青云山隧道出口左线局部涌水突泥处理方案研究

2018-01-24方仁应

价值工程 2018年5期

关键词：断层

方仁应

摘要：青云山隧道是具有多种不良地质的特长深埋公路隧道，出口段施工过程中遇到断层发生了涌水、突泥灾害，造成了坍塌事故。通过对灾害产生的原因及坍塌进行分析研究采取了一系列行之有效的处理措施，快速的完成了突泥及坍塌段的施工。

Abstract： Qingyunshan tunnel is a deep buried highway tunnel with many kinds of unfavorable geological features. During the construction of the exit section， there was a gushing disaster and a muddy outage resulting in a collapse accident. Through a series of effective measures to analyze the causes and collapses caused by the disasters， the construction of mud slips and collapsed sections has been completed rapidly.

关键词：断层；坍塌；涌水突泥

Key words： fault；collapse；gushing mud

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）05-0145-02

1 工程概况

青云山隧道位于广东省韶关市翁源县及河源市连平县分水岭青云山山脉，进口位于翁源县李洞村，出口位于隆街镇松岭乡象湖村，设计为分离式隧道，洞室净空14.75×5.0m，起讫桩号左线ZK344+710～ZK350+610，长5900m呈132°方向展布；左线进洞口设计标高351.4m、出洞口设计标高388.8mm；隧道最大埋深约808m，属特长深埋隧道。

1.1 地形地貌

青云山隧道位于中低山地貌区，区内最高标高在K348+310，高1217.1m，最低标高在隧道右线进口，349.2m，相对高差867.9m。隧道走向与山脊走向近于垂直。隧道进口端山坡坡度较缓，自然坡度一般25°～30°；出口端山坡坡度较陡，自然坡度一般35°～40°；隧道洞身坡度较陡，一般30°～50°。植被发育，水土保持较好。

1.2 地质构造

隧道区大地构造部位处于赣闽隆起区和粤桂湘赣褶皱带的接界处，地质构造复杂。雷公顶复式背斜为隧道区主体褶皱，也是区内最大褶皱，总体构造形迹展布方向为北北东向。

1.3 水文地质条件

1.3.1 地表水

區内地表水系发育，隧道进口端和出口端两侧均发育山间小溪沟，溪沟均与线路近于平行，常年有大量水流，由分水岭向进出口两侧坡脚汇入山间小溪流，地表水主要为大气降水形成的地表面流，地表径流条件较好，隧道进、出口位于斜坡中部，分布标高较高，但汇水面积大，水量多；另外隧道区基岩裂隙水沿坡脚渗出汇集于山间沟谷。

1.3.2 地下水

该隧道地下水为表层残坡积、崩坡积碎石土中的孔隙水及基岩风化带内的裂隙水，水量大小受空隙率、裂隙发育程度及季节变化影响，补给来源主要为大气降水下渗补给，由于洞身较长，穿越地层时代较多，各岩性差异风化较明显，且由于隧址区褶皱较发育，不同类型的结构面发育，具较强的透水性，地表水顺各结构面渗入地下，成为丰富的地下水水源，使得隧道区地下水较为发育，丰富的地下水将影响隧道的施工，施工时要注意排水、预防涌水。

隧道区基岩多为相对隔水层，水量较贫乏，地下水对隧道施工影响不大；但由于受地层不整合接触带、褶皱以及强烈风化的影响，局部形成透水带，在隧道施工时可能产生涌水；地下水对隧道施工具不利的影响，隧道水文地质条件较复杂。

1.4 技术标准

隧道路面按双向六车道设置，设计行车速度为100km/h，隧道洞室净空为14.75m×5.0m。

2 局部突泥涌水揭示及地质补勘情况

2.1 局部突泥的揭示

青云山隧道出口左线掌子面ZK348+424，埋深776米，原设计围岩为中～微风化砂岩、石英砂岩夹砾岩、砂质页岩和泥岩，呈互层或夹层状产出，岩质整体性脆，层面与裂隙较发育，结合一般，岩体较完整，围岩较稳定；地下水为基岩裂隙水，大气降水补给，水量较丰富，季节性变幅不大。本段围岩等级为III级，衬砌类型为S-IIIb。

2017年3月30日凌晨2点左右，青云山隧道出口左线掌子面掘进至ZK348+424，掌子面右侧围岩主要为小于10cm的沙砾石夹泥沙，少量的强风化黄褐色砂岩，无自稳能力，拱部呈淋雨状，由于掌子面围岩无自稳能力，在地下水的作用下，迅速失稳并坍塌，并且将已施做好的超前小导管全部压坏，已施工完成的ZK348+432-ZK348+424段初支拱顶及右侧拱腰处局部拉裂。左侧为中～微风化砂岩，节理裂隙较发育。

2.2 局部突泥涌水的对现场施工造成的影响

①使掌子面稳定性变差，拱顶和掌子面极易发生坍塌；

②使喷砼强度降低、喷射混凝土与围岩粘结性变差；

③使锚杆、锁脚锚杆拉拔力降低；

④地下水位下沉会使地层产生压密下沉，也会对地表面结构物产生有害的影响。地下水位降低因比地表面下沉的范围广，不仅在隧道周边，甚至离开数百米的位置，在粘性土的场合，也会产生压密下沉；

⑤地下水位降低造成井户枯竭、地表明水减少，地表生态破坏。对当地居民正常的生活、生产用水造成影响。

2.3 局部突泥的原因分析

掌子面右侧围岩主要为小于10cm的沙砾石夹泥沙，少量的强风化黄褐色砂岩，块碎状碎裂结构，无自稳能力，拱部呈淋雨状，由于掌子面围岩无自稳能力在地下水的作用下，易坍塌、掉块及滑动。endprint

2.4 地质分析及补勘

采用劳雷地质雷达（型号：SIR-4000型主机/100MHz屏蔽天线），结合超前地质探孔对ZK348+424掌子面进行补勘。得出结论：ZK348+424～ZK348+404范围内围岩主要以全～强风化砂岩及砂质页岩，节理裂隙发育，围岩自稳性极差。易坍塌、掉块及滑动。地下水发育。

经业主、设计、监理、施工单位四方代表现场踏勘后，判定围岩等级为Ⅴ级。为确保隧道施工安全，初定处理方案如下：

3 处理方案

3.1 初期支护

①对上台阶施工完成的初支段ZK348+432-ZK348+424，采用I18工字钢钢拱架临时支撑，纵向间距1.0m，每榀钢架拱脚处补打两根Φ42*4mm注浆锁脚锚管，长度3.5米，每榀4根。加强已完成的初支稳定性。

②对已完成初支段ZK348+432-ZK348+424段共8m，进行径向注浆加固。注浆花管采用Φ42*4mm热轧无缝钢管，单根长4.5m，环向间距100cm，纵向间距100cm，梅花形布置。注浆材料采用双液浆（水玻璃體积占水泥浆液体积5%），水灰比1：1。注浆量以现场实际发生量为准。

③ZK348+424～ZK348+404段支护参数由原设计Ⅲb调整为Ⅴa加强。

1）超前支护采用双层超强小导管支护（上层采用Φ50超前小导管，L=6m，环向间距40cm，每环49根；下层采用Φ50超前小导管，L=4.5m，环向间距40cm，每环49根）。注浆材料采用双液浆（水玻璃体积占水泥浆液体积5%），水灰比1：1。注浆量以现场实际发生量为准。2）加大初支预留沉降量，沉降量由原设计的5cm扩大为35cm，防止初支下沉侵占二次衬砌净空。3）用Φ42*4mm热轧无缝钢管代替原设计系统锚杆，参照广东省仁化（湘粤界）至新罗公路两阶段施工图设计TJ14标（K341+920～K351+570）第五册第三分册图STJ14-5（2）-7-8进行径向注浆加固。注浆量以现场实际发生量为准。4）钢支撑采用I22b工字钢，间距50cm。C25喷射混凝土厚度26cm。5）中下台阶增设临时仰拱，钢架采用I22b工字钢，间距50cm。初支仰拱厚度30cm。6）Φ42注浆锁脚锚管由原设计每个拱脚2根增加到4根，长度由原设计3.5m加长到4m，每榀钢架设置24根。

3.2 二次衬砌

加快二衬，仰拱施工进度，尽可能的缩小安全步距。

衬砌厚度由原设计60cm调整为75cm。

4 施工注意事项

①在施工时，在“以堵为主，限量排放”的总体指导原则下，做到“五先五后”，分别为：先分类，后治理；先探测，后封堵；先引排，后注浆；先加固，后减（止）水；先试验，后施工。

②施工时加强超前地质预报，把超前地质预报纳入施工工序管理，建立完善的超前地质预报系统。

③按照要求布置沉降观测点，根据《公路隧道监控量测技术规程》及设计要求，设置沉降观测点，及时观测分析数据，反馈信息指导施工。

④突泥涌水段施工完成后及时施工中、下台阶、仰拱、二次衬砌，尽快封闭成环，确保施工的安全。

⑤加强对涌水的实时监控。监测内容包括：各涌水点的水温、水量、水压、水质（有无侵蚀性，是否还有有害气体）与同位素化学，各涌突水点位置、地层岩性、裂隙与岩溶发育特征等。

参考文献：

[1]孙健.隧道施工中涌水突泥处理技术[J].企业技术开发，2010（03）.

[2]杨晓君，程波，禹富偲.复杂岩溶隧道涌水突泥处理技术[J].市政技术，2012（S1）.