铁路软弱围岩隧道塌方处治施工技术

王 磊

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

0 引言

大量工程案例表明，铁路隧道塌方是极为频发的问题，进行处治时难度较大。处治路隧道塌方施工过程中存在诸多不可预见的风险，若无合适的处治方法，将会引发更为严重的事故。有必要探讨出一套高效可行的塌方处治方法，实现塌方处治的安全性与经济性。

1 工程概况

涉及铁路隧道总长953 m，区域周边的地表处出现了不同程度的冲沟陷穴现象，最大高差达到83 m，总体偏压现象较为严重。发生塌方事故后，相关人员随即赶赴现场进行勘察，发现塌方大多集中在DK60 km+753 m区段。工程人员还发现了隧道存在变形侵限现象，产生的下沉量达到40 cm。勘察结果表明，该铁路隧道出现了塌方处治所涉及的各类问题，整体稳定性较差，且塌方区域表现为第三系粉质黏土特性，因此具有微量的膨胀特性。

2 总体原则

处治塌方事故施工过程中，应尽可能降低次生灾害，在最大程度上控制塌方量，所选取的工艺方法应具有足够的可靠性。基于以上原则，工程人员对塌方周边50 m区域进行了密切监测，以所得到的结果为基础，对围岩变形情况做出判断，从而展开相关的施工指导工作，确保施工过程具有足够的安全性[1]。

3 隧道塌方处治

根据对塌方段的分析可知，塌方大多发生在浅埋以及偏压区段内，所对应的最小深埋为19.84 m，同时，隧道左侧区域为明显的深切冲沟，地层整体稳定性较差。对洞内土体进行检测可知，含水量已经达到22%，可以发现下导区域出现了一定规模的地下水渗出现象，所开挖出的土体表现为泥状塑性特征，在外界的影响下极容易出现滑落问题。此外，围岩应力较大，受此影响隧道初支出现了开裂，由此进一步引发洞内坍塌，现场情况见图1。

3.1 洞外地表处理

对于DK60 km+753 m-DK60 km+851 m区段，工程人员对其进行了偏压卸载处理，由此降低对隧道的压力，实际卸载高度达到37 m。以所出现的裂缝为基础，向其右侧延展30 m，作为卸载宽度。基于1∶1的选择进行刷坡，但考虑到线路左侧沟存在一定程度的渗水问题，因此在沟底区域设置一道盲沟，从而起到控制沟底积水的作用。在进行盲沟施工时，从DK60km+650m作为起点进行施工，以卸载段的长度为参考，由此确定出合适的盲沟长度。需要对盲沟地表处进行换填处理，所得到的沙砾石深度应达到50 cm，宽度以5 m为宜。在此基础上进行碾压作业，施工后所得到的地面标高不可超过周围地面线。在结束换填碾压作业后，应随即进行盲沟施作，所得到的宽度为4 m，深度以1.2 m为宜，而后利用土工布进行覆盖养护处理。注意盲沟换填材料规格，所使用砾石粒径应达到15 cm及其以上，同时应具有高度的透水性[2]。

图1 现场塌方情况

3.2 侵限段换拱施工

在对DK60 km+805 m-DK60 km+763 m区段进行施工时，严格控制好上台阶的填筑高度，其应与拱顶保持3m的距离为宜，利用机械设备进行压实处理。对于DK60 km+805 m-DK60 km+780 m区段而言，需要将其设置为坡道形状，在起作用下可以提升材料运送的便捷性，确保材料可以顺利运输至上台阶处，此外还需要使用I20工字钢搭建临时仰拱，由此增强上台阶的稳定性。以DK60 km+771 m为起点进行管棚施工，相比普通断面，经换拱施工后所得到的高度与宽度均大80 cm。在施工中应密切关注区段内的地表与拱顶沉降现象，具体内容可见图2。当结束临时仰拱施工作业后，应随即施工一定数量的径向锚管，基于梅花型的原则进行布置，所得到的长度以5 m为宜，将彼此之间的环向间距控制为1 m。若初支结构出现了侵陷现象，此时应以爆破的方式将其拆除，换拱材料以I25a工字钢为宜[3]。

在对拱架进行拆换作业时，单次施工数量以1榀为宜，严格遵循由下至上的顺序进行，以单个分节为单位将其视为一个完整的作业单元。在进行初支施工时，所得到的厚度以32 cm为宜，严格遵循大里程优先的顺序进行换拱处理，单次换拱长度达到8 m时便需要随即展开衬砌施工，在此基础上再进行二衬施工，严格控制单次仰拱开挖长度，本工程中应控制在3 m范围内。考虑到DK60 km+805 m-DK60 km+736 m区段围岩具有较强的松散特性，加之围岩所承受的压力较大，因此宜采用衬砌紧跟的施工方式，由此提升施工安全性。当结束下台阶初支作业后，应随即进行仰拱施工，将单次仰拱开挖深度严格控制在2 m范围内。需要注意的是，在进行换拱施工时应预留一定的沉降量，所得到的二衬砼厚度以60 cm为宜，所使用的钢筋规格以A25 mm为宜，各个钢筋之间的间距应控制在20 cm水平。在进行换拱初支过程中，需要使用到C25网喷砼，其施工厚度应为32 cm，单个网格均为边长20 cm的方形状，上下台阶均需要设置锁脚锚管[4]。

图2 拱顶沉降监测

3.3 DK60 km+763 m-DK60 km+753 m塌体段施工

经过换拱施工后将会得到一定规模的土料，因此可以在此基础上搭建出管棚操作平台，将所得到的平台与拱顶保持3 m的距离，将其与大里程之间的区段设置为坡道形式，此外还需要进行压实处理，确保工作面具有足够的稳定性。

关于洞身部分的管棚规格有：所使用的材料外径为108 mm，其厚度以6 mm为宜，在施工过程中将环向间距控制为40 cm水平，所得到的长度为30 m，在进行纵向搭接时应将搭接长度控制为3 m，此外外插角应介于1°～3°。在对地表部分进行回填封闭处理时，所使用的材料为三七灰土。当结束上述作业后，便可以进行洞内开挖施工，单次开挖以一榀为宜，所得到的钢拱架应设置相应的锁脚小导管，规格为6根4 m长。在进行一次衬砌施工时，所得到的厚度应达到70 cm，所使用的环向钢筋规格应为A25 mm，彼此之间的间距应控制在20 cm水平；此外，纵向钢筋规格应为A16 mm，彼此之间的间距应控制在25 cm水平。在施工过程中应对地表与围岩进行密切监测，由此明确二者的变形情况。基于提升塌体工后稳定性的目的，应在其前段位置使用型号为I25的工字钢进行支护处理[5]。

3.4 反压回填稳定塌方掌子面

要想全面做好塌方处理工作，就必须确保塌体掌子面具有足够的稳定性。对此，工程中应采用回填土反压的施工方式，在机械化的推动下可以确保工程人员时刻处于安全的施工环境中。引入一定数量的自卸车，以高效化的方式将土石方运输至指定的掌子面，在此基础上使用挖掘机进行整形，最终形成1∶2的坡道。

4 结束语

探讨隧道塌方段处治工作，分析涉及到的工艺方法。具体来说，在软弱围岩环境下进行施工时，应对现场塌方环境做以深度分析，做好初支以及衬砌等多方面工作，施工过程中频繁对地表以及围岩的变形情况进行监测，由此全面推动铁路隧道塌方处治工作的发展。