黄土隧道塌方处理施工技术

2021-01-09魏健

黑龙江交通科技 2021年9期

魏健

(甘肃顺达路桥建设有限公司，甘肃兰州 730000)

1 工程概况

某黄土隧道出口端右洞右导坑施工至掌子面桩号K101+464，其他导坑掌子面桩号见下图，累计进尺102 m。换拱施工至K101+494断面，完成拱顶段工字钢拆除工作后，现场施工人员开始凿除右导拱腰部分工字钢，此时拱顶部分开始出现掉渣，随后塌方工况不断加剧，持续约10多分钟，最终塌方贯通至地表，导致隧道右洞地表出现塌坑，塌坑尺寸约16 m×16 m×6 m，且周围发现5条裂缝，另有2条老裂缝，初步估算此次塌方量约1 500 m3。

2 隧道深孔注浆方案

2.1 深孔注浆

(1)注浆加固和止水帷幕孔注浆

注浆加固和止水帷幕孔注浆的加固范围为K162+450～+515，共计348个孔。位置为隧道两侧，在距离隧道边墙外1.0 m处设第一排，向外0.5 m间距设置第二排，两排钻孔纵向沿线路方向间距均为0.75 m，两排注浆孔呈梅花状布置。

(2)注浆加固一区

本加固区位置为隧道右线YK162+450～+464，除注浆加固和止水帷幕孔以外，孔横向间距为1.5 m，沿线路走向纵向间距为1.5 m，呈梅花状布置，共计208孔。

(3)注浆加固二区

本加固区位置为隧道右线YK162+464～+478，除注浆加固和止水帷幕孔以外，孔横向间距为1.5 m，沿线路走向纵向间距为1.5 m，呈梅花状布置，共计210孔。

(4)注浆加固三区

本加固区位置为隧道右线K162+478～+489.5、K162+492.5～+515，除注浆加固和止水帷幕孔以外，孔横向间距为1.0 m，沿线路走向纵向间距为1.5 m，呈梅花状布置，共计719孔。

(5)注浆加固四区

本加固区位置为隧道右线K162+489.5～+492.5，除注浆加固和止水帷幕孔以外，孔横向间距为1.0 m，沿线路走向纵向间距为1.5 m，呈梅花状布置，共计87孔。

2.2 地表排水

施工期间设置一条环向排水沟，该排水沟根据现场地形修筑，以确保地表排水畅通。待地表注浆完成并整平场地后，完善地表排水、截水体系，以防止地表水下渗。地表水沟采取截水沟尺寸为0.6 m×0.6 m，长约300 m，采用M7.5浆砌片石砌筑。

2.3 施工便道

由于洞顶地形较为复杂、植被发育，需要修筑施工便道，便道以清表浮土、场地平整、压实为主，便道宽约6 m，长约1 000 m。

2.4 地表绿化

施工阶段由于开辟施工便道和施工场地，对地表植被破坏严重。施工完成后，需进行地表复绿，复绿面积约5 556 m2。

3 地表注浆工程工艺

3.1 钻孔工艺

本工程采用地质钻和潜孔钻两种成功工艺。其中地质钻采用跟管钻进或水泥浆护壁的钻孔方法，在强风化破碎岩层中采用二次成孔的方法；潜孔钻采用二次成孔的方法钻孔。

注浆孔深度30～50 m，孔深大，钻孔终孔直径φ108，开孔直径根据具体孔深确定。钻孔深度应根据钻孔位置和洞体位置，精确计算，并在现场测量严格控制。

3.2 钢花管加工

控制注浆段在孔底注浆区。采用直径为76 mm，壁厚为6 mm的无缝钢管进行注浆，注浆孔分布在钢管的四周，并且在管顶6 cm下的位置布置直径为8 mm的孔眼，并且采用专业的胶带进行密封。钢管的外壁采用钢丝进行除锈，确保钢管的清洁，满足与水泥的粘结力。并且采用直径60 mm，壁厚为4.5 mm的钢管套人到直径76 mm的钢管中，在连接处进行焊接。

(2)常压注浆段在孔底注浆区以上至孔顶，采用Φ50 mm×4.5 mm的普通钢管，钢管连接采用Φ60×4.5 mm的无缝钢管套接，将Φ50插入Φ60 mm内，环缝处焊接，接头钢管长度120 mm。控制注浆段与常用注浆段采用采用Φ60×4.5 mm的钢管套接，环缝处焊接。

(3)底部及顶部加工。对于钢管的底部，采用厚度为5 mm的钢板进行焊接，确保焊接后的密实度。在顶部对称焊接两个直径为14 mm的螺母。

(4)钢管对中。为了确保钢管的位置居中，应该确保密封胶带不被损坏，并且间隔2～3 m 的位置安装一个对中架，方便对中。

3.3 注浆工艺

注浆顺序遵循2个原则：一是，“先外后里”的原则，即从注浆区外圈钻孔开始，逐排向里推进；二是，“跳孔注浆”的原则，即隔2孔注浆1孔的原则。严禁在洞顶某一区集中注浆。

(1)一次常压注浆

①制浆。采用水泥配置水泥浆，对于水灰比应该控制在0.45～0.5之间，采用搅拌设备对其进行充分的搅拌，搅拌充分并过滤后倒入到泥浆池中，并且还要对其进行搅动，避免沉淀离析。

②注浆。注浆塑料管应该固定在钢管内，与钢管一起进入到孔中，并且深入到孔底。从孔底向上反复压浆，将孔底的水或泥浆压出来，至孔口返出正常的水泥浆液。注浆设备采用灌浆泵，从注浆泵到孔口用内径φ20 mm的高压液压软管输送浆液。注意控制流量，防止堵塞管路。

③注浆量及注浆压力。一次注浆为常压，当孔口返出正常浆液时即停止，如果出现浆液凝固收缩回落到孔口以下，要及时粘土填平。

一次常压注浆原则上注满为止，若出现不能注满等异常情况，以设计注浆量为上限，超过设计注浆量即停止注浆。现场出现注浆异常等现象应及时向现场技术员反映情况。

(2)二次劈裂注浆

①配合比。二次注浆水灰比为0.7～0.9，现场拌制应过秤计量，准确配比。

②注浆量和注浆压力。二次注浆采用间歇式注浆，一般一孔分4～5次完成注浆。注浆压力0.5～3 MPa(管口)。二次劈裂注浆时原则上注满为止，若不能注满，采用间歇注浆的方式，最终总量超过设计注浆量的3倍即停止注浆。现场出现注浆异常等现象应及时向现场技术员反映情况。

③注浆时间。二次注浆为劈裂注浆，采用间歇式注浆，间歇时间为2～4 h，当注浆孔填满浆液或不易进浆时停止注浆。由于深部水泥浆体凝固时间较慢，应尽量加大注浆间隔时间，一次注浆后间隔12～24 h进行二次注浆。

(3)注浆参数

根据试验结果：一次常压注浆水泥∶水(质量比)=1∶(0.45～0.5)，压力0.3～0.5 MPa，每孔的注浆量为钻孔体积的2～3倍。二次劈裂注浆水泥∶水=1∶(0.6～0.8)，终压2～3 MPa，每延米平均浆液量约为0.25～0.3 m3，由于注浆段地层岩性复杂，最终发生注浆量以现场确认为准。一、二次注浆间隔时间、注浆压力、注浆量，特别是控制注浆的操作方法需根据现场具体情况综合确定。