取注漿加固，如圖6所示。

4.4 拱架間的連接

按照原設(shè)計(jì)要求采用φ22螺紋鋼連接，環(huán)向間距1m/道，背后掛設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)片。另外加設(shè)采用I18工字鋼連接，在拱架每個(gè)連接處加設(shè)一道，焊接必須牢固，如圖7所示。

4.5 打設(shè)鎖腳錨管及邊墻砂漿錨桿

邊墻砂漿錨桿才用φ22螺紋鋼打設(shè)，單根長度3.5m，按1×1.2m（縱×環(huán)）梅花型布置；鎖腳錨管單根長度4m/根，打設(shè)角度向下45°。每個(gè)拱腳處設(shè)置4根，打在連接工字鋼下方，起到抬住作用，每根鎖腳采用φ22的“L”鋼筋焊接，焊接必須牢固、飽滿。

圖6 邊墻超前小導(dǎo)管

圖7 工字鋼鏈接

4.6 其他措施

①拱部砂層掉落嚴(yán)重的，采用貼板施工，貼板下采用I16工字鋼做支撐，加固必須牢固。施工過程中掉落嚴(yán)重的，提前做好噴漿準(zhǔn)備，拱架立好后及時(shí)噴漿進(jìn)行封閉；②有溜坍嚴(yán)重的地方，采取預(yù)注漿法，上臺階每開挖到5m左右，采取預(yù)注漿方法施工，注漿小導(dǎo)管6m長，間距1.5m，梅花型布置，漿液采用雙液漿，注漿壓力控制在1～2MPa，注漿材料配比參數(shù)見表3；③設(shè)置臨時(shí)橫撐，在下臺階拱腳處設(shè)置臨時(shí)橫撐，把兩邊拱腳撐起，防止在仰拱開挖過程中拱腳位置有擠壓變形情況。

表3 漿液配比參數(shù)表

名稱配合比水泥水玻璃雙液漿W:C=0.8;C:S=1：1

5 取得效果

①在各項(xiàng)措施做到位后，溜坍現(xiàn)象較小，初支變形情況減少了，安全隱患的出現(xiàn)降到了最少；②安全隱患減少了，同時(shí)施工速度加快了，每個(gè)月都完成了項(xiàng)目部下達(dá)的施工任務(wù)，提前完成了隧道的施工生產(chǎn)任務(wù)；③現(xiàn)場每個(gè)月的施工進(jìn)度加快，安全質(zhì)量達(dá)標(biāo)，現(xiàn)場文明施工規(guī)范，得到了甘青公司、定西指揮部等上級領(lǐng)導(dǎo)的一致好評。

6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

①在施工過程中加強(qiáng)跟作業(yè)人員溝通，出現(xiàn)情況及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，使問題能及時(shí)處理；②加強(qiáng)對現(xiàn)場的安全質(zhì)量管理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，不得野蠻施工；③四臺階臨時(shí)橫撐施工法，控制臺階的高度，上臺階必須要滿足機(jī)械施工的空間，中下臺階根據(jù)現(xiàn)場圍巖情況而改變；④每項(xiàng)支護(hù)參數(shù)必須嚴(yán)格按要求施做，特別是超前小導(dǎo)管的長度、間距、夾角的控制，還有鎖腳的焊接，工字鋼之間的連接必須焊好；⑤砂層段含有大量的滲水、富水，有時(shí)候會出現(xiàn)溜坍，在開挖時(shí)的預(yù)留沉降量必須加大（比設(shè)計(jì)量大30～50cm之間）。富水段水量大的地方不允許堵塞，盡量將水排出，在初支施工時(shí)候預(yù)埋φ100～φ160PVC管，如背后有空洞的還可以將就管子進(jìn)行噴漿填充或者注漿填充。

中圖分類號：TU74

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-2789（2016）11-0079-03