宋家梁(小净距)隧道洞口浅埋段塌方处理

宋家梁(小净距)隧道洞口浅埋段塌方处理摘要：文章结合包茂高速公路安康毛坝段宋家梁隧道设计施工，小净距由于受地形地貌条件的限制，使小净距隧道不断增多，因而有必要探讨其施工方法。小净距隧道是指两相邻隧道最小净距宽度小于隧道开挖断面宽度的1.5倍。小净距隧道双洞的中间夹岩柱，其间距介于连拱隧道和分离式隧道之间。隧道浅埋暗挖法在公路隧道中的施工要点。首先分析了隧道开挖的工程地质条件、地下水对隧道主体结构的不利影响、地表注浆加固岩体的设计与施工。详细阐述了隧道进出口浅埋段施工应注意的事项及塌方后相应的处理措施。关键词：隧道浅埋段塌方管棚注浆加固中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：概况宋家梁隧道是包头至茂名国道主干线陕西境内安康至陕川界高速公路上的一座双向四车道分离式小净距隧道，也是陕西第一座小净距衩式隧道。位于秦岭大巴山区陕西省安康市紫阳县成，进口莅临汉江，设计时速80km/h。设计进口为030米段落小净距，净洞间距3.3米5.0米，渐变分离双洞，本段区间隧道全长左洞：908.7米（ZK248+819ZK249722.7），右洞852米（YK248+819YK249671）施工为进口段落对称开挖施工，围岩类别均为级（YK248+819ZK249879）60米段落，岩质级段为强风化千枚岩。两隧道之间长度30米岩柱采用钢筋预应力对拉加固。此段落隧道最大埋深40米，洞口段最小埋深22.35米。,采用复合式衬砌，按新奥法原理设计和施工。2.隧道进口浅埋段工程地质特征21地形地貌该隧道地形，地貌属典型的岭南秦巴山区，隧道所处区域地貌类型为丘陵地貌，进口位于山坡下部斜坡上，斜坡自然坡度为270。附近交通条件不便，。隧道左洞外侧为大的水蚀冲沟，造成此段地形偏压，隧道进口莅临汉江。汉江水平面距隧道进口设计标高垂直距离30m左右。洞顶正上方为地方车辆通道。22地层岩性从上至下依次是：种植土，层厚0.3m，褐灰色，较松散；碎石质土，灰黄色为主，稍密，碎石主要为强风化岩块，棱角状，大小不均，厚1.72.7m，其间主要充填松散细粒土；全风化砂质板岩，灰黄色、灰色，多数呈可塑硬塑土状，局部可见少数强风化硬块，厚3.311.8m；强风化砂千枚岩，黄灰色、灰色，岩体较破碎，岩芯多数呈碎块状，少数呈短柱状，岩石大倾角节理裂隙很发育，岩质较软遇水软化，厚10.030.5m。2.3水文地质场地地下水类型主要为松散层孔隙潜水和基岩裂隙潜水。覆盖层中的孔隙潜水主要赋存于碎石质土中，主要靠大气降水补给，碎石质土较松散，其透水性强，在平缓地段降水易渗入，但场地坡面较陡，降水大部分以面流的方式排泄，对地下水的补给较强；由于洞顶植被发育，岩体蕴含水源。隧道沿线路方向左，右洞两侧均有水蚀大冲沟，沟底距隧道线路中心标高约40米深。隧道围岩为破碎千枚岩，岩体节理发育，结构疏松，含水量较大。隧道施工中遇到的问题隧道从安康端向陕川界端掘进，先施工右洞。开工后，进展较为顺利。当隧道右洞掘进至YK248+829位置时，拱部突然坍塌，直至地表，在地表形成一个直径10m左右的坑。从规模上看，属于大型塌方。塌方部位出水量较大，积水较深，施工被迫中断。坍方段位于隧道进口6米处。进口端仰坡表面在右洞坍塌影响下也出现了小规模的滑落与牵引变形，洞顶覆盖层局部出现横向裂缝。裂缝横向贯通整个隧道左右洞顶，裂缝最宽70公分、最小25公分。4问题的原因与相应对策4.1进口端塌方的原因塌方是因开挖时，土压力等作用和地层出现临空面后的应力调整，在软弱围岩内产生裂缝或破坏，或者由于围岩内已有的层理和节理等松弛、剥离，使岩石和泥砂等大量塌落而造成的。该隧道进口端处于全风化地层，岩层结构松散，胶结性弱或无胶结，自稳性差。围岩强度低，刚性小，变形大。塌方部位埋深仅7m，岩层有一软弱结构面刚好和隧道轴线成小角度相交，加上施工时正值雨季，地表水下渗较快，加速软化了岩层间本来就比较脆弱的胶结面，造成塌方。4.2进口端塌方的处理目前，在松散岩层地段，防止塌方、处理塌方的主要措施有：改善地层方法：预注浆法、导管注浆法、水平搅拌桩法先护后挖方法：小导管法、小管棚和大管棚法、插板法封闭松散体方法：喷混凝土封闭、喷钢纤维混凝土封闭、插板法封闭疏水、排水针对前述塌方情况及围岩情况，我们提出了对该段的处理措施：首先用C20喷射混凝土封闭松散的塌渣，以免塌方范围进一步扩大；二是将塌方段前后中导洞支护加强，以免塌方影响前后段衬砌的稳定；三是插管将塌方段围岩内积水引出，加快排除掌子面附近积水；四是采用短管棚（此处采用9m长108*6的钢管）跨越塌穴后清除塌渣；五是对塌孔内壁进行喷混凝土、打锚杆、挂网等支护措施稳定塌孔后，将塌孔用浆砌片石回填；最后一步是对地表进行地表预注浆加固。最后一步也是最重要的一步，在进口这样一个岩层破裂、土质松散的斜坡面，由于水的下渗和施工的扰动，很容易引起坍塌。原设计考虑到这段的特殊性，采取了进口长管棚保护进洞和仰坡面锚喷防护的方法。由于地质情况的不可预料性，从施工过程中所呈现的情况来看，坡面防护还是不能满足小净距隧道这样大跨度断面对围岩的强度和刚度要求。考虑到隧道上覆岩层为碎石土，透水性强,容易坍塌,同时也给隧道营运过程水害防治产生较大难度，经过仔细的分析后，我们认为应采取有力措施来封堵水源和加固岩层。地表预注浆加固岩层能填充围岩内的裂隙和孔隙，降低地层的透水性并对隧道洞口滑塌体进行加强。针对该段的地质特征，采用地表预注浆加固措施能很好的克服不利地质因素。以下将结合本隧道出口仰坡面地表预注浆加固的工程实例从设计理念、注浆孔位布置、施工工艺等几方面来详细阐述地表预注浆加固这一技术措施的具体方案，希望能给未来的隧道施工提供参考，提高隧道施工水平和对地质灾害的迅速反应能力。设计方案5.1注浆加固设计地表注浆采用单液水泥浆，在往岩体中灌注水泥浆液时,由于灌浆压力,会使部分浆液以一定的扩散半径R,顺着岩土体的裂隙或孔隙渗透扩散,当钻孔间距布置合理时,会使各孔的注浆扩散范围相互搭接,形成网状胶质结构体(图1),从而大大地提高了岩土体的强度和刚度,使岩土体的Rb、C、值有明显提高。为保证较为理想的加固效果,小导管的布置间距应保证在注浆扩散范围内相互重叠，以免出现“盲区”。浆液扩散半径一般通过试验确定，在无试验资料时，可根据渗透系数来确定。本方案设计注浆孔呈梅花状布置，注浆导管采用808mm自钻式无缝钢花管，浆液扩散半径R=1.2m，孔距2.0m，排距,2.0m。图1地表预注浆加固示意图离注浆孔较远处设试验孔，用来做现场压注试验。根据太沙基提出的松散土体破