新峡口坝隧道突泥灾害原因及对策分析

范勇强

（中铁十八局集团第三工程有限公司，河北 涿州072750）

岩溶是地表水及地下水对可溶性岩层经过化学溶解下的产物，其形态上表现为漏斗、溶沟、洼地和溶洞等［1－2］。随着我国经济建设的快速发展，在岩溶地区隧道施工过程中会碰到各种地质灾害，其中突泥灾害最常见，若处治不当，会严重危及施工人员的生命安全，同时严重影响施工进程［3］。

1 新峡口坝隧道LDK0＋580处突泥灾害发生情况

三南铁路新峡口坝隧道位于重庆市万盛区境内，隧道所在区域属丘陵及峰林地貌，岩性复杂，岩溶发育，山体坡度低缓段及坡脚局部被黏土及石灰岩块石覆盖，大部分地段基岩裸露良好，基岩为泥盆系中统（D2）石灰岩，岩性复杂且岩溶发育。该隧道进口里程为LDK0＋081.579（与峡口坝隧道进口合修，其对应里程为LDK0＋081.579～DK20＋710），出口里程为LDK3＋043，中心里程LDK1＋562.29，全长2961.42 m，最大埋深263 m。2013年6月11日19∶00在隧道LDK0＋580进行初期支护施工，首先发现掌子面有少量渗水，随后发现大约有直径2c m的水流向外涌同时伴随少量虚渣掉下，接着第1榀拱架开始变形并出现裂缝，而已经锚喷好的部位也有少量喷浆料掉落，最后有2榀拱架严重变形，同时有大量泥石向外突出并将台车及施工的装载机淹没。截止2013年6月18日，掌子面向洞口掩埋45 m（至YK79＋987），突泥物为软～硬塑状黏性土夹杂少量石块，突泥量大约为3000 m3。

2 突泥灾害原因分析

2.1 地质作用

在隧道LDK0＋580处出露的覆盖层可知，地表为第四系可塑黏土土层覆盖，其下部基岩为灰岩，褶皱较明显，拱顶围岩破碎且有黏性土充填，岩层结构受地质构造作用而遭受破坏。在隧道开挖后，由于采取的超前支护及喷锚支护不足造成拱架变形，最终导致突泥灾害的发生。

2.2 溶蚀作用

隧道LDK0＋580处突泥地表段处于山体的洼地，汇水面积很大，石灰岩在水的作用下产生溶蚀，导致岩溶十分发育，在水的作用下溶腔填充物的容重不断增加，使得隔离围岩不堪重负，从而造成突泥灾害。

2.3 开挖和爆破作用

由于隧道施工采用全断面开挖方式，容易造成临空面较大，而爆破会造成围岩裂隙进一步加大，从而改变原有的水系运动，加速了填充物的循环，当其压力超过临界支护力时导致支护变形，最终发生突泥灾害。

3 突泥灾害综合处治措施

3.1 止浆墙的设计及施工

为了避免机械震动导致二次突泥灾害的发生，应在LDK0＋570～LDK0＋573处施做止浆墙，其厚度为3 m。首先，对隧道LDK0＋555～LDK0＋558处突泥体用碎石或砂袋进行加固、填筑，施做一个作业平台，设置为3台阶对掌子面形成反压作业，由此支撑住突泥体，并喷射25c m厚的C20混凝土对沙袋及掌子面进行封闭，起到止水、止浆作用（见图1）。然后，采用R25 N迈式注浆钻进锚杆注浆，单根长度5 m，锚杆间距1.2 m×1.2 m，采用梅花形布置。采用劈裂注浆，最大注浆压力3.0 MPa，单根锚杆注浆量1.7 m3。此外，注浆前应进行现场试验，以确定最终的注浆参数。

图1 砂袋挡墙及止浆墙的设计图

3.2 换拱处治

在LDK0＋574～LDK0＋580处，由于初期支护向洞内变形严重，侵界达15c m，经研究决定更换初期支护，主要措施如下：①沿着隧道开挖线环向布设∅42c m×4c m小导管，以便对已支护的工字钢拱架进行注浆加固，小导管长4.5 m，环向间距为40c m。②凿槽嵌拱。根据现场实际情况，在注浆达到一定强度后，对侵入段的拱顶进行凿槽，用20B的工字钢进行支护，再用长3.5 m的锁脚锚杆左右交叉地对拱架拱脚进行固定。③拆拱支护。逐环拆除原来侵入的工字钢拱架，对侵入支护进行凿除，再用20B的工字钢拱架在该位置进行支护，最后对各榀工字钢用Ⅰ22钢筋纵向连接，连接筋的环向间距为100c m，采用∅8钢筋网片。④锚喷，即用喷射混凝土（厚25c m）覆盖钢筋网。

3.3 开挖与支护

1）开挖 为了保证下部开挖突泥体时溶腔内突泥的稳定，开挖前，需要在隧道拱顶外缘沿隧道纵向方向施做超前大管棚及超前小导管，并将两者焊接在工字钢支护上以增加围岩钢拱架整体的稳定性。严格遵循 “弱爆破、短进尺、勤量测、强支护、快闭合”的原则，采取 “三台阶”法进行开挖施工［4］，其中第1个台阶的高度为2.5 m，并预留核心土。开挖一环后马上支护一环，达到成环条件后即时进行闭合。随后对拱底进行触探，如果拱底围岩承载力达不到要求，则应对其进行处置，具体方法如下：设置∅42c m×4c m、长4.5 m、间距为50c m×50c m的导管并注浆固结围岩。为保证拱底不冒出泥浆，在开挖的时候预留3～5c m作为止浆带。此外，在开挖结束后应对拱底进行固结处理。

2）支护 采用I20a工字钢进行支护，纵向间距为50c m并封闭成环，挂∅8钢筋网片（＠20c m×20c m），喷射26c m厚的C25早强混凝土，在钢拱架拱角处应用枕木或工字钢垫起。此外，在每个开挖断面上加强监控量测，每个断面分别在拱角、拱腰上设置收敛变形观测点，在拱顶上设置沉降变形观测点，以便随时进行监测。

4 处治效果

从2013年9月25日至2013年12月25日对突泥处治段进行量测，持续时间90d。分析量测数据，发现水平周边收敛变形和拱顶沉降变形较大的时期是突泥体进行注浆加固和初期支护刚完成的时候，其中前8d的水平周边收敛变形较大（最大日变形速率为0.76 mm／d），16d后水平周边收敛进入稳定期，水平周边收敛累计为8 mm。前13d内拱顶沉降变形较大（最大日变形速率为1 mm／d），35d后拱顶沉降变形进入稳定期，拱顶沉降变形累计为16 mm。突泥处治段水平周边收敛变形和拱顶沉降变形较小，说明设计的处治方案是可行的。

5 结语

在岩溶地区进行隧道施工过程中容易发生岩溶突泥地质灾害，及时预防和处治突泥灾害具有重要意义。在发生突泥地质灾害时，首先要求作业人员马上撤离并对突泥体进行实时监控，待突泥体稳定后，应对其进行详细勘察以获得可靠的地质及水文资料。然后，根据地质及水文资料制定合理处治方案。在对突泥段掘进时，应严格按照处治方案进行施工，发现异常时应立即停止掘进并查明情况，在采取有效防范措施清除事故隐患后方能恢复施工。只有这样，才能确保岩溶地区进行隧道施工的安全。

［1］曹笑颦 .盛洪卿隧道岩溶影响研究 ［D］.武汉：华中科技大学，2006.

［2］叶英 .岩溶隧道施工超前地质预报方法研究 ［D］.北京：北京交通大学，2006.

［3］范波 .垫邻高速公路铜锣山隧道岩溶地段施工技术研究 ［D］.西安：长安大学，2008.

［4］刘招伟，张民庆，王树仁 .岩溶隧道灾变预测与处治技术 ［M］.北京：科学技术出版社，2007.