摘要 文章圍繞東河2號隧道突泥處治施工技術(shù)展開深入探討：概述了隧道突泥現(xiàn)象的成因及其對隧道施工安全和進(jìn)度的影響；介紹了突泥處治施工技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括采用掌子面反壓填筑施工形成大核心土，對塌腔進(jìn)行徑向注漿填充加固，運(yùn)用三臺階預(yù)留核心土法等施工工藝；總結(jié)了東河2號隧道突泥處治施工技術(shù)的實(shí)施效果和經(jīng)驗(yàn)，旨在為類似工程提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 隧道突泥；掌子面反壓；注漿加固；三臺階開挖

中圖分類號 U455.49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0064-03

0 引言

高速公路隧道施工建設(shè)過程中經(jīng)常會(huì)遭遇斷層破碎帶、松軟圍巖或富水構(gòu)造等復(fù)雜的水文地質(zhì)環(huán)境的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成圍巖變形、侵蝕甚至坍塌、突水突泥等地質(zhì)災(zāi)害[1-3]，嚴(yán)重危害公路隧道施工建設(shè)的質(zhì)量安全。處治上述問題常用的方法有帷幕注漿加固法、超前管棚及徑向小導(dǎo)管注漿法、水平旋噴樁注漿法等。該文通過對東河2號隧道K36+433處突泥原因的分析，細(xì)致地闡述了突泥災(zāi)害的處治措施，期望給類似工程提供借鑒。

1 工程概況

東河2號隧道區(qū)域構(gòu)造位于四川盆地西北部的龍門山推覆構(gòu)造帶之大水閘推覆體南東，屬龍門山斷裂帶中段，地質(zhì)構(gòu)造作用強(qiáng)烈。

隧道位于綿竹市清平鄉(xiāng)滴水巖段，進(jìn)口位于東河右岸山體，設(shè)計(jì)起點(diǎn)樁號K35+740，出口位于清水河左岸山體，設(shè)計(jì)終點(diǎn)樁號K37+130，隧道線形彎曲，進(jìn)口軸線方向262"，出口方向210"，隧道全長1 390 m，最大埋深216 m，凈空9 m×5 m，縱坡2.95％，設(shè)計(jì)Ⅵ圍巖490 m，Ⅲ圍巖900 m，綿竹端洞門為倒削竹式，茂縣端為端墻式。

2 突泥基本情況

2020年4月1日上午8時(shí)許，東河2號隧道開挖至掌子面K36+440時(shí)，發(fā)現(xiàn)拱頂圍巖極為松散，且出現(xiàn)大量坍塌掉塊，塌方圍巖以粒徑較小的砂礫石為主，發(fā)現(xiàn)隧道掌子面拱頂及拱腰處坍塌較為嚴(yán)重，垮塌范圍寬約9 m，高4 m。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，東河2號隧道K36+440處理深約100 m，地表為沖溝地貌，該段圍巖為白云巖，巖石呈裂隙塊狀結(jié)構(gòu)，巖體破碎，呈塊狀及碎裂狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。

為保證東河2號隧道在松散體段施工安全及質(zhì)量安全，將K36+440～K36+430段初期支護(hù)類型由原設(shè)計(jì)S4a變?yōu)镮20工字鋼，間距0.5 m，增設(shè)雙層小導(dǎo)管，采用三臺階短進(jìn)尺開挖法施工，施工前采用洞外棄渣將掌子面回填嚴(yán)實(shí)，每循環(huán)進(jìn)尺不得超過1.0 m，及時(shí)支護(hù)，及時(shí)封閉掌子面裸露圍巖，拱頂處空腔采用噴射混凝土進(jìn)行填充。

2020年4月7日9時(shí)許，東河2號隧道上臺階開挖至K36+433掌子面時(shí)，拱頂出現(xiàn)突泥，以黃泥、小石子為主，并出現(xiàn)股狀水。

3 突泥處治方案

從東河2號隧道開挖過程中的漸變塌方及揭露地質(zhì)情況初步判斷，該段為斷層破碎帶，構(gòu)造裂隙水為靜壓水，沒有大的補(bǔ)給來源，初判不會(huì)有大的裂隙水涌出；從坍塌形態(tài)分析，垮塌部位可能是架空性空腔，不是溶洞。經(jīng)研究決定采用施工工藝——反壓護(hù)拱（回填掌子面）→臨時(shí)支撐→塌腔處理→超前鉆孔地質(zhì)→超前支護(hù)→隧道開挖→初期支護(hù)→仰拱施工→二次襯砌，進(jìn)行處治。

3.1 掌子面反壓

3.1.1 洞內(nèi)淤泥的初步清理

先清除洞內(nèi)部分淤泥，清除淤泥時(shí)，同時(shí)疏通洞內(nèi)排水溝，使水流暢通，集中水流。

3.1.2 掌子面反壓填筑施工

為防止涌水突泥再次發(fā)生將掌子面后淤泥推動(dòng)，造成人員傷亡事故，采用洞外運(yùn)輸硬質(zhì)洞渣對掌子面進(jìn)行反壓，形成大核心土，掌子面拱頂處反壓厚度大于或者等于3 m，反壓坡比為1∶1，反壓在掌子面拱頂下方3 m處設(shè)置一道反壓的平臺，平臺寬度2 m，用于施工人員通行及操作機(jī)械設(shè)備，平臺四周設(shè)置防護(hù)欄桿，欄桿高度不得低于1.5 m，欄桿采用Ф42鋼管作為立柱和縱向連接，反壓掌子面拱頂處空隙采用麻袋內(nèi)裝洞渣回填，回填厚度大于或者等于3 m，確保掌子面全封閉。

3.1.3 反壓坡面施工

反壓完成后對坡面進(jìn)行錨噴處理，掛鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片按S4a支護(hù)類型鋼筋網(wǎng)片設(shè)計(jì)圖紙施工，坡面噴厚度12 cm噴射混凝土。以上施工完成后在坡腳處施作泄水孔，確保反壓體內(nèi)積水被排出，安插泄水管伸入反壓體內(nèi)，管頭采用滲水土工布進(jìn)行包裹。

3.2 臨時(shí)支護(hù)

采用I20b工字鋼作已施工段初支的臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐制作按隧道內(nèi)S5b支護(hù)類型鋼架制作設(shè)計(jì)圖紙施工。臨時(shí)支撐基礎(chǔ)墊板采用厚度為2 cm，長60 cm×寬50 cm 的鋼板作為拱架基礎(chǔ)的墊板。

臨時(shí)支撐安裝間距1.5 m，緊貼已施工的初期支護(hù)上，臨時(shí)支撐在拱腰、拱腳增設(shè)Ф42鎖腳錨管，每處兩根，長度為3 m，錨管注漿。拱頂采用Ф22錨桿，錨桿長度3 m，錨桿施工按隧道洞內(nèi)系統(tǒng)錨桿施工圖紙施作，臨時(shí)支撐縱向連接鋼筋按S5b支護(hù)類型設(shè)計(jì)圖紙施工。

3.3 塌腔處理

3.3.1 K36+435～K36+451段塌腔處理

K36+435～K36+451段拱頂塌腔采用徑向注漿（雙液漿）進(jìn)行填充，漿液配比按隧道溶洞處治施工技術(shù)及配合比。注漿管道采用外徑42 mm，壁厚3.5 mm熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊上Ф6加筋箍，管壁四周鉆6 mm壓漿孔，但尾部1 m不設(shè)壓降孔，管長4.5 m。第一次注漿厚度為拱頂上方1 m，并在初期支護(hù)及二次襯砌上預(yù)留PVC管，在二襯施工完成后剩余塌腔采用C10混凝土回填。

3.3.2 K36+435～K36+433拱頂空腔處理

K36+435～K36+433涌泥發(fā)生部位為隧洞頂拱，說明隧道頂拱已經(jīng)形成較大空腔，在掌子面反壓護(hù)拱施工時(shí)在拱頂位置預(yù)留PVC管，前端注漿完成后再采用C20混凝土回填K36+435～K36+433拱頂空腔，第一次回填厚度為拱頂上方1 m，使洞身開挖前拱頂空腔形成一道硬殼，確保開挖中拱頂處不掉塊。在初期支護(hù)及二次襯砌上預(yù)留PVC管，二次襯砌施工完成后將剩余塌腔采用C10混凝土回填。

3.4 超前鉆孔地質(zhì)探測

在掌子面左、右兩側(cè)打超前探孔，長度30 m，采用Ф110孔徑鉆機(jī)鉆孔取芯，探測前方地質(zhì)情況，配合第三方檢測對掌子面進(jìn)行雷達(dá)掃描結(jié)合兩種檢測方式判斷掌子面前方地質(zhì)情況，鉆孔亦作為泄水孔使用。

3.5 超前支護(hù)

3.5.1 導(dǎo)向架的制作與安裝

在K36+436施作導(dǎo)向架，導(dǎo)向架采用I20b工字鋼，制作按S5b支護(hù)類型設(shè)計(jì)圖紙施工，并把兩榀導(dǎo)向架拼裝成鋼盒組成一個(gè)導(dǎo)向架，鋼盒連接采用25螺栓鉆孔連接和導(dǎo)向架頂部焊接，連接間距40 cm，連接兩榀導(dǎo)向架采用厚度為1 cm鋼板進(jìn)行搭接。

導(dǎo)向架基礎(chǔ)直接預(yù)埋至混凝土中，基礎(chǔ)采用C20混凝土，長40 cm×高40 cm×寬30 cm，導(dǎo)向架拱腳、拱腰設(shè)置每側(cè)4根鎖腳鋼管，長度4.5 m，導(dǎo)向架其他部分按S5a初期支護(hù)系統(tǒng)錨桿設(shè)計(jì)圖紙施工。

3.5.2 超前Ф108自進(jìn)式管棚施工

自進(jìn)式管棚布設(shè)在拱頂90～120°范圍之內(nèi)，間距20 cm，長度20 m，夾角10°。采用管棚機(jī)進(jìn)行鉆孔，由于掌子面前方圍巖差，為了確保不發(fā)生卡鉆、塌孔采用自進(jìn)式根管鉆，鉆孔采用隔孔鉆，每根超前管棚鉆孔及安裝完成后，在Ф108自進(jìn)式鋼管內(nèi)插入4根Ф22螺紋鋼筋籠加強(qiáng)超前支護(hù)受力，施工完成后對管棚注漿（單液漿）。

3.5.3 超前小導(dǎo)管施工

超前大管棚施工完成后，在大管棚之間增加環(huán)向Ф42超前小導(dǎo)管，長度4.5 m，超前小導(dǎo)管施工按S5a超前小導(dǎo)管設(shè)計(jì)圖紙施工。

3.6 隧道開挖

東河2號隧道施工嚴(yán)格按照管超前，嚴(yán)注漿，勤支護(hù)，弱爆破，勤測量的方針進(jìn)行施工，采用三臺階預(yù)留核心土掏槽法，每循環(huán)進(jìn)尺小于或等于0.5 m，預(yù)留變形量25 cm。

3.6.1 三臺階預(yù)留核心土法施工工藝

上部弧形導(dǎo)坑環(huán)向左側(cè)開挖，施作拱部初期支護(hù)，左側(cè)施工完成后進(jìn)行上部弧形導(dǎo)坑環(huán)向右側(cè)開挖，施作拱部初期支護(hù)；中、下臺階左右錯(cuò)開開挖，施作墻部初期支護(hù)；中心預(yù)留核心土開挖、隧道底部初期支護(hù)。每部開挖后要及時(shí)支護(hù)，隧道底部初期支護(hù)距掌子面30 m內(nèi)時(shí)施作仰拱，盡早封閉成環(huán)。

3.6.2 三臺階八步開挖法的施工工藝流程

三臺階八步開挖法施工工藝流程如圖1所示：

3.6.3 上臺階施工

隧道掌子面超前支護(hù)完成后，進(jìn)行掌子面的開挖，開挖高度為3.5 m，先進(jìn)行掏槽開挖左側(cè)，預(yù)留核心土，核心土長度4.5 m，寬度5 m，進(jìn)尺控制在0.5 m（1榀架），開挖完成后立即采用4 cm噴射混凝土封閉掌子面，避免開挖段圍巖裸露。

初噴完成后進(jìn)行立架，結(jié)合工字鋼、Φ22藥卷錨桿、鋼筋網(wǎng)、超前小導(dǎo)管迅速進(jìn)行初期支護(hù)，左側(cè)拱頂工字鋼臨時(shí)采用木方或者三角支撐，拱架鎖腳錨管采用Φ42鋼管，并注漿。拱架基礎(chǔ)墊板采用厚度為2 cm鋼板，長40 cm×寬40 cm，在左側(cè)支護(hù)完成后進(jìn)行上臺階右側(cè)開挖，開挖方法同左側(cè)。

3.6.4 中臺階施工

中臺階開挖高度3 m，上臺階開挖至少提前5 m后，左右錯(cuò)開2～3 m，在進(jìn)行掏槽開挖左側(cè)，預(yù)留核心土，核心土長度4.5 m，先進(jìn)行中臺階左側(cè)開挖，進(jìn)尺控制在0.5 m（1榀架），開挖完成后立即采用4 cm噴射混凝土封閉掌子面，避免開挖段圍巖裸露。

初噴完成后進(jìn)行立架，結(jié)合工字鋼、Φ22藥卷錨桿、鋼筋網(wǎng)、超前小導(dǎo)管迅速進(jìn)行初期支護(hù)，拱架鎖腳錨管采用Φ42鋼管，并注漿。拱架基礎(chǔ)墊板采用厚度為2 cm鋼板，長40 cm×寬40 cm，在左側(cè)支護(hù)完成后進(jìn)行上臺階右側(cè)開挖，開挖方法同左側(cè)。

3.6.5 下臺階施工

開挖高度2.16 m，中臺階開挖至少提前5 m后，進(jìn)行下臺階開挖，左右錯(cuò)開2～3 m，再進(jìn)行掏槽開挖左側(cè)，預(yù)留核心土，核心土長度4.5 m，先進(jìn)行下臺階左側(cè)開挖，進(jìn)尺控制在0.5 m（1榀架），開挖完成后立即采用4 cm噴射混凝土封閉掌子面，避免開挖段圍巖裸露。下臺階支護(hù)同上。

3.7 初期支護(hù)

三臺階八步開挖法的初期支護(hù)濕噴混凝土、鎖腳錨管、鋼筋網(wǎng)、Φ22縱向連接筋、墊腳鋼板和鋼架等組成，各部分聯(lián)合受力。初期支護(hù)應(yīng)在開挖后立即施作，以保護(hù)圍巖的自然承載力，其施工工藝流程如圖2所示。

初噴混凝土應(yīng)在開挖后立即進(jìn)行，以迅速穩(wěn)定開挖面并防止進(jìn)一步的巖石松動(dòng)或坍塌。在噴射前，使用高壓風(fēng)自上而下吹凈巖面。埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志釘，以便在噴射過程中監(jiān)控混凝土的厚度。工作面存在滴水或淋水現(xiàn)象，采用鉆孔埋管的方式做好引排水工作。對于大面積潮濕的巖面，采用黏結(jié)性強(qiáng)的混凝土，并通過添加外加劑、摻合劑等方式改善混凝土的性能。在特殊情況下，也可采用干噴形式快速封閉滲水巖面。

噴射作業(yè)應(yīng)分段分片一次進(jìn)行，從拱腳或墻腳自下而上進(jìn)行噴射。在噴射過程中，要避免上部噴射的回彈料虛掩拱（墻）腳。噴射作業(yè)應(yīng)首先找平凹洼部分，然后噴射凸出部分，使各部平順連接，形成一個(gè)完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)。噴頭與受噴面垂直，噴嘴口至受噴面的距離宜保持在1.0～2.0 m。在噴射過程中，噴頭沿水平方向以螺旋形畫圈移動(dòng)，以提高噴射的均勻性和效率。

除了噴射混凝土外，鋼拱架和鋼筋網(wǎng)的施工也是關(guān)鍵步驟。鋼拱架立好后應(yīng)及時(shí)施作錨桿。鋼筋網(wǎng)應(yīng)按照規(guī)定的網(wǎng)格尺寸和搭接長度進(jìn)行制作和連接，與錨桿、鋼架連接牢固，形成穩(wěn)定的支護(hù)體系。

3.8 仰拱與隧道二次襯砌施工

在下臺階開挖后，根據(jù)實(shí)際的進(jìn)尺情況決定仰拱的開挖時(shí)機(jī)。仰拱與掌子面之間的距離不得大于30 m。開挖每循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)控制在1 m，及時(shí)清除虛渣、雜物、泥漿和積水，立即初噴4 cm厚混凝土封閉巖面。安裝仰拱鋼架，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，及時(shí)閉合成環(huán)。

開挖采用全幅分段施工，上面鋪設(shè)仰拱棧橋，每循環(huán)開挖長度控制在1 m。仰拱每循環(huán)澆筑長度3 m，采用浮放模板支架成型?；炷翍?yīng)分段全幅澆筑，一次成型，不留縱向施工縫。

隧道二次襯砌（二襯）與掌子面的安全布距不得大于40 m。預(yù)留塌腔注漿孔，以便在后續(xù)施工中對可能出現(xiàn)的塌腔進(jìn)行注漿填充。施工完成后，對塌腔進(jìn)行填充混凝土處理，進(jìn)一步加固隧道結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論

東河2號隧道突泥處治施工技術(shù)在處理突泥事故中展現(xiàn)出了顯著的成效。該技術(shù)結(jié)合了地質(zhì)勘察、注漿加固、排水降壓以及襯砌加強(qiáng)等多種手段，有效地控制了突泥的進(jìn)一步發(fā)展，確保了隧道的施工安全。該技術(shù)在實(shí)施過程中注重現(xiàn)場監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道內(nèi)的變形、應(yīng)力以及滲流情況，及時(shí)調(diào)整施工方案和參數(shù)。為同類型項(xiàng)目施工提供一定參考價(jià)值。

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