木垴山隧道岩溶发育引发突泥的处理

2012-03-23赵建祥

城市建设理论研究 2012年4期

赵建祥

摘要：结合贵都高速公路一标段的木垴山隧道突泥处理的应用实例，介绍隧道施工在遇岩溶发育引发突泥地表塌陷等特殊事件时的处理措施以供类似工程提供参考。

关键词：隧道岩溶突泥处理

Abstract: combining the expensive all highway section of a wooden Nao mountain tunnel tu mud treatment examples of application, introduced in the tunnel construction in karst development cause sudden mud surface subsidence, and other special events management when measures to provide a reference for similar engineering.

Keywords: tunnel karst tu mud treatment

中图分类号：P642.25 文献标识码：A文章编号：

1.隧道概况

木垴山隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路长隧道。隧道左线起讫桩号ZK211+515～ZK213+400，长1885m，纵面位于坡度为-1.061%的下坡段，最大埋深约285m；隧道右线起讫桩号YK211+495～YK213+405，长1910m，纵面位于坡度为-1.061%的下坡段接-1.62%的下坡段，最大埋深约265m。

2.隧道地形、地质条件

2.1.水文地质条件

根据钻孔水文地质观测，结合地形地貌，岩性和地质构造特征分析判断，隧址地下水类型为覆盖层孔隙水、风化带裂隙水和构造裂隙水，根据钻孔地下水位测试可知，地下水不发育，补给来源主要为大气降水。根据施工图勘察水质分析资料，地下水对混凝土无腐蚀性。

2.2工程地质条件

隧址区岩层属奥陶系桐梓组（O1t）白云岩和红花园组（O2h）灰岩。表层覆盖层较薄，仅进出口覆盖层较厚，出口段上方灰岩溶蚀较重，进出口围岩级别为IV～V级。隧道洞身地段K211+592～K212+858段为弱风化白云岩，围岩级别为II～III级，K212+858～K213+322段为微风化白云岩，围岩级别为II～III级。

2.3不良地质情况

本隧道区无褶皱、断层等构造发育，岩层为单斜产出，主要发育奥陶系下统的红花园灰岩及桐梓组白云岩，其中洞身以白云岩为主，岩体一般较破碎---较完整，属较硬岩，工程地质强度较高。由于碳酸盐岩的可溶性，该隧址区发育不良地质主要为岩溶问题。隧道区地表岩溶主要为溶洞、岩溶漏斗、溶蚀台地为主，地下局部发育岩溶溶洞。

3.隧道围岩情况分析

3.1洞口段围岩情况：

左幅隧道进洞口及V级围岩段里程桩号为ZK211+520～ZK211+547，长27米，洞口位于一冲沟的两侧斜坡上，坡角约350，处于稳定状态，此段围岩岩性为碎石土，工程地质较差，围岩自稳能力较差。在洞口开挖时在仰拱下部已发现一个发育的中型溶腔。洞身开挖过程中，左右侧均陆续发现不同程度的溶腔发育。

3.2突泥地段围岩及溶腔发育情况：

3.2.1原设计围岩情况

ZK211+545-ZK211+592 段为Ⅳ级围岩，岩性为弱风化白云岩，属较硬岩，岩体较破碎。围岩破坏以拱部松动为主，洞内一般点滴状出水，雨季或强降雨时洞内有淋雨状出水。

3.2.2施工阶段溶腔发育情况

自2008年12月11日洞身开挖支护开始施工，木垴山隧道左右线分别连续出现了不同程度的溶腔发育，部分溶腔含大量黄色粘质土，采用加强支护、增加排水措施的方案进行了处理。

3.2.3突泥事件

2009年1月15日凌晨3点左右，左线掌子面ZK211+573在开挖出渣过程中出现较大范围突泥，短时间内突泥至洞口ZK211+525处，突泥距离掌子面近50米，突泥近3000方。在地表ZK211+563～ZK211+589处发现较大地表下沉塌陷坑洞，长度约25米，宽度约22米，最大塌陷深度约15米。经测量塌坑位于ZK211+563-ZK211+586隧道轴线的正上方，塌坑四周出现多处裂缝，已有明显的稳定趋势。

图1洞口突泥图2地表塌陷

突泥发生后，在地表及洞内设置了监控点，并在塌陷处的周围修建了临时排水沟。根据现有观测结果，目前地表沉陷处处于极限平衡状态，暂时没有大规模塌陷的危险，但在强降雨作用洞内施工扰动的情况下仍有可能产生蠕变，同时考虑隧道在清理洞内淤泥及开挖掘进过程中产生的拱顶下沉、地表开裂等情况，必须及时针对性的采取工程处治措施。

5.综合处治方案拟定

基于上述分析，在突泥现场处理会议上，业主、设计、监理、隧道专家对处治方案进行了讨论。根据各方意见整理汇总，拟定处治方案如下：

1、对塌腔内的填充物的处理加固是进行隧道施工的前提；

根据观测地表塌陷形态，结合隧道掌子面的实际围岩状况，判断、推测溶岩漏斗发育规模及滑移方向来自于隧道洞顶上方。处理方案：对塌坑坡口外20m范围内采用小导管进行注浆固结，使周围土体稳定；对塌腔体内的底部填充物进行注浆加固，即充分利用φ108钢花管的有效长度通过注浆来改善、提高土体颗粒间的抗剪性能，约束塌腔体内的填充物进一步下滑的可能，然后逐步清除洞内突泥，打开所需工作面，进行洞内超前支护及周边注浆加固，最后恢复隧道开挖掘进，喷锚支护。

2、隧道洞内施工方案的拟定

地表沉陷处注浆完成后，待浆液完全初凝后方可进行洞内的施工。洞内淤泥的清理采用跳槽施工，并利用洞渣进行回填反压处理，保证施工的安全。当淤泥清理到ZK211+563处时，利用双排9米长Φ42的钢花管进行超前支护，环向间距35cm，搭接长度3m，外插角度4°；洞内的初支设计采用超前小导管辅助钢支撑进行强支护，施工过程中严格控制施工进尺。

6.总体施工步骤及注意事项

6.1总体施工步骤

1、做好地表沉陷处的防、排、截水工作，避免塌腔内的填充物因大量地表水下渗影响塌腔的稳定。在塌腔的周围设置环向截水沟。

2、对塌腔体进行适度夯实。

3、对塌坑坡口外20m范围内采用小导管（间距150cm*150cm）进行注浆固结，使周围土体稳定，注浆深10m，注浆范围为20*30、7*70m（坡口环向范围），注浆量计算岩体孔隙率为5%。；对塌腔岩壁进行刷坡处理，然后进行挂网喷锚支护；

4、利用Φ108热轧无缝钢管进行注浆加固处理塌腔体内有效范围的填充物，以便形成注浆护拱来约束上方的填充物进一步下滑。注浆的成败是此方案的关键，因此，施工时应严格按注浆参数进行注浆，可采取取样检测的方式检查注浆效果。

1）、长管棚设计参数：

①钢管规格：热轧无缝钢管Φ108mm，壁厚6mm，节长3m,6m。

②管距：环向间距150cm。

③方向:与路线中线垂直。

2）、长管棚施工：

①配備电动钻机，钻进并顶进长管棚钢管。