乔尔马扎克隧道K5+310段塌方处置技术

方案

鉴于目前坍塌部位渐趋稳定，暂未发现有较大石块掉落的情况，决定塌方处进行处理，处理方案着重解决超前支护参数、初期支护参数、永久支护参数、塌腔处理、防排水、开挖方式、安全保证措施等问题。

（1）初期支护和二次衬砌加固方案：根据目前的塌方情况，该段落超前及初期支护参数暂时确定为初期支护采用I18国标工字钢做型钢拱架，拱架间距50cm，超前小导管、锁脚锚杆按V级围岩设计，实施视具体情况调整，拱架连接钢筋环向间距50cm，钢筋网片采用双层铺设，喷射砼厚度施工按Ⅴ级浅埋段设计厚度施工。为了提高围岩强度，在拱腰处选用径向小导管注浆加固围岩，其小导管的环向和纵向间距均取50cm进行布置并将小导管与拱架焊接。

（2）隧道上方塌腔处理方案：开挖前先对掌子面和周边围岩以及塌腔围岩进行素喷砼，素喷厚度3cm～4cm。拱顶塌腔采用部分充填，其目的是为了抵抗拱顶掉落的石块产生冲击力而破坏永久性支护结构。在塌腔与初期支护间填充厚度为1.5m～2.0m（距拱顶）的混凝土，详见图4.8。先在拱顶初期支护两侧预埋砼输送泵管（或PVC管），泵管长度分别为：1.0m；1.5m；2.0m，每根相同长度的泵管视情况可放置3～6根，并交替布置。其中顶端高于初期支护拱顶200cm以上，支立拱架时预先将泵管选择适当位置架好。开挖支护完成进尺3米左右时，在初期支护端头采用石棉瓦、钢筋网片、喷射砼等进行封端，形成挡头模。完成后，通过预埋的输送泵管浇注拱顶覆盖砼，砼标号C20。通过预埋管给塌方空腔吹沙，其目的是为了缓冲由拱顶掉落的石块产生的冲击力以致于破坏永久性支护结构。吹沙高度为1.0m左右，现场若无沙料可用喷浆料代替。其布置方式和布置时间与塌腔处注混凝土的操作方法基本一致，如图2所示。总之，隧道进口塌方段处理应严格按照上述方案循环实施，直到安全通过该塌方段。

2.2 防排水的处理

防排水处理要解决涌水处理、对原设计排水系统进行适当调整以及施工排水问题。

（1）对出现涌水的处理：根据现场围岩产状和遇水即软的特点，对此处涌水重点采用引排的方式将其引排至中心排水沟等永久排水系统内排出。首先，将预埋于初期支护中的输送泵管在完成浇注拱顶覆盖砼后，将泵管中的砼及时用钢钎清空，清空后做为涌水流出至二衬砼外永久排水系统的通道，防止拱顶积水。其次，在塌方处理至涌水点处时网片外侧安放并固定好Ф100mmHPDE环向排水管，每侧放置3根直至拱脚处，然后再喷射砼至初支完成，使涌水点处的水经上述管道引排至洞身两侧拱脚处并与永久性排水系统连接。

（2）永久排水系统：因塌方处涌水情况长期存在，原排水系统引排能力将加大处理，具体方案为：环向排水管间每隔2.0m并列铺设2环，选用Ф300mm硬塑波纹管作为横向排水管，每5m设置一道，纵向排水管采用2根原设计管道并列铺设，防水板等防水系统按原设计铺设。

（3）施工排水处理：施工期间，加强作业面处的排水，备好排水设施，配备22KW泥浆泵5台，保证有足够的备用抽水设备，出故障后能及时更换补充，使排水不间断，以防排水间断后大量积水浸泡更大范围的围岩，导致围岩迅速发生解体、松散、剥落，以至发生次生塌方。安排专人利用排水设施设24小时不间断抽排。

2.3施工监控量测

塌方处理期间，对拱顶下沉、两侧拱腰处工字钢收敛加强量测，对喷射砼面加强观察，对出现的喷射砼面剥落、裂缝等发展变化情况及时掌握。判断围岩变化，若变化超限时，及时补打径向小导管以加固围岩，防止围岩变形收敛超过规范要求。

2.4 后续施工情况及处理方案

为保证施工的安全和结构的可靠性，在维持原方案不变的情况下，进一步对掌子面前方围岩进行加固与防护处理，具体施工措施如下：

1）对掌子面和临空面进行喷射混凝土封闭，并打孔进行排水作业，用潜水泵将洞内水尽快排出，以防对下台阶围岩过度的侵泡产生严重后果。

2）对于施工过程中的防护和支护，综合考虑目前的状况，建议采取以下两种之一方案进行防护、支护处理。

（1）采用φ42mm、长为6米的注浆小导管进尺超前支护，管中插入φ22mm的螺纹筋并注混凝土，将小导管的后端焊接锚固在拱架上，前端伸向掌子面，拱架间距为0.5米，将20mm×20mm的φ8网片挂在小导管背后，然后进行喷射混凝土施工，同时降低上台阶的开挖高度，适当缩短隧道开挖长度，这样的循环施工直至完全通过该段不良地质段。图3为注浆小导管施工示意图。

（2）首先，在最靠近掌子面的初期支护下在安装一到两榀钢拱架，拱架的断面尺寸应小于施工图提供的尺寸参数，并对该拱架进行锁脚处理；接着在拱部120o范围内，采用φ108mm、长为30米的无缝钢管，利用管棚机打入前方的围岩中，管棚后端与钢拱架焊接，拱架间距为0.5米，管背后挂φ8的20mm×20mm的网片，然后进行喷射混凝土施工，并通过管棚向前方围岩注水泥砂浆，浆液比例为1：1。最后，进行超前注浆小导管预支护施工，同时降低上台阶的开挖高度，适当缩短隧道开挖长度。直到成功通过该不良地质段一直使用此循环施工。

3. 处治效果及建议

到2012年7月13日，塔中公路一期乔尔马克扎克隧道进口段K5+310～ K5+335里程段掌子面塌方己处理至K5+318里程，初期支护参数采用I18国标工字钢，拱架间距80cm，系统锚杆与C25喷射砼联合支护，按V级围岩设计施工，二次衬砌及仰拱按Ⅳ级施工。隧道塌方段的处置施工效果表明，在隧道的塌方处治中，处理方案着重解决超前支护参数、初期支护参数、永久支护参数、塌腔处理、防排水、开挖方式、安全保证措施等问题。乔尔马扎克隧道2010年9月开工建设，2013年6月竣工交验，隧道施工取得了良好的效果。

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