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摘要:以某I級鐵路雙線隧道為例，該隧道穿越上第三系富水粉細砂地層，因為粉細砂層成巖效果不理想，若遇水，就會變成流塑狀，并且其自穩性會被嚴重弱化，隧道施工的難度相對較大，并且有可能會出現塌方事故，導致塌方工作處理非常繁瑣，作業人員的人身安全難以得到有力的保障，為處理富水粉細砂層隧道塌方后砂層松散、流動性相對較強、塌方區域難以治理等相關問題，保證安全迅速經過塌方區段，結合項目特點，針對如何使用真空降水加雙層大管棚、小管棚以及雙側壁工藝，有效解決富水粉細砂層隧道塌方展開了詳盡的研究與分析，可為類似項目提供參考。

關鍵詞:富水粉細砂層;雙層大管棚;雙側壁法

1工程概況

某隧道3#斜井土區域正洞圍巖大致是第三系富水粉細砂層，歸屬于VI級圍巖。正洞中的出水量相對較大，每天的排水總量為900～1100m3;砂層緊密、純凈，部分摻雜有形狀各異的卵石與鈣質膠結塊。依照場地就粉細砂的現場樣本進行檢驗，檢測得到含泥量為5%～10%，孔隙比為22%～26%，孔隙比為0．36～0．4，其密度大致為2．63g/cm3，滲漏指數為10－3～10－4cm/s，水平以及縱向的滲透指數之間的差距相對較小，還沒有成巖，一有擾動就會立即變成較為松散的粉狀架構，在富水時呈現為流態，可以說是沒有任何自穩性能，容易出現溜塌的情況，進一步使隧道最初的支護出現形變、沉降，導致塌方情況發生。

2塌方原因分析及塌方影響范圍的確定

依照對場地的塌方過程的觀測以及對其各個區域進展狀況的整體研究，該次塌方主要是與圍巖自身的特點、結構組成有一定的關聯。隧道使用雙導洞超前法展開作業。DK5+485～+519區段隧道頂部、墻面的挖掘支護已經全部施工完畢，沒有發現有任何滲水的情況。在籌備作業的DK5+488～+491區段仰拱處，挖掘右側拱腳時發現有涌水涌砂的情況，最后造成塌方，塌方形成后隧道頂部大量出水［1］。依照塌方區段作業顯示的地質狀況能確立隧道右面墻腳外部2～3m留存有一個積水穴，頂部輪廓線3～5m處有10m左右寬的地下水暗流經過該區段。

3塌方段施工

3．1整體方案確定

依照場地的作業狀況，組織施工隊以及專家展開商討，最終確立了依照“先穩固、再解決、襯砌跟進、穩步實行”的作業要求，并使用“雙層大管棚加小導管超前灌漿”當作是超前支護，考慮到有效切合原雙導洞超前的作業形式，借助“雙側壁”分三臺階挖掘該區段塌方斷面及施工斷面(見圖2)。1)在對塌方結構碼砂袋反壓工作完成后，錨噴封閉滑塌面層并進行對應的注漿穩固工作。2)針對DK5+480～+486區段頂部展開徑向注漿穩固作業，在DK5+486．5區段大角度施作第1環大管棚，借助注漿回填的形式，對塌方造成的拱部空洞，針對該區域松散的塌體展開對應的穩定措施，其中第1環管棚可以發揮其錨固、穩定的功效。3)針對DK5+486．5～+489塌方區段，所選用的是雙側壁的形式，分臺階進行挖掘并同時進行灌漿穩固作業。4)在DK5+489區域進行第2環大管棚的裝配，讓大管棚一次性穿過塌方區域，充分發揮其超前支護以及其預加固的效用。5)借助超前管棚，使用雙側壁的形式按照順序挖掘更換DK5+489～+500區段變形較為嚴重的區域。6)按照對應的次序針對DK5+500～+515區段的侵限變形處展開對應的更換工作。7)同步展開回填作業及其對應的二次支護穩定作業。8)展開仰拱二次襯砌作業，完成有關的隧道施工工作。9)挖掘環節當中各個區域使用“真空輕型井點降水+集水坑集排水”的形式展開對應的排水工作。

3．2雙層大管棚施工

大管棚作業技術是在軟弱圍巖的隧道作業以及其塌方區段處理當中最為常見的一種較為傳統的作業手段，大管棚超前注漿預加固管理圍巖沉降性能相對較強，并且其對應的效益較為顯著［2］。1)施工準備。針對塌方區域展開碼砂袋反壓工作之后，就可以進行錨噴封閉滑塌面層并進行對應的注漿穩固作業，與此同時，針對DK5+480～+486區段最初支護背后展開相關的補注漿穩固工作;在DK5+485～486．5區段上斷層復原雙側壁支護系統，側壁以及其臨時仰拱使用I20b的工字鋼，每間隔0．5m配置1榀和正洞鋼架連接為一體，開展好對應的施工籌備工作。2)管棚施工工藝。依照粉細砂地面輕微的擾動就會松散成粉狀的特征，因為塌體中央有少部分的卵石，因此，成孔作業的難度相對較大，選取跟管鉆入技術施作管棚，把套管及其鉆桿一同下鉆到其中，成孔作業完成之后再將其取出，頂入到管棚當中，最終拔出外套管體。3)管棚鉆孔施工。管棚制備:使用外直徑為108mm的且其厚度為6mm的熱軋無縫管材，依照相關的設計要求以及長度針對鋼管展開對應的分節分割作業，端口區域配置有對應的套絲，絲扣的整體長度控制在15cm左右，所有的材料都加工成為正絲;管節整體的長度為2～4m;連接套管材料在對應的廠商處定制并加工完成，其對應的長度控制在30cm左右。4)管棚注漿。第1環大管棚注水泥和水玻璃雙液漿，最大限度地穩固了頂層松散并封堵住了頂層的滲漏。注漿依照由低至高順序循環進行，整個環節當中要求多次循環注漿，注漿的整個壓力控制在0．5～1MPa。

3．3塌方、變形段開挖施工

借助雙側壁分三臺階的方式展開作業，選擇小管棚結合大管棚強化超前支護的施工方案。

3．3．1施工步驟

1)借助上一循環架立鋼架，進行小管棚超前支護的制作，并且進行1步土體的挖掘施工;在第一時間進行初期支護與臨時支護的施工，并且進行鋼架鎖腳錨管的施作。在1步作業2～3m之后，就可以著手進行2步的挖掘作業，并且進行長鋼架的連接施工。2)如上所述，進行3步與4步土體的挖掘施工，并且進行初期與臨時支護的施工。3)同樣借助上一循環架立鋼架進行小管棚的施工，并且按照規定完成超前支護;進行5步土體的挖掘施工，并且在規定時間內完成初期支護的作業。4)5步作業2～3m之后，可以進行6步土體的施工，并且要注意進行臨時仰拱的施工，上斷面應該保持為完整的成環狀態。5)如上所述，進行6、7、8、9步土體的施工。6)根據左、右、中的次序分塊進行5步仰拱初期支護的施工，并且采取接長的方式，使側壁鋼架能不斷延長，之后還能妥善地落到仰拱初期支護的鋼架，進行仰拱混凝土的澆筑，并且將仰拱每循環的實際進尺控制在2m。7)仰拱澆筑施工結束后，把側壁與臨時仰拱均拆掉，一次拆除長度應該控制在6m以下。

3．3．2施工降排水

真空降水應該借助7．5kW的V6型真空泵與Φ32PPR降水井管工具。前者在實際工作時，各個井管附近產生負壓，進而抽出粉細砂圍巖內的水分，并且在降水作業時，真空負壓允許范圍是＜－0．06MPa。

3．3．3回填注漿

徑向回填注漿在支護系統強化的過程中非常重要，因為塌方段有非常嚴重的出水問題，因此，注漿應該選擇水泥－水玻璃雙液漿，并且將水泥漿水灰比控制在1∶1，水玻璃玻美度控制在30°～40°Be，水泥－水玻璃體積比控制在1∶0．3～1∶1。此外，應該注意進行多次循環補漿作業，從而使其密實性得到有效保障，注漿壓力為0．2～0．5MPa。借助徑向注漿的方式，能使初期支護與圍巖密切固結，如此混凝土受力殼的完整性就能得到很好的保障，從而使隧道支護強度得到極大提升，同時也使圍巖穩定性達到要求。

3．3．4仰拱及二次襯砌施工

仰拱建設非常重要，借助短進尺，分步、分塊的挖掘支護，盡量避免出現二次澆筑問題。仰拱挖掘的次序是左、右、中，并且在左、右區域中，開挖循環的實際進尺控制在0．5～1m，首先進行左、右塊的挖掘，將側壁鋼架接長，并和仰拱鋼架螺栓密切相連，進而構成一個完整的環;左、右側的挖掘施工深度達到2m后就能進行中部的挖掘施工，如此仰拱初期支護就全部結束;之后進行仰拱鋼筋的綁扎作業。

4結束語

綜上所述，軟弱圍巖隧道建設初期常常會出現支護變形與坍塌的問題，并且在針對塌方進行維護與補救時，極為復雜，次生災害產生的幾率非常高，這就會導致出現嚴重的惡性循環問題。尤其是對于富水粉細砂圍巖隧道而言，出現坍塌問題之后，其中處于松散狀態的砂體就不斷出現流塌與自穩性弱化的現象，而塌方漏斗也會不斷擴增，進而導致地表出現非常嚴重的塌陷問題。鑒于此，本文聯系具體的圍巖情況，運用與以往方式存在很大差異的現代化施工方式，不斷優化、完善施工技術，運用高效的手段，解決富水粉細砂圍巖隧道的病害，最終顯示效果非常理想，具備較大的推廣價值。

參考文獻:

［1］陳良兵．大跨度軟弱圍巖隧道塌方處治施工技術［J］．鐵道建筑技術，2016，33(7):29－32．

［2］楊家松．大斷面軟巖隧道變形控制技術研究［J］．隧道建設，2015，35(4):359－363．

作者:陳文超 單位:中鐵十六局集團城市建設發展有限公司