论灯火寨隧道YK22+136突泥处置施工

2015-11-08甘振福

建材与装饰 2015年35期

关键词：钢花导坑帷幕

甘振福

（福建省交通建设工程监理咨询有限公司）

论灯火寨隧道YK22+136突泥处置施工

甘振福

（福建省交通建设工程监理咨询有限公司）

灯火隧道右线自YK21+976开始往大里程方向进行突泥处置，处置过程设应急领导小组及时解决出现的问题，始终坚持危险作业领导带班制度，组织应急预案演练，质量安全保证机制运转正常高效。本文从工程概况、突泥过程简述与突泥原因分析、突泥处置、安全保证措施四个方面展开阐述，系统论述隧道突泥处置成功案例。

隧道；突泥处置

1 工程概况

灯火寨隧道是一座双向六车道特长隧道，隧道左线全长3372m，右线全长3390m。进口端施工左线长2017m、右线长2010m，右洞掌子面施工至YK22+136发生突泥自然灾害。受地表水及地下水补给影响，YK21+976～YK22+090段突泥堆积体含水量较大，从YK22+045往掌子面方向，突泥堆积体表面淤积大量的积水，YK22+102～YK22+136段已施做初支已整体垮塌，且冒顶导致地表洞轴线里程YK22+115～YK22+145段出现“陷坑”漏斗，突泥段实际埋深150m。

2 突泥过程简述与突泥原因分析

2012年5月7日、5月8日、5月13日，灯火寨隧道右洞掌子面YK22+136先后三次出现突泥险情，突泥体呈流砂状涌出，突泥总方量14653.55m3，淤泥掩埋距离长达160m直到二衬台车前（YK21+976处）。

2012年6月30日，省高指、省质监局、院士专家、设计大师、北京交大、重庆交院专家领导充分讨论后形成书面专家组意见，确定灯火寨隧道重大突泥属突发自然灾害，突泥原因有以下几点：该隧道地质非常复杂，为富水断层、节理、破碎带、结合面、花岗岩强风化多重作用，形成泥水塑流状；水是发生突泥涌水的重要因素；突泥段地表陷坑处于冲沟内，发生突泥属于断裂滑移破坏性塌方。

3 突泥处置

突泥处置过程成立应急领导小组及时解决出现的问题，始终坚持危险作业领导带班制度，组织应急预案演练，质量安全保证机制运转正常高效。

地表“陷坑”抢险处理完毕后进行YK21+976～YK22+005段突泥体清淤施工。清淤前，由人工在突泥体两侧挖设排水沟至YK22+045，将地表水从排水沟引排。

由于YK22+045往大里程方向突泥体内含水量较大，为确保清淤工作的安全，对YK22+045～YK22+055段突泥体向下打设钢花管进行注浆固结，注浆钢管采用φ50×4mm热轧无缝钢管，L= 6.0m，间距1.0m×1.0m，梅花型布设；注浆钢管由带冲击套的风钻钻进顶入安装，注浆前在该段堆积体表层施做20cm厚C20喷混凝土作为止浆层，内设钢筋网。

对YK22+045～YK22+055段突泥体进行固结后，又在YK22+ 058处横向布置5孔集水井，提前为YK22+058往大里程范围的突泥体提供渗水面；确定安全后，采用台阶法清除YK22+005～ YK22+045段突泥体，突泥堆积体清除以“稳扎稳打，步步为营”为原则，严禁大范围清理。

突泥堆积体清除至YK22+045后，对YK22+045～YK22+110段初支按设计要求进行径向注浆加固及增设钢架临时加固；完成后加快贯通2#车通，以提供紧急避险通道。YK22+110～YK22+ 140段为突泥松散区，处理难度最大，采用全断面帷幕注浆加固及双层管棚预支护，双侧壁法施工。主要施工方法：

3.1 YK22+045～YK22+110段施工

（1）YK22+055～YK22+110施工通道底部注浆加固同YK22+ 045～YK22+055段突泥体注浆固结。

（2）临时钢支撑及扇形支撑施作

钢支撑采用20b工字钢，各单元间采用AM22×60螺栓进行连接，拱架纵向间采用φ22连接筋进行连接，连接筋环向间距100cm，内外交错设置，其两端与工字钢焊接在一起。环形与扇形支撑拱脚均与横向临时钢支撑焊接牢固，临时支撑须与主洞初期支护面密贴紧压。

初期支护一般变形段临时钢支撑纵向间距为120cm，锁脚采用φ50×4mm钢花管，单根长度4m，每处拱脚施做4根，采用U型卡与临时支撑拱架焊接牢固。

（3）初期支护注浆加固

一般变形段YK22+045～YK22+080径向注浆采用φ42× 3.5mm注浆钢花管，注浆钢花管单根长4.0m，1.2m×1.2m梅花形布置；YK22+080～YK22+100较严重变形段注浆钢花管单根长5.0m，1.0m×1.0m梅花形布置；注浆采用水灰比为1：1的水泥浆液，注浆压力控制为0.5～2.0MPa，当注浆压力达到终压2.0MPa并稳定10min后可停止注浆。YK22+100～YK22+110初支严重变形段径向加固采用自进式可连接注浆锚杆，钻进长度8m，160m× 100cm梅花形布设。

若现场打设钢花管时孔眼出水量较大时，可在合适位置留3～5根作为引排水。

3.2 YK22+040车行横洞开挖

在径向注浆加固完成后应立即进行2#车通开挖，车通开挖采用上下台阶法施工，上台阶开挖高度为3.5m，台阶长度不超过5m，贯通后作为紧急避险通道。

3.3 YK22+110～YK22+140塌方段施工

3.3.1 止浆墙施工

YK22+110-YK22+115段底部及初支背后视空间条件打设合适长度φ50×5mm钢花管注浆固结，50cm×50cm梅花形布设，钢花管端部外露1.0m，为止浆墙提供着力点。在YK22+113～YK22+115段上半断面泵送现浇200cm厚C25混凝土封闭掌子面作为第一道止浆墙；周边预埋1.5m长的φ42mm注浆小导管，止浆墙浇筑完成后，通过导管注浆对止浆墙与初期支护间的间隙进行封闭；混凝土强度达到设计80%后采用φ130钻头在止浆墙上钻孔，以便安设孔口管；孔口管平均长度2.5m，采用φ127× 5mm钢管，钢管外露长度20～30cm。止浆墙模板安装须加固牢固，外撑采用20m×20cm方木进行支撑，内部设地锚进行加固。混凝土应采用分层入模并捣鼓密实，分层厚度不超过30cm。

第一道止浆墙在帷幕注浆过程如有大推移，应进行第二道甚至第三道止浆墙施工。

3.3.2 泄水孔施工

YK22+113止浆墙拱部设置5孔35m长外插角为17°的φ133mm泄水孔，在YK22+105止浆墙下部设置3孔40m长外插角为3°的φ133mm泄水孔；由于泄水孔穿越突泥松散区，在施工过程中难以成孔，故采用专业潜孔钻跟管成孔，跟管采用φ133× 6mm钢管，泄水孔前端5m设置孔眼。而且，结合实际从左洞向右洞打设泄排水孔甚至泄排水洞，有效为右洞突泥处理释能解压。

3.3.3 帷幕注浆

注浆孔道采用φ94mm钻头成孔，钻孔方向、角度必须按照设计角度进行钻进，钻孔内出水量Q≥30m3/h或一旦发生涌水、涌泥时应立即停止钻进并进行注浆处理。循环注浆段长度为25m（YK22+115～YK22+140上半断面帷幕注浆）、35m（YK22+ 105～YK22+140下半断面帷幕注浆）。水泥浆水灰比为1：1，水玻璃浓度为35波美度，模数2.4；注浆压力1.0～2.5MPa，视实际情况最大注浆压力可以3.0MPa。当注浆压力达到2.5MPa并稳定15min，或注浆量不小于设计注浆量的80%，进浆速度为开始进浆速度的1/4时可停止注浆。注浆结束时，应立即把吸浆龙头移至清水桶内，同时关闭进浆阀门、打开泄压阀门，洗泵直至泄压阀排出清水为止，方可停泵。具体注浆方式可参照表1选择。

表1

3.3.4 YK22+045～YK22+105突泥体清理

在YK22+115～YK22+140上半断面帷幕注浆结束且确定安全后，进行YK22+045～YK22+105突泥体清理（其方法与YK22+ 005～YK22+045突泥体清除相同），以创造空间条件实施YK22+ 105～YK22+140下半断面帷幕注浆各工序施工。成洞段两侧排水沟积淤由小型挖机配合人工进行清除，清出的淤泥用自卸车辆（有防撒漏措施）运至指定弃渣场倾倒。

3.3.5 双层管棚施工

在止浆墙处往大里程方向施作φ133×6mm超前管棚。由履带式钻机进行钻孔，单孔深度30m，环向间距40cm，外插角3°，管棚数量91根，先由测量组按技术交底在止浆墙上对钻孔进行放样并用红油漆在钻孔面上标识每个孔的编号。

孔口管采用φ152×5mm热轧无缝钢管，单根长度2m，孔口管尾端焊接法兰盘或抱箍式接头，埋入止浆墙部分外缠麻丝，注浆顺序由下往上，由低到高，隔孔注浆。灌注浆液水灰比为1：1，水泥浆液添加水泥重量5%的、浓度为35波美度的水玻璃，模数2.4，注浆初压力0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，继续注浆，达到设计注浆量或达到终压且稳压15min后即可停止注浆。

3.3.6 塌方段双侧壁法开挖

待双层管棚施工到位后，破除YK22+105～YK22+110下半断面止浆墙，采用双侧壁法开挖支护至下一循环全断面帷幕注浆止浆墙位置。双侧壁法施工步序：

左导坑开挖→左导坑初期支护→右导坑开挖→右导坑初期支护→中间上台阶开挖→中间上台阶初期支护、导坑隔壁拆除→中间下台阶开挖→仰拱初期支护→仰拱超前浇筑→全断面二次衬砌。采用人工配合挖机无爆破施工侧壁导坑，每循环进尺1.5倍钢拱架间距，开挖后及时施工初期支护并尽早形成封闭环；侧壁导坑形状近于椭圆形断面，导坑跨度为整个隧道跨度的1/3；左右导坑前后拉开距离取15m。