郭 辉

(西安铁路局，陕西 西安 710054)



某铁路双线黄土隧道塌方综合处理技术

郭 辉

(西安铁路局，陕西 西安 710054)

以某铁路双线黄土隧道工程为例,在深入分析隧道塌方成因的基础上,提出了以拱部帷幕注浆、大管棚刚性支护为主要措施的综合处理技术方案，安全、快速完成了塌方整治处理工作，为类似隧道塌方处理积累了经验。

隧道，塌方，帷幕注浆，地质条件

1 工程概况

某铁路隧道为双线隧道，隧道起讫里程：DK66+736～DK76+548，全长9 812 m，隧道内为12.5‰单面下坡。洞身穿越地层主要为第四系中更新统风积粘质黄土、上第三系粘土岩、二叠上统砂岩、泥岩。设4座斜井辅助施工，设计标准为120 km/h。

2 塌方情况

施工至掌子面里程DK71+211，掌子面后方DK71+200～DK71+205段冒顶，在地表DK71+204处形成塌坑，纵横向长度约12 m×8 m，深度约20 m；大量软土、流塑状粘土坍塌体从拱顶上方涌出，伴随着涌水，塌方体约2 600 m3(见图1)。

3 地质水文条件

3.1 地质条件

隧道工程区上部黄土层地下水总体贫乏，黄土台塬面村镇居民靠深井和涝坝蓄水饮用、灌溉。区内地下水主要富存于第四系

黄土层下、第三系及二叠系砂岩夹泥岩顶部的孔隙及节理、裂隙中，在岩土分界面处较为富集。

3.2 水文条件

基岩面上部普遍存在孔隙地下水，受村镇分布、基岩面起伏变化及地表水库等的影响，地下水含水不均匀，水量变化较大。根据隧道分段涌水量计算结果，DK71+200～DK71+900为中等富水区。

4 塌方原因分析

4.1 影响塌方的因素分析

1)水的影响。隧道塌方段施工时正处于附近水库蓄水期，且围岩孔隙及节理较发育，裂隙水较为富集，隧道开挖后，在裂隙水的影响下，黄土产生湿陷,粘聚力大幅降低,丧失围岩自稳性。

2)湿陷性黄土结构特性。塌方段为第四系黄土,土质较为松散,且洞身土体遇水湿陷后，极易发生大塌方事故。

3)开挖断面大、跨度大。洞身最大处跨度为12.18 m,洞身开挖时对周围土体扰动较大。

4)其他因素的影响。隧道冒顶塌方前，该段隧道拱顶开挖后因遇围岩渗水较大造成拱顶局部坍塌，后期坍塌处理施工单位经验不足，处理缓慢，造成各裂隙水向塌腔汇集，拱部黄土层产生湿陷，粘聚力降低甚至消失。

4.2 分析结论

因塌方段断面结构尺寸大、跨度大,洞身开挖后极易扰动周围土体，加之裂隙水汇集作用,黄土产生湿陷,受洞顶地表土体的坍塌，形成冲击荷载造成初期支护失去稳定，发生垮塌引发洞顶冒顶塌方，是造成该段大塌方的主要原因。此外，施工单位铁路双线黄土隧道施工经验不足,缺乏黄土遇水湿陷，继而失稳、坍塌的风险研判，是本次塌方的又一原因。

5 塌方综合处理技术

5.1 基本原则

该隧道塌方段采取拱部帷幕注浆预加固，超前大管棚与小导管配合的方式，遵循“短进尺、强支护、早成环、快封闭、勤量测”的原则。

5.2 处理技术方案

5.2.1 地表处理

1)设置临时防排水设施。

在地表塌腔周围设置截水沟，严禁地表水汇入。

2)在地表塌腔周围布置永久性的地表监控量测点，实时进行地表的监测，防止地表二次塌陷。

3)待塌方段二次衬砌施工完毕后，根据衬砌强度和地表监控量测数据分析，对地表进行后期处理，地表下2 m～5 m采用粘土隔水层分层夯实碾压，地表以下2 m区域采用3∶7灰土进行夯填，防止地表水下渗。

5.2.2 洞内处理

1)加强洞内抽排水措施。

对掌子面流水进行有组织的引排，避免浸泡墙基。

2)加强围岩监控量测。

对DK71+157～DK71+177段二衬进行监测，DK71+177前方按5 m一个断面进行监测，监测频率为1次/3 h，同时对监测结果及时分析，发现异常，应立即采取架设竖撑、横撑措施进行临时加固，确保施工安全。

3)坍塌体三角区域加固处理。

对坍塌体进行喷混凝土防护，喷混凝土厚度15 cm，挂设φ8钢筋网@20 cm×20 cm，坡面采用φ42钢花管注水泥水玻璃双液浆固结，配合沙袋进行反压。

4)径向注浆预加固。

对DK71+191～DK71+200段纵向9 m范围内拱部、边墙采用φ42钢管、水泥水玻璃双液浆进行径向注浆加固。注浆管0.8 m×0.8 m梅花形布置，径向加固范围5 m。

5)清理施工平台，进行止浆墙施工。

在DK71+179～DK71+191段，初期支护拱顶下方5 m平整施工台，平台上浇筑50 cm厚C30混凝土。

6)帷幕注浆预加固。

DK71+196～DK71+216段采用分段前进式注浆施工工艺进行加固，注浆段长度20 m。采用水平地质钻机对塌方段注水泥水玻璃双液浆加固，终孔位置在开挖轮廓线外5 m，浆液扩散距离1.5 m，注浆压力1.5 MPa～2 MPa，共计布设注浆孔63个。

7)大管棚刚性支护。

开挖塌方体。在DK71+196处拱部140°设φ108大管棚刚性支护，管棚纵向长度25 m，环向间距40 cm。

8)开挖塌方体。

拱部140°设φ42超前小导管，长度3 m,环向间距40 cm施工完毕后,开始进行塌方段土体的开挖和支护。

5.3 主要施工技术

5.3.1 帷幕注浆施工

1)主要设备：ZDY4000S水平地质钻机、KBY系列双液注浆泵。

2)注浆工艺:针对黄土土体松散，裂隙水发育等特殊地质，采取分段前进式注浆，遇水即注浆,再次清孔,再次注浆,直至孔深达到设计要求。

3)管内填充注浆:注浆采用水泥水玻璃双液浆,注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到1.5 MPa～2 MPa并稳压10 min后，即可结束该孔注浆。

5.3.2 塌方体开挖

塌方体开挖时做到短挖快支，尽早封闭成环。DK71+196～DK71+216段均采用三台阶法进行施工(上台阶设临时仰拱+竖撑)，各分部开挖进尺均为1榀钢架间距，同时做到仰拱及二次衬砌紧跟，保证工程安全。该段拱部140°设大管棚刚性支护，管棚纵向长度25 m，环向间距40 cm，断面参数为全断面设Ⅰ25a型钢钢架，间距1榀/0.5 m，全断面喷射C25混凝土，厚度32 cm，拱墙设φ8钢筋网@20×20 cm，二衬采用C35钢筋混凝土，厚度70 cm。

6 处理效果

采取以上塌方处理技术方案，在参建各方的努力下，安全、快速完成了塌方处理，围岩拱顶下沉、周边收敛等变形结果满足规范要求。

7 结语

1)鉴于黄土隧道发生塌方后，塌体已不具备自稳能力，增强围岩的稳定性尤为重要，帷幕注浆加固可以有效止水、固结松散塌体，是黄土隧道塌方整治的有效手段。

2)塌方段开挖时要做到短挖快支，尽早封闭成环，避免塌体发生二次坍塌，造成安全、质量、工期风险。

3)综合应用拱部帷幕注浆、大管棚配合小导管超前刚性支护、三台阶临时仰拱法开挖技术，能够成功处理双线大断面湿陷性黄土隧道塌方，值得类似工程借鉴。

[1] 于书翰,杜谟远.隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2] 张春光.大断面黄土隧道塌方处理[J].现代交通技术，2007，4(5)：118-119.

[3] 关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.

Comprehensive collapse processing technology of the railway double-line loose tunnel

Guo Hui

(Xi’anBureauofRailway,Xi’an710054,China)

With the collapse of loess tunnel of a railway line as an example, based on in-depth analysis of the causes of tunnel collapse, propose the arch of curtain grouting, the rigid supporting pipe shed for the main measures of comprehensive treatment scheme, safety, rapid completion of the collapse treatment, which can accumulate experience for similar tunnel collapse treatment.

tunnel， collapse， curtain grouting, geological conditions

1009-6825(2017)07-0170-02

2016-12-28

郭 辉(1981- )，男，工程师

U457.5

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