高衛(wèi)衛(wèi)

摘 要：以阿爾及利亞55km鐵路甘塔斯長(zhǎng)大隧道出口高地應(yīng)力膨脹性泥灰?guī)r地質(zhì)斷層帶為背景，針對(duì)在掘進(jìn)施工中出現(xiàn)的掌子面突泥、涌水、坍塌等現(xiàn)場(chǎng)情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工方法，通過(guò)小導(dǎo)管預(yù)加固穩(wěn)定固結(jié)松散體及加強(qiáng)初期支護(hù)，通過(guò)玻璃纖維錨桿注漿加固掌子面的辦法避免二次事故，恢復(fù)正常開挖，順利穿過(guò)不良地質(zhì)斷層帶，施工安全得到保證，遭遇相類似圍巖及事故治理時(shí)具有較好的借鑒和適用性。

關(guān)鍵詞：涌水突泥 注漿加固 玻璃纖維錨桿 隧道施工

中圖分類號(hào)：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（a）-0085-03

隧道施工的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到地質(zhì)變化及斷層地段，伴隨著地下水豐富，自然形成的溶腔，在施工的過(guò)程中出現(xiàn)涌水、突泥，給正常開挖造成諸多困難，在治理過(guò)程中稍有不慎又極易引發(fā)二次災(zāi)害，帶來(lái)極大的安全隱患，還造成成本、工期的損失。因此，在出現(xiàn)涌水、突泥等不良地質(zhì)災(zāi)害后，要確保治理方案安全、可靠，盡快恢復(fù)正常開挖，以期順利穿過(guò)不良地質(zhì)段。本文將結(jié)合阿爾及利亞甘塔斯隧道的特點(diǎn)及涌水、突泥過(guò)程來(lái)討論施工方法及治理措施。

1 工程概況

甘塔斯隧道是阿爾及利亞首都阿爾及爾至奧蘭鐵路55km復(fù)線改造項(xiàng)目的重難點(diǎn)工程，亦是全線控制性工程，雙洞單線，左洞長(zhǎng)7335m，右洞長(zhǎng)7346m，是阿國(guó)家公路、鐵路、水利各類工程最長(zhǎng)的隧道，也是中國(guó)鐵建股司乃至中國(guó)鐵路行業(yè)在國(guó)外中標(biāo)的“設(shè)計(jì)+施工”最長(zhǎng)的鐵路隧道。

隧道圍巖以具膨脹性的泥灰?guī)r、頁(yè)巖等軟巖為主，項(xiàng)目地處阿爾卑斯褶皺帶，地應(yīng)力大，極易造成圍巖的塑性變形，隧道工程地質(zhì)條件總體較差[1]。

甘塔斯隧道出口開挖至V1K108+300時(shí)遭遇地質(zhì)斷層帶，地下水豐富，不斷出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，采用RMR分級(jí)確定掌子面為Ⅴ級(jí)圍巖，強(qiáng)膨脹性泥灰?guī)r為主并夾雜砂巖，由于泥灰?guī)r遇水結(jié)合的作用造成未開挖巖體承載力降低，失穩(wěn)，使后方已完成支護(hù)的段落亦出現(xiàn)大的變形。

在施工至V1K108+270.4時(shí)，出現(xiàn)大規(guī)模的涌水、突泥，迫使掌子面停滯，經(jīng)過(guò)分析研究，在做好超前鉆孔排水的同時(shí)，采用玻璃纖維錨桿配合小導(dǎo)管注漿加固，分臺(tái)階開挖的方式順利穿越該不良地質(zhì)段，恢復(fù)了正常掘進(jìn)。

2 涌水突泥過(guò)程

根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息，V1K108+270-260范圍為地質(zhì)變化帶，形成斷層且含水量大。2016年2月15日，甘塔斯隧道出口左洞在施工至V1K108+270.4，掌子面采用玻璃纖維錨桿加固過(guò)程中，鉆進(jìn)至7m（V1K108+263.4）時(shí)，發(fā)生小規(guī)模涌水、涌泥，涌水、涌泥沿鉆孔排出，涌水約為20m3/h，涌泥約為6m3/h，立即對(duì)掌子面噴射混凝土加固，開挖臨時(shí)排水設(shè)施引排涌泥涌水。

2016年2月18日，涌泥量突然加大，引發(fā)了掌子面滑塌，涌出土石方大約600m3，涌出約60m遠(yuǎn)，泥水在掌子面和后方橫通道間淤積，現(xiàn)場(chǎng)照片如圖1、圖2所示。

3 治理措施

3.1 排水清淤

采用多臺(tái)抽水泵同時(shí)抽排積水，接入布設(shè)的排水管道內(nèi)，排至后方已施工二襯段落中央水溝內(nèi)排出洞外，清除道路淤泥并重新?lián)Q填干渣，恢復(fù)道路距掌子面15m處。

3.2 超前排水

在洞壁側(cè)面斜向前施工排水孔引排掌子面前方地下水，采用由意大利CASAGRAND公司生產(chǎn)的全液壓多C6鉆機(jī)鉆孔，鉆孔深度25m，鉆孔直徑150mm，成孔后插入φ114鋼管作為排水管，管壁按梅花形方式布置滲水孔，為防止?jié)B水孔被淤泥堵塞，鋼管外側(cè)包裹土工布。

3.3 注漿加固松散體

加固涌泥松散土體，確保掌子面前方穩(wěn)定：松散土體內(nèi)借助機(jī)械插入長(zhǎng)度6～8m的φ42mm小導(dǎo)管，導(dǎo)管頂部焊接鋼筋，用以固定鋼筋網(wǎng)片，土體表面采用厚度為5～10cm噴射混凝土進(jìn)行封閉，導(dǎo)管端部焊接止?jié){板及注漿管，采用雙液注漿泵加壓注水泥漿液，通過(guò)滲透擴(kuò)散，使水泥漿液填充土體孔隙，并固結(jié)土體，漿液采用普通Portland水泥拌制，單液漿比例為W∶C=1∶1.2（如圖3所示）。

3.4 加強(qiáng)支護(hù)

對(duì)掌子面處支護(hù)部分（V1K108+275-270.4）施工φ42mm徑向小導(dǎo)管，進(jìn)行注漿加固，徑向加固范圍為開挖輪廓線外4m，小導(dǎo)管長(zhǎng)度6m，環(huán)向間距40cm，采用YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，孔徑≥50mm，人工安裝導(dǎo)管。

根據(jù)收斂量測(cè)數(shù)據(jù)顯示掌子面后方已閉合初期支護(hù)段落變形速率加快，部分區(qū)域出現(xiàn)砼開裂現(xiàn)象，為避免安全事故及后期變形加劇出現(xiàn)侵限換拱，對(duì)開裂段（V1K108+285-275）進(jìn)行加固，施工第二層格柵拱架。格柵拱架主筋采用FeE500φ20鋼筋，噴射砼厚度20cm，施工時(shí)采用逆做法，先施工仰拱，后安裝上中導(dǎo)。

3.5 掌子面加固

松散體加固及初期支護(hù)加強(qiáng)完成后，采用超前鉆孔探測(cè)前方塌體范圍及圍巖情況，同時(shí)檢測(cè)導(dǎo)管注漿效果。

鉆孔時(shí)記錄成孔及巖體情況，發(fā)現(xiàn)小導(dǎo)管注漿起到了一定固結(jié)效果，但掌子面前方0～6m范圍內(nèi)塌方體仍較為松散，充斥泥、水，但9m以后圍巖好轉(zhuǎn)，含水量減少。通過(guò)分析總結(jié)認(rèn)為此次突泥現(xiàn)象正是由于在掌子面前方6～9m處為地質(zhì)斷層帶，存在自然形成的大體積溶腔，溶腔內(nèi)被大量積水及經(jīng)水作用后的膨脹性泥灰?guī)r填充，壓力極大，受降雨影響水量不斷得到補(bǔ)充，當(dāng)掌子面前方6m的土體難以承受此巨大的壓力時(shí)，擠塌掌子面前0～6m巖體，溶腔位于拱腰以上部位。

為避免恢復(fù)開挖后，隨著掌子面掘進(jìn)發(fā)生二次事故，在做好鉆孔排泥、排水的同時(shí)，決定用玻璃纖維錨桿注漿對(duì)隧道掌子面正前方繼續(xù)進(jìn)行加固，主要利用桿體的抗拉強(qiáng)度高、抗剪強(qiáng)度低、易挖除的特點(diǎn)，通過(guò)錨桿的錨固和注漿的作用將前方巖體形成一個(gè)整體，抑制其變形，提高抗側(cè)滑能力[2-5]。在已封閉的掌子面上，將孔位標(biāo)示清楚，掌子面玻璃纖維錨桿呈梅花形布置，間距1.0×1.0m，單根長(zhǎng)12m。同樣采用C6鉆機(jī)從上至下分層鉆孔，鉆進(jìn)過(guò)程保證鉆桿與隧道縱軸向一致，錨桿采用定位器固定，人工安裝，分段預(yù)留注漿管，避免成孔后塌孔無(wú)法保證注漿質(zhì)量，即在錨桿11m、9m、6m、3m處均安裝注漿管，利用扎絲將注漿管與錨桿捆扎牢固，當(dāng)塌體（0～6m處）松散難以成孔時(shí)，插入鋼管輔助，在注漿前將其撥出。endprint

4 開挖施工

涌泥松散體及掌子面加固完成后，恢復(fù)隧道掘進(jìn)，為確保隧道施工安全，減少一次開挖面積，開挖方式改用超短三臺(tái)階法。拱頂仍采用φ42mm超前小導(dǎo)管注漿預(yù)加固，環(huán)向間距30cm，初期支護(hù)采用HEB220型鋼拱架，間距0.8m/榀，預(yù)留變形量20cm，拱架間采用Φ25mm縱向連接筋加固，環(huán)向間距1m，每次開挖進(jìn)尺0.8m并觀察掌子面情況。

若遇拱頂?shù)魤K、坍塌需及時(shí)處理，若是小區(qū)域坍塌，采用掛網(wǎng)、噴射砼逐層回填密實(shí)。若出現(xiàn)較大面積的塌方體，對(duì)圍巖初噴穩(wěn)定后，先安裝拱架，預(yù)埋泵送管及排氣管，待初支噴射砼完成達(dá)到一定強(qiáng)度后，泵送噴射砼進(jìn)行回填密實(shí)。

5 施工注意事項(xiàng)

（1）施工中堅(jiān)持地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，采取超前水平鉆孔的方式并在鉆孔過(guò)程中詳細(xì)記錄鉆進(jìn)及鉆渣變化情況，探明前方地質(zhì)狀況。

（2）出現(xiàn)滲水、涌水時(shí)，宜排不宜堵，利用超前鉆孔的方式進(jìn)行排水，提前降低掌子面前方水壓，同時(shí)、對(duì)已完成的初期支護(hù)段落及時(shí)做徑向排水孔，避免初期支護(hù)破壞。

（3）注漿材料要求滿足質(zhì)量要求，注漿必須飽滿密實(shí)，保證注漿質(zhì)量和效果，注漿加固后，對(duì)加固范圍進(jìn)行鉆孔取樣驗(yàn)證注漿效果，當(dāng)漿液滲透性不良時(shí)補(bǔ)充注漿[6]。

（4）“勤量測(cè)”，按照有關(guān)規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定的要求，對(duì)圍巖和支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，堅(jiān)持日常、正確、有效，每天及時(shí)完成數(shù)據(jù)采集及分析，判斷支護(hù)變化情況及治理措施有效性，必要時(shí)及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)及方案[7]。

6 結(jié)語(yǔ)

阿爾及利亞甘塔斯隧道出口地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，巖溶發(fā)育、地應(yīng)力高、膨脹性強(qiáng)，發(fā)生V1K108+270涌水、突泥、坍塌災(zāi)害后，制定了排水泄壓、注漿加固、掌子面玻璃纖維錨桿加固等治理措施，穩(wěn)中求勝，確保了施工安全，避免了次生事故，順利恢復(fù)掘進(jìn)并通過(guò)該斷層、溶腔不良地質(zhì)段，取得了良好效果。

參考文獻(xiàn)

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[7] 候希承.渝懷鐵路黃草隧道變形測(cè)試及分析[J].鐵道建筑 技術(shù)，2005（4）：54-57.endprint