某高速公路隧道涌泥处理分析

徐清政

摘 要：以广西某高速公路隧道为例，分析了隧道涌泥过程及其处理方案，并提出了10条处理经验，为高速公路隧道涌泥处理提供了借鉴。

关键词：高速公路;隧道施工;涌泥处理

中图分类号：U457.2 文献标识码：A

1 工程简介

广西某高速公路隧道位于广西凌云县境内，隧道穿越东西走向的山体。左线全长780 m;Ⅳ级围岩200 m，Ⅴ级围岩557 m，最大埋深约185 m;右线：全长785 m;Ⅳ级围岩200 m，Ⅴ级围岩560 m，最大埋深约192 m。隧道进出口及洞身山体植被发育。根据区域工程地质资料，隧址区位于东侧发育北东-南西走向的区域性断层F1，隧道所在山体北面发育一条次级断层F1-1，断层特征如下：

F1（更新-西屯断裂），属压扭性逆断裂。隧址区附近倾向南东东，倾角约68°，为二叠系、三叠系地层的天然分界。隧道进口端距离断层约240 m，出口端距离断层约30 m。

F1-1：地质资料显示为次级断层，与区域性断裂F1搭接，该断层倾向北西，倾角约60°。

两条断层自新生代以来未见有活动迹象。隧址区砂岩岩层产状为275°∠21°，岩层走向与隧道走向一致，巖层倾角较小，对隧道拱顶稳定性有影响。主要发育的节理有两组：65°∠65°、200°∠64°。

2 隧道施工

施工原计划从隧道出口端往进口端单向掘进，隧道采用新奥法设计施工。施工顺序：超前地质预报+监控量测-上台阶开挖-上台阶拱墙支护-下台阶开挖-下台阶边墙初期支护-仰拱开挖-仰拱施作-二次衬砌整体浇筑。

2.1 超前地质预报

采用地质雷达和地质罗盘，可以探测掌子面前方30 m的距离，雷达预报探测效果图，再进行软件分析，得出报告，必要时采用超前钻探。

2.2 隧道掘进及支护

（1）隧道的Ⅴ级围岩段采用环形开挖预留核心土法，局部断层破碎地段采用单侧壁导坑（CD法）施工，以机械开挖为主、控制爆破为辅的方式进行开挖，每循环掘进0.5 m～0.8 m（1榀钢拱架）。

（2）Ⅳ级围岩段采用台阶法开挖（当上台阶掌子面稳定性差时调整为预留核心土环形开挖），采用爆破掘进作业，每循环掘进2榀。

（3）超前支护：超前长管棚（Ⅴ级围岩洞口）;超前小导管（Ⅴ级围岩深埋段、破碎带段;Ⅳ级围岩浅埋段）;超前锚杆（洞内Ⅳ级围岩深埋段）。

（4）初期支护：中空注浆锚杆/药卷锚杆+工字钢或钢格栅拱架+钢筋网+C25喷射混凝土。

（5）二次衬砌：洞口段、V级围岩及IV级围岩软弱段采用钢筋砼，V级围岩二次衬砌距离掌子面50 m～60 m，IV级围岩60 m～100 m。下台阶开挖支护后及时施作仰拱，及时封闭成环。

3 隧道涌泥及方案制定

3.1 超前地质预报

隧道右洞开挖至K117+528，对掌子面前方30 m进行了超前地质预报。已开挖断面揭露围岩主要为中～强风化灰岩及粉质黏土;灰岩，灰色，岩质较硬，节理裂隙极发育，围岩破碎，呈薄层碎块状结构，岩层与岩层之间结合差，极易掉块、坍塌;掌子面岩溶发育，空腔由粉质黏土及孤石填充;综上所述，围岩自稳能力极差。

推测：前方30 m范围内围岩为中-强风化灰岩，岩体破碎;前方30 m范围内掌子面中部及左则围岩发育岩溶，空腔由黄色泥质填充物和孤石填充;围岩自稳能力差，发育裂隙水。

在隧道右洞K117+528～K117+498段，进行了超前地质预报，根据地质预报结果，建议如下：

（1）推测前方30 m范围内围岩破碎，拱顶极易掉块，建议开挖后及时支护，减少围岩暴露时间，避免拱顶掉块，或是产生较大变形，做好超前支护，酌情采用注浆，稳固围岩，再进行后续施工。

（2）推测前方30 m范围内围岩岩溶发育，岩溶空腔由黄色泥质填充物及孤石填充，建议施工时应密切注意掌子面情况，及时清理泥质填充物及孤石，对空腔注浆回填密实，确保施工安全。

（3）推测前方围岩发育裂隙水，建议做好防排水措施，避免浸泡拱脚;前方围岩易受冲刷、侵蚀，密切关注掌子面状态，谨防突水突泥。

3.2 涌泥段隧道支护形式

D25中空注浆锚杆L=3.5 m，间距0.5x1.2 m（纵×环）+I20b工字钢拱架，间距50 cm+φ8钢筋网+26 cmC25喷射混凝土+50 cm厚钢筋混凝土二衬。

3.3 隧道涌泥

右洞掌子面开挖至K117+525时，在掌子面拱顶靠外侧突发性涌出大量软泥，夹杂少量孤石，涌泥口半径范围在1.0 m～1.5 m范围内，总体涌泥量约2 000 m2。在使用挖掘机进行试探性的掏挖后，发现此处溶腔的体量很大;初步判断，应立即对涌泥口进行封闭处理。

3.4 原因分析

（1）隧道地质条件差，溶隙溶槽发育，溶腔填充物主要为土、入夹石、软泥等。

（2）梅雨季节，前段时间，连续的暴雨，导致隧道上方覆盖层在雨水的浸泡下，极为松散，大量地表水通过溶隙进入溶腔内，在隧道开挖后，导致涌泥的发生。

3.5 方案制定及处理过程

分三台阶环形开挖预留核心土法以及临时仰拱闭合成环方案：

（1）超前支护：涌泥口打设φ42*4 mm超前注浆小导管，小导管长4 m，并注水泥-水玻璃浆液进行加固。

（2）上台阶开挖、支护：超短进尺开挖上台阶，清掏涌泥口，每循环进尺长度约30 cm，同时，为防止开挖过大导致涌泥口爆出，在没有开挖至设计轮廓时就采用工字钢拱架进行支撑，预留排水管，并立即挂网、喷射混凝土进行封闭。

（3）施作临时仰拱：为保证已支撑初支钢拱架拱脚的稳定，并防止往前开挖时拱脚下沉，上台阶拱脚处施做临时仰拱，临时仰拱采用I20b工字钢拱架，并采用C30砼浇筑。

（4）继续超短进尺开挖、支护并施做临时仰拱直至涌泥口完全封闭。

（5）径向注浆加固：在涌泥区段打设φ42*4 mm徑向注浆小导管，小导管长4 m，并注水泥-水玻璃浆液进行加固。

（6）中台阶开挖、支护，每循环进尺1榀，拱脚落在坚实的地基上，如若地基软弱，及时施做临时仰拱。

（7）断面复测：采用断面仪对已支护的初支进行断面测量。

（8）拱架置换：对侵入初支界限的初支进行置换处理。

（9）下一循环超前地质探测、开挖、支护。

过程中对掌子面及后方的初支进行监控监测，并及时分析初支的沉降和收敛情况，沉降速率过大时，立即停止施工并撤离现场。

4 隧道涌泥处理经验总结

通过对此次溶洞涌泥的处理，总结如下：

（1）岩溶地区施工前应编制专项施工方案，包括应急预案、地质预报方案、监控量测方案。施工过程中实际与设计不符时，应及时调整，同时结合应急预案，提前做好技术、物资、机械的储备和应急演练。

（2）岩溶地区隧道施工前，应结合地勘资料，采取综合超前地质预报的手段，探清岩溶发育规模、溶洞分布、岩溶填充、地下水及其流向等情况，核实岩溶与隧道空间位置关系等。为达到以上目的，需要采取超前物探和超前钻孔探测等多种超前地质预报手段进行探测，为隧道施工提供依据，对隧道安全施工有影响的岩溶，还应制订施工初支方案。

（3）宜采用分部开挖，当溶洞出现在隧道一侧时，应先开挖该侧，待初期支护完成后，再开挖另一侧。

（4）严格控制开挖循环长度，炮眼钻孔宜多打眼、打浅眼。

（5）掌子面应有不少于5个加深探测炮孔，加深探测炮孔深度宜比装药炮孔深度深3 m以上。

（6）当岩溶地区施工遇到雨季时，应充分考虑地表水对溶洞的影响，实时观察洞内溶洞的出水情况，必要时暂停掘进。

（7）当涌泥发生后，应及时撤离人员和设备，值班人员根据情况远距离观察涌泥的位置、规模、速度、水量等，为后续处理提供参考。

（8）一般在岩溶位置施工的初期支护，可能会存在拱脚位置基础软弱，需对拱脚位置的锁脚进行加强、扩大拱脚措施加强对钢筋的支撑，必要时采用临时仰拱。

（9）加强加密监控量测，及时反馈监测结果，进行动态设计和动态施工，根据监测数据调整实际预留变形量，变形速率较大时，应暂停施工，分析原因并采用加固措施进行处理，直到变形速率得到有效控制。

（10）穿越岩溶软弱填充区，初支承受的压力较大时，应尽早闭合仰拱，及时施作二衬。

参考文献：

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[2]杨志刚，安文生.复杂地质条件下隧道突水突泥致灾机理研究[J].西南科技大学学报，2019.

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