鷓鴣山隧道塌方處理技術(shù)措施
摘要 鷓鴣山隧道是我國(guó)在建高海拔、高寒地區(qū)的長(zhǎng)大公路隧道，地質(zhì)情況復(fù)雜。文章介紹了隧道的地質(zhì)概況和圍巖特征，并重點(diǎn)闡述了隧道大塌方的情況及處理措施，指出了對(duì)變質(zhì)巖地區(qū)碳質(zhì)千牧巖圍巖級(jí)別確定的重要性，為位于高原、高寒地區(qū)通過(guò)復(fù)雜地質(zhì)地段的隧道施工提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞 鷓鴣山隧道 隧道塌方 處理措施
1．概述
國(guó)道317線鷓鴣山隧道及其引道工程，位于四川省阿壩藏族自治州理縣和馬爾康縣之間，東距成都西北約310km，路線全長(zhǎng)8996m。其中，東引道長(zhǎng)220 m，隧道長(zhǎng)4423 m，平導(dǎo)長(zhǎng)4439 m，西引導(dǎo)長(zhǎng)4353 m，合同總共期42個(gè)月。
鷓鴣山隧道屬高海拔、高寒變質(zhì)巖地區(qū)工程，隧道區(qū)地面高程達(dá)3300 m以上，區(qū)內(nèi)歷年平均氣溫為3。3~3。8，歷年極端最底氣溫為-30~-31，凍結(jié)最大深度1。01 m，最大積雪厚度47㎝。
鷓鴣山隧道設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為山嶺重丘二級(jí)公路，行車(chē)速度為40 km/h，雙向行車(chē)，行車(chē)道寬2 m×3。5 m。建筑界限：高5 m，寬9 m。車(chē)輛荷載：汽車(chē)-20級(jí)，掛車(chē)—100。另設(shè)平行導(dǎo)坑，作為運(yùn)營(yíng)通風(fēng)及安全救援通道，平導(dǎo)建筑限界：高4。5 m，寬5 m。
2．隧道區(qū)內(nèi)出露的地層主要為第四系全新統(tǒng)和三疊系“西康群”中統(tǒng)雜谷腦組上段上統(tǒng)侏偉組、新都橋組及中生代燕山期花崗閃常巖。
Ⅱ級(jí)圍巖段：以千枚巖、碳質(zhì)千枚巖、板巖、碳質(zhì)板巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，洞身施工時(shí)易坍塌，夾砂巖破碎帶處開(kāi)挖后地下水發(fā)育，碳質(zhì)千枚巖等軟巖段在初期支護(hù)施作后不久地下水逐漸滲出并增大。
Ⅲ級(jí)圍巖段：以砂巖、板巖為主，夾薄層細(xì)砂巖，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，巖層擠壓倒轉(zhuǎn)，節(jié)理發(fā)育，巖體破碎，地下水較發(fā)育，洞身施工中易坍塌。
Ⅳ級(jí)圍巖段：以變質(zhì)細(xì)砂巖、板巖為主，夾千枚巖、碳質(zhì)千枚巖，巖層單斜，擠壓緊密，節(jié)理較發(fā)育，巖體較完整，地下水較發(fā)育。
目前隧道施工地段以Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)圍巖為主。
3.平導(dǎo)PK0+540~+567段地質(zhì)
該段施工揭露圍巖以碳質(zhì)千枚巖為主（占90%以上），夾薄層碳質(zhì)板巖，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，巖層擠壓強(qiáng)烈，產(chǎn)狀為270度~300度，角70~87度，節(jié)理發(fā)育，主要有320~350度，角30~55度，115度角60、270度等。碳質(zhì)千枚巖呈薄片狀，力學(xué)強(qiáng)度低，層間黏結(jié)力小，與水軟化，泥化，呈松軟結(jié)構(gòu)。PK0+556~+572段有一逆斷層，產(chǎn)狀形成寬度約2米的角礫巖帶。開(kāi)挖時(shí)干燥無(wú)地下水，初期支護(hù)施作一周后出現(xiàn)滲水，坍塌時(shí)大面積滴水，坍塌后坍體出水量為22立方/小時(shí)。
4．平導(dǎo)PK0+540~567段坍方情況
平導(dǎo)建筑限界高4。5米，寬5米，開(kāi)挖斷面高7。2米，寬7。9米，曲墻式襯砌，采用新奧法復(fù)合式襯砌施工。PK0+540~+567段于2001年10月15日~10月23日開(kāi)挖及初期支護(hù)。其原支護(hù)措施為：拱墻全斷面設(shè)置Ⅱ級(jí)φ18螺紋鋼筋網(wǎng)（25×25㎝），拱部系統(tǒng)錨桿為3米長(zhǎng)φ25中空注漿錨桿，間距1米×1米，梅花型布置；邊墻施作2。5米長(zhǎng)φ22砂漿錨桿，間距1米×1米，梅花形布置；拱墻全斷面噴C20混凝土（厚10㎝），預(yù)留變形量10㎝；二次襯砌采用40㎝厚C25混凝土（還未施工）。開(kāi)挖時(shí)無(wú)地下水，一周后噴射混凝土表面出現(xiàn)滲水，且滲水面積逐漸增大增多。于2001年11月5日上午該段噴射混凝土迅速發(fā)生開(kāi)列，正欲對(duì)該段進(jìn)行加固處理時(shí)，當(dāng)日下午便發(fā)生坍塌。坍塌巖渣封堵巷道，坍腔高度及寬度無(wú)法探明（估計(jì)7~8米高，13~15米寬），坍塌巖渣估計(jì)三千多方，覆蓋原平導(dǎo)開(kāi)挖斷面達(dá)27延米。同時(shí)，PK0+520~+540及PK0+567~+580段初期支護(hù)發(fā)生變形開(kāi)列，噴射混凝土裂縫寬達(dá)10~30㎜，環(huán)向長(zhǎng)度貫穿整個(gè)斷面，剝落掉塊，鋼筋網(wǎng)外露，初期支護(hù)被破壞，失去其支護(hù)能力。
5．工程處理措施
5．1 PK0+520~+540及PK0+567~+580段初期支護(hù)開(kāi)列段（坍方影響段）
首先對(duì)PK0+520~+540段初期支護(hù)開(kāi)列段進(jìn)行了加固處理，以防止坍塌向洞口發(fā)展。其具體措施為：加設(shè)Ⅰ18工字鋼架作為臨時(shí)支撐，剛架間距為1米，拱架角噴射C20混凝土固定（必要時(shí)施作臨時(shí)仰拱），拱背與噴混凝土面緊帖，空隙處噴混凝土封閉。每榀臨時(shí)支撐設(shè)8根φ22砂漿錨桿（長(zhǎng)3米）鎖定。臨時(shí)支張之間作φ22螺紋鋼筋拉桿。全斷面增補(bǔ)4~5米長(zhǎng)φ25自進(jìn)式錨桿加固圍巖，間距1米×1米，梅花形布置。PK0+567~580開(kāi)列段待坍塌段處理后再按上述相同措施處理
5．2 PK0+540~+567坍塌段
5．2．1 封閉坍塌面
首先對(duì)坍塌巖渣外露面噴10㎝厚C20混凝土進(jìn)行封閉處理，噴混凝土中設(shè)φ6鋼筋網(wǎng)（25㎝×25㎝）。該10㎝厚鋼筋混凝土同時(shí)被作為止?jié){墻。
5．2．2 注漿固結(jié)坍塌巖渣
對(duì)坍渣進(jìn)行固結(jié)，以提高渣體自身穩(wěn)定性和強(qiáng)度是暗挖通過(guò)坍方的必要方式。注漿管采用6米長(zhǎng)φ42鋼花管，注漿孔深6米，與長(zhǎng)度一致。洞周注漿孔外插2米，環(huán)向間距為1米，中部及下部注漿孔間距可調(diào)整為2米。注漿擴(kuò)散范圍為2~4米，漿液采用C：W=1：1之水泥漿，注漿壓力以0。8~1。2MP為宜。每4延米為一循環(huán)，共計(jì)7個(gè)循環(huán)。
5．2．3 φ89鋼花管棚超前支護(hù)
使用瑞典353E全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)沿開(kāi)挖輪廓以3~5度外插角打設(shè)φ102㎜、深6米的孔，然后用液壓鑿巖臺(tái)車(chē)頂入φ89鋼花管，每循環(huán)長(zhǎng)度為6米，搭接長(zhǎng)度2米，環(huán)向間距0。3米，每4延米為一循環(huán)，共計(jì)7個(gè)循環(huán)。注入水泥漿填充管棚以增加其剛度，注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定，以充滿管體為準(zhǔn)。
5．2．4 架設(shè)工字鋼架
進(jìn)行注漿固結(jié)和施作超前支護(hù)后，采用微臺(tái)階、短開(kāi)挖施工方案，臺(tái)階采用三臺(tái)階，每臺(tái)階長(zhǎng)度為1。5米。每開(kāi)挖循環(huán)控制在1~1.5米以內(nèi)，短進(jìn)尺，弱爆破。開(kāi)挖后在管棚下架設(shè)I18工字鋼架，剛架縱向間距為0.5米，縱向用φ22螺紋鋼筋拉桿連接，拉桿環(huán)向間距為1米。鋼筋網(wǎng)用φ10的鋼筋，網(wǎng)格為20×20㎝，雙層，噴C20混凝土（30㎝厚）。φ22系統(tǒng)砂漿錨桿，3.5米長(zhǎng)，0.8米（環(huán)向）×0.5米（縱向），梅花型布置。該支護(hù)均為全斷面設(shè)置（包括仰拱）。
5．2．5 二次襯砌加強(qiáng)
為確保永久結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)安全，并對(duì)該段及前后影響段（即PK0+520~+580段）二次襯砌及仰拱支護(hù)措施進(jìn)行加強(qiáng)處理，采用60㎝厚C25鋼筋混凝土襯砌。
5．2．6 坍腔回填
坍塌地段安全順利通過(guò)后，用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的上部坍穴具體情況表明，其坍塌范圍較大，會(huì)對(duì)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)造成較大壓力，且坍腔已被松渣填滿并已注漿加固，因此無(wú)須在進(jìn)行回填。
5．2．7 工藝流程
5．3 監(jiān)控測(cè)量
施工處理時(shí)，加設(shè)了監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)，共設(shè)置6個(gè)斷面，每個(gè)斷面共測(cè)6條測(cè)線。根據(jù)量測(cè)記錄繪制出的各個(gè)斷面的凈孔變位—時(shí)間曲線顯示，其處理措施合理有效，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全可靠。
6． 結(jié)論
由于實(shí)施以上處理措施，工程已安全順利通過(guò)平導(dǎo)坍塌區(qū)。
上述情況表明，在變質(zhì)巖地段，應(yīng)超前鉆探，以探明前方地質(zhì)狀況，作好支護(hù)，以避免坍塌。
