胡仕濤

(中鐵十五局集團(tuán)有限公司，河南 洛陽 471002)

0 引言

觀音嶺隧道設(shè)計(jì)為分離式隧道，按照新奧法設(shè)計(jì)與施工。左線起訖樁號(hào)為ZK127+065～ZK130+198全長(zhǎng)3133 m，右線起訖樁號(hào)為K127+099～K130+202全長(zhǎng)3103 m。隧道巖性以砂巖、板巖為主，洞口分布有灰?guī)r;地下水較發(fā)育，主要為第四系覆蓋層內(nèi)孔隙水和基巖裂隙水。隧道采取雙向掘進(jìn)，出口左線施工至ZK130+042掌子面時(shí)(原設(shè)計(jì)該段地質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r，埋深30 m)，上斷面圍巖在右側(cè)拱部135°以上出現(xiàn)較松散泥砂質(zhì)碎石土，為防止坍塌，隨及采取噴射砼封閉掌子面后進(jìn)行后續(xù)施工。當(dāng)下斷面及仰拱施工至ZK130+060時(shí)，因強(qiáng)降雨導(dǎo)致掌子面核心土上部開裂，右側(cè)拱部出現(xiàn)流水而產(chǎn)生流塌，塌孔直徑約80 cm，流塌物主要為泥質(zhì)粉砂巖。因地表滲水較大，流動(dòng)性很強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)無法進(jìn)行施工封閉，致使地表產(chǎn)生周邊直徑約15 m、深約3 m的陷坑。洞內(nèi)流塌物堆積長(zhǎng)度約40 m，掌子面被流塌物完全封閉后停止流塌，流沙體約1500 m3。

1 方案設(shè)計(jì)及作用原理

該段塌方后，業(yè)主公司組織專家組、設(shè)計(jì)院、監(jiān)理單位、監(jiān)測(cè)單位、項(xiàng)目部等相關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)察看并結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙分析后會(huì)議討論決定:先對(duì)洞內(nèi)流沙體進(jìn)行回填反壓固結(jié)封閉，防止流沙體繼續(xù)擴(kuò)大。因洞內(nèi)流塌物具有流動(dòng)性且地表滲水較大，不宜從洞內(nèi)加固處理，而采用從地表向下加固地層。根據(jù)地表高密度探測(cè)為松散泥結(jié)碎石土且含富水情況及專家等以往施工經(jīng)驗(yàn)，決定采用高壓旋噴注漿進(jìn)行地層加固。加固后，洞內(nèi)采取預(yù)留核心土環(huán)形短進(jìn)尺開挖并加強(qiáng)超前及初期支護(hù)［1-4］。

1.1 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)專家等各方意見，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地表陷坑與隧道的位置關(guān)系，旋噴樁布置范圍為:縱橫向?yàn)?0 m×(1.2+14+1.2)m，加固范圍為:隧道中線兩側(cè)7 m及拱部開挖輪廓線向外10 m范圍內(nèi)采用高壓旋噴注漿，開挖輪廓線向外5 m范圍內(nèi)高壓旋噴后進(jìn)行復(fù)噴，輪廓線內(nèi)若仍為軟弱泥砂層須進(jìn)行高噴，具體根據(jù)鉆孔情況確定;隧道中線兩側(cè)7 m范圍外1.2 m范圍內(nèi)采用3排密樁進(jìn)行高噴，深度至路面標(biāo)高位置。旋噴樁布置形式及加固范圍見圖1。

旋噴樁設(shè)計(jì)直徑1 m，樁深30～37 m，樁間距采用1 m×1 m(隧道中線兩側(cè)7 m范圍)和0.6 m×0.6 m(隧道中線兩側(cè)7 m范圍外)，梅花形布置。噴漿采用1∶1水泥漿，噴漿壓力26～32 MPa，提升速度20 cm/min，轉(zhuǎn)速15 ～20 r/min，水泥用量為250 kg/m［5］。

圖1 旋噴樁形式布置示意(單位:cm)

1.2 作用原理

旋噴樁是利用鉆機(jī)把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至泥砂層預(yù)定位置后，用高壓設(shè)備將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置向四周高速水平噴入泥砂體，借助流體的沖擊力切割土層，將四周土體遭到破壞，使泥砂體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌?，與此同時(shí)鉆桿一方面以一定速度旋轉(zhuǎn)，另一方面低速緩緩提升，從而在加固地層中形成較完整樁體的方法［6］。

(1)對(duì)隧道中線兩側(cè)7 m及拱部開挖輪廓線向外10 m范圍內(nèi)采用高噴(其中開挖輪廓線外5 m復(fù)噴)措施，加固拱外軟弱泥砂層，形成厚層固結(jié)圈，提高圍巖承載力及穩(wěn)定性，同時(shí)阻斷地表水滲入下部圍巖孔隙的通道。

(2)對(duì)隧道中線兩側(cè)7 m范圍外1.2 m范圍內(nèi)采用密樁進(jìn)行高噴加固，使隧道輪廓線外兩側(cè)形成一道“連續(xù)墻”，對(duì)洞內(nèi)施工安全及隧道洞身的穩(wěn)定起到很好的保護(hù)作用。

2 施工工藝

2.1 洞內(nèi)流沙體固結(jié)

地表高壓旋噴注漿施工前先對(duì)洞內(nèi)流沙體進(jìn)行固結(jié)并回填反壓封閉?；靥盍喜捎盟淼蓝床辏诨靥钸^程中對(duì)流沙體摻加部分水泥拌合固結(jié)，降低其流動(dòng)性，并在拱頂預(yù)留一觀察孔。

2.2 旋噴樁施工

高壓旋噴注漿施工前先進(jìn)行高噴試驗(yàn)，工藝流程如下:施工準(zhǔn)備→場(chǎng)地平整→測(cè)量放樣→鉆機(jī)定位→鉆孔→插管→漿液配制→試噴→高噴注漿→復(fù)噴→注漿結(jié)束→拔管→機(jī)具清洗→鉆機(jī)移位。

“我丑話說在先，這件事你要不給我們姓徐的一個(gè)說法，就是你們姓周的打擊報(bào)復(fù)?！弊彘L(zhǎng)在幾十口人的助威中斬釘截鐵地說。

(1)施工準(zhǔn)備。原材料選用P.O32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，施工用水為生活用水;施工機(jī)具為MG-50旋噴鉆機(jī)3臺(tái)、XY-1地質(zhì)鉆機(jī)3臺(tái)、GXP-90A高壓泵3臺(tái)、WJ700攪漿機(jī)6臺(tái);施工用電用2臺(tái)250 kW發(fā)電機(jī)。

(2)進(jìn)場(chǎng)便道及場(chǎng)地平整。從距陷坑30 m處原有省道修建一條硬質(zhì)(鋪設(shè)洞碴)施工便道，按照設(shè)計(jì)加固范圍(外擴(kuò)3～5 m)清除地表樹木雜草及表層土，同時(shí)回填普通土并對(duì)陷坑進(jìn)行回填壓實(shí)。在場(chǎng)地四周設(shè)置截排水溝，保證場(chǎng)內(nèi)不積水。

(3)測(cè)量放樣。按照設(shè)計(jì)旋噴樁的平面布孔圖采用全站儀進(jìn)行放樣并編號(hào)，在樁位處打設(shè)竹簽樁進(jìn)行標(biāo)記，并撒白灰標(biāo)識(shí)，確保樁機(jī)準(zhǔn)確就位。

(4)機(jī)具定位。人力緩慢移動(dòng)至施工位置，由專人指揮，用水平尺和定位測(cè)錘校準(zhǔn)樁機(jī)，使樁機(jī)水平，導(dǎo)向架和鉆桿應(yīng)與地面垂直，傾斜不得大于1.5%。對(duì)不符合垂直度要求的鉆桿進(jìn)行調(diào)整，直到鉆桿的垂直度達(dá)到要求。為了保證樁位準(zhǔn)確，必須使用定位卡，樁位對(duì)中誤差不大于5 cm。

(5)鉆孔、插管。采用2序孔施工法，相鄰兩孔跳打，鉆孔孔徑為110 mm，采用單管旋噴法施工。該方法插管與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時(shí)插管作業(yè)同時(shí)完成。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1 MPa。鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停鉆，若隧道斷面內(nèi)仍為泥沙質(zhì)軟巖，鉆孔深度伸入斷面內(nèi)并進(jìn)行注漿固結(jié)。

(6)漿液配制。采用P.O32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥配置1∶1水泥漿液，水泥漿液配制嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行控制。攪拌灰漿時(shí)，先加水后加水泥，每次灰漿攪拌時(shí)間不少于2 min，水泥漿應(yīng)在提前一小時(shí)制備，漿液在攪拌機(jī)中要不停的攪拌，直至噴漿前。噴漿時(shí)，水泥漿從攪拌機(jī)倒入集料斗時(shí)，通過濾篩把水泥硬塊剔出，壓漿過程中確保漿液的供應(yīng)。

(7)噴射作業(yè)。當(dāng)噴管插入預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)，高壓旋噴過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工。噴射時(shí)，先達(dá)到預(yù)定的噴射壓力，噴漿旋轉(zhuǎn)30 m左右，使?jié){液與泥砂松散體充分?jǐn)嚢韬?，再邊噴漿邊勻速旋轉(zhuǎn)并以20 cm/min速度提升注漿管。為了加大固結(jié)體整體強(qiáng)度，在起拱線外5 m范圍處進(jìn)行復(fù)噴，施工樁頂標(biāo)高應(yīng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.3～0.5 m。施工中值班人員必須時(shí)刻注意檢查漿液初凝時(shí)間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)要求，并隨時(shí)做好記錄。

(8)拔管、清洗。當(dāng)噴射到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，結(jié)束噴漿并快速拔出注漿管，用清水清洗注漿管，確保管內(nèi)機(jī)內(nèi)不殘留水泥漿。

(9)機(jī)具移位。噴漿完成、機(jī)管清洗后移動(dòng)鉆機(jī)，重復(fù)以上操作，進(jìn)行下一根樁施工。

3 施工注意事項(xiàng)

(1)原材料的各種技術(shù)指標(biāo)及配合比必須滿足設(shè)計(jì)要求;

(2)施工前，技術(shù)人員必須將設(shè)計(jì)及技術(shù)要求向作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。鉆孔及噴漿時(shí)必須對(duì)各孔深度及噴漿厚度認(rèn)真做好記錄;

(3)在插入旋噴管前應(yīng)先檢查高壓水和空氣噴射情況，各部位密封是否完好。插入后先作高壓射水試驗(yàn)，各項(xiàng)參數(shù)合格后，方可噴射漿液;

(4)旋噴過程中噴管的提升速度與灌漿量要密切配合，嚴(yán)禁出現(xiàn)提管過快造成灌漿量不足現(xiàn)象，以免影響樁的強(qiáng)度和均勻性;

(5)中間發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)停止提升和噴射，以防樁體中斷，如停止時(shí)間過長(zhǎng)(超過泥漿固結(jié)時(shí)間)，應(yīng)提出噴漿管，待故障排除后重新成孔和噴射，成孔深度應(yīng)超過停噴深度至少1 m，以防搭接不良造成缺陷;

(6)施工過程中應(yīng)重點(diǎn)觀察洞內(nèi)漏漿、漏水及繼續(xù)垮塌情況。

4 施工效果

(1)為了檢查實(shí)施效果，旋噴施工完畢后，對(duì)所加固區(qū)域沿隧道中線、拱腰位置各取兩處進(jìn)行鉆孔取芯檢查，從取芯芯樣看，漿液與泥漿拌合均勻且較密實(shí)，說明注漿效果較好。

(2)洞內(nèi)開挖支護(hù)時(shí)，能清晰看到旋噴注漿固結(jié)體，整體穩(wěn)定性較好。同時(shí)通過加密埋設(shè)拱頂沉降及凈空水平收斂觀測(cè)點(diǎn)，并及時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)記錄，并對(duì)每天拱頂沉降及凈空水平收斂進(jìn)行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，拱頂日沉降量最大5 mm、最小1 mm，累計(jì)沉降量最大68 mm、最小53 mm，水平位移日收斂最大3 mm、最小0 mm，累計(jì)水平收斂最大27 mm、最小17 mm。同時(shí)在通過該段期間及后期，拱頂沉降及凈空水平收斂并沒有出現(xiàn)隨時(shí)間急劇增長(zhǎng)現(xiàn)象，且整體最終均逐漸趨于穩(wěn)定，說明整體支護(hù)效果達(dá)到預(yù)期目的。

5 結(jié)語

(1)觀音嶺隧道出口左線施工順利通過流泥砂地層含水段證明，采用地表高壓旋噴注漿加固地層，使洞內(nèi)開挖輪廓線外一定范圍內(nèi)的松散含水泥砂體得以充分固結(jié)，阻止其流動(dòng)，提高了整體承載力。同時(shí)洞內(nèi)采用預(yù)留核心土環(huán)形開挖并加強(qiáng)超前及初期支護(hù)，有效地防止了松散流砂體出現(xiàn)流塌及漏頂，說明該措施是成功的，施工方案也是可行的。

(2)對(duì)隧道進(jìn)行地表高壓旋噴注漿加固，在很大程度上取決于工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及注漿的目的。通過高壓注漿，將漿液材料壓入地層中，同時(shí)通過攪拌，對(duì)松散流沙體進(jìn)行充填—擠密—固結(jié)，改善地層物理力學(xué)性能，提高地層圍巖承載力及整體性。特別是通過高壓注漿，使?jié){液與流塑體攪拌固結(jié)，堵塞了地層中的縫隙，減小了注漿區(qū)地層的滲透系數(shù)及隧道開挖后的滲水量，為隧道洞身安全、順利施工創(chuàng)造了條件。

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