阿拉坦隧道左线出口涌砂塌方处理技术

2011-02-24滕力国

电大理工 2011年3期

滕力国

沈阳驰通公路工程监理公司（沈阳 110000 ）

1 工程概况

阿拉坦隧道是通霍（通辽—霍林河）国道一级公路的控制性工程，为上下分离式四车道高速公路特长隧道，全长1.55 km。穿越阿拉坦，地形陡峻山缓沟深属中山峡谷地貌，具有强烈的剥蚀切割作用，左线洞口段受断裂带影响严重。最大埋深35 m，主要以强风化凝灰岩为主，呈碎石状松散结构，稳定性差，易坍塌。

2 现场塌方情况

隧道自正洞掘进以来，开挖后围岩稳定性差，拱部常有掉块，周壁常伴有局部滑落，给施工造成了很大难度。在上台阶掘进至 136 m处时，拱部出现大面积掉块，且掉块逐渐扩大，现场立即采取在岩面上初喷混凝土封闭掌子面及轮廓面，但实施效果不理想，随喷随掉，掉块进一步扩大，并影响到超前支护上部的砂土状岩体失去下部约束，发生了塌方涌砂。碴体堆满了整个掌子面，堆碴长度达9 m，拱部小导管在失去前端支承后全部被压弯变形，上一循环已支护完毕出现了下沉变形，初期支护的网片被拉开，喷射混凝土表面出现不同程度的开裂及掉块，此时塌方仍处于不稳定状态，遂组织施工人员撤离掌子面，待塌方体稳定后再处理，由于组织及时，未出现安全事故。

从现场塌体情况分析，认为造成塌方的主要原因是强风化花岗岩已全风化成砂粘土，粒径0～5 mm，这种围岩的凝聚力主要靠岩体间的摩擦力，而该岩层呈颗粒状，结构松散，极为破碎，在失去必要的约束力后岩层间几乎无凝聚力，整体稳定性极差，很难自成拱，围岩松驰带不断扩大，致使自开挖轮廓面至超前支护界面掉落，掌子面增大了临空面，破坏了掌子面的稳定，已松驰的岩体在掌子面滑塌后拱部松散体流空涌出。

3 处理方案

经过仔细研究，综合考虑各种因素，决定采取以下处理方案，如见图1所示。

(1)对塌方碴体用喷射10 cm厚混凝土全部封闭以维护坍体的暂时稳定，同时按1.0 m×1.0 m梅花型分布垂直碴体面打设φ42×3.5 mm×1.0 m小导管并注浆，加固碴体（碴体靠边墙部位不易固结，以便边墙开挖施工），以稳定和支撑掌子面，为处理塌方提供工作平台。

(2)对初期支护已变形的段落进行加固，采用垂直拱部打入两排注浆小导管，间距 0.5 m×0.5 m梅花型布置，注水泥水玻璃浆液，防止坍塌进一步扩大。

(3)在坍塌区沿垂直方向打入注浆小导管，注水泥水玻璃浆液，注浆压力 1～1.5 MPa，小导管长度大于4 m，保证松散体全部固结。

(4)在塌方区沿掌子面方向打入注浆小导管作为超前预支护，布设间距0.4 m×0.4 m(纵×环)，布设2排，小导管长度6 m，注水泥—水玻璃浆液。其中第一排以不侵入开挖轮廓线角度越小越好,第二排以 10～25°的仰角打入，环向间距0.4m。小导管的布设为拱部 120°范围内。顺序为由两侧向拱顶间隔注浆，注浆压力控制在0.5～1.0 MPa。

图 1 处理方案示意图(上台阶)

(5)待注浆结束8 h后，采用侧壁小导坑中间留核心土开挖，先开挖一侧，完成初期支护后再开挖另一侧并支护，开挖长度为每循环0.4 m，具体支护参数为：安设 I18工字钢，纵向间距0.4 m，拱架之间采用φ22钢筋纵向连接，环向间距0.5 m；打设φ25中空注浆锚杆并注浆，锚杆长度3 m，纵向×环向间距0.4 m×1 m；布设双层φ8钢筋网，喷设26 cmC20混凝土，分2～3次完成。在安装拱架时，拱部高程比设计高程抬高10 cm，以防止施工中发生沉降而引起侵界。边墙完成后最后开挖核心土，如见图2所示。