摘要：白水洋隧道位于福建省寧德市屏南縣雙溪鎮(zhèn)乾源村，洞門邊仰坡圍巖均為Ⅴ級，巖體極破碎，呈碎裂狀松散結(jié)構(gòu)。隧道進(jìn)口段近山坡腳，山坡坡度約為30°～35°，從坡頂至洞門高差36米，斜坡上覆蓋殘坡積層、強(qiáng)風(fēng)化巖層，厚度約為8～20米，巖土強(qiáng)度極低，極易產(chǎn)生塑性變形及擠壓破壞，邊仰坡防護(hù)采用零開挖配合錨噴支護(hù)，進(jìn)洞困難。原設(shè)計(jì)進(jìn)洞方式為小導(dǎo)管進(jìn)洞，后邊仰坡發(fā)生崩塌，經(jīng)四方現(xiàn)場確認(rèn)后決定采用邊仰坡預(yù)注漿和鉆設(shè)注漿井進(jìn)行預(yù)定位置預(yù)注漿結(jié)合逐級臺階開挖，逐級支護(hù)的邊仰坡處理方法，采用大管棚進(jìn)洞。

關(guān)鍵詞：邊仰坡防護(hù) 邊仰坡崩塌 預(yù)注漿 邊仰坡開挖 管棚施工

一、邊仰坡防護(hù):

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求采用零開挖方式進(jìn)行邊仰坡防護(hù)及進(jìn)洞，原設(shè)計(jì)要求錨桿制作長400cm，按1.2m×1.2m梅花型布置。鋼筋網(wǎng)采才用φ6的鋼筋，間距20×20cm的制作。根據(jù)現(xiàn)場測量放樣，確定仰坡實(shí)際長度約為2.4米，基本上沒有起到固定圍巖的作用，由于坡積層厚度較厚且?guī)r塊空隙較大，圍巖自穩(wěn)能力非常差。設(shè)計(jì)錨桿為φ22砂漿錨桿，由于覆蓋層過厚，錨桿根本不足以達(dá)到圍巖(無法形成擠壓加固作用)，不能充分調(diào)動(dòng)圍巖的自穩(wěn)能力，沒有能夠使錨桿和鋼筋網(wǎng)形成一個(gè)錨噴受力的整體。

二、邊仰坡崩塌

洞口段圍巖為殘積質(zhì)粘土、侏羅系南園組碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化~弱風(fēng)化凝灰?guī)r，巖體極破碎，呈碎、裂狀，松散結(jié)構(gòu)，洞室穩(wěn)定性差。開挖的時(shí)候恰逢當(dāng)?shù)氐挠昶�，土石中含水量急劇增大�?dǎo)致自重增大，自穩(wěn)能力進(jìn)一步變?nèi)酢，F(xiàn)場在開挖了2米的高度后，發(fā)現(xiàn)邊仰坡上有明顯的滾石，隨后進(jìn)行現(xiàn)場觀察后發(fā)現(xiàn)在洞頂截水溝發(fā)現(xiàn)一條1mm的裂縫，立即組織人員和機(jī)械的撤離，1小時(shí)后整個(gè)邊仰坡發(fā)生崩塌(所謂崩塌是指塊狀巖體與巖坡分離，向前翻滾而下。其特點(diǎn)是在崩塌過程中，巖體無明顯滑移面。其起因是由于風(fēng)化等原因減弱了節(jié)理面的內(nèi)聚力，或是因?yàn)橛晁�進(jìn)入裂隙產(chǎn)生水壓力所致。)由于在開挖前3天的連續(xù)暴雨導(dǎo)致了水壓力增大且本身圍巖的自穩(wěn)能力很差。

三、邊仰坡處理方案

邊仰坡發(fā)生滑坡后，經(jīng)設(shè)計(jì)現(xiàn)場勘查后結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)確定方案如下：

1、整個(gè)仰坡上方為一塊松散體，采用L=4m長的φ25中空注漿錨桿對整個(gè)松散體進(jìn)行注漿，中空注漿錨桿采用1.5m*1.5m梅花形布置，另外還在邊仰坡上選取了6個(gè)注漿井，在邊仰坡逐級開挖之前，從地面鉆孔至隧道仰拱標(biāo)高之下，并利用設(shè)置在地面上的注漿設(shè)施，將漿液經(jīng)注漿孔井壓注至仰拱及套拱的底角等處。漿液在巖土的裂隙或空隙中經(jīng)滲透、擴(kuò)散和凝固、充塞，在井筒四周形成具有一定強(qiáng)度的，基本不透水的注漿帷幕。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件我們選用了水泥-水玻璃雙液注漿工藝，它比單液注漿多一套注漿設(shè)備和管路，較為復(fù)雜，但它具有可調(diào)節(jié)進(jìn)漿比例和漿液膠凝時(shí)間及減少漿液流失等優(yōu)點(diǎn)。地面預(yù)注漿鑿井施工方案的主要工序包括：

1.1、注漿井施工：(根據(jù)現(xiàn)場條件結(jié)合設(shè)計(jì)要求采用D=120mm井筒)

注漿井一般采用同心圓等距離布置，注漿井?dāng)?shù)目可按下式計(jì)算：

N=π(D+2A)/L

注漿井的數(shù)目和注獎(jiǎng)井的布置對注漿效果、注漿時(shí)間和注漿成本影響很大，根據(jù)現(xiàn)場需要和考慮成本且能夠達(dá)到順利進(jìn)洞的前提下，采取了共計(jì)6口井，管棚基礎(chǔ)附近左右各一口井，在兩洞中間的送松散體上布置兩口井，在裂隙發(fā)育，巖石松散和地下水豐富的傾斜巖層，注漿井采用不等距布置，需要注意立即開挖的部位的注漿和加固。

1.2、安裝注漿設(shè)備

在鉆進(jìn)注漿井的同時(shí)，平行進(jìn)行注漿設(shè)備的安裝和壓漿管路調(diào)試，一般要求各種管路承受1.2倍的最大壓漿壓力而不破裂和漏損。

1.3、配置漿液、注漿施工及效果檢查

水泥-水玻璃雙液注漿，必須準(zhǔn)確控制漿液濃度并保證雙液按比例混合，注漿初期的吸漿量大應(yīng)利用雙液膠凝時(shí)間的可控制性和結(jié)石率高的特點(diǎn)，控制漿液的擴(kuò)散范圍，達(dá)到減少材料消耗和提高堵水效果的目的。由于現(xiàn)場圍巖極其破碎，裂隙極其發(fā)育，現(xiàn)場采用了分段下行式注漿方式，即從地面開始，自上而下鉆一段孔，注一段漿，在同一段內(nèi)先鉆孔、后注漿。每注一段后繼續(xù)下延鉆孔與注漿如此交替進(jìn)行，直到設(shè)計(jì)的最終注漿深度，然后再由下而上進(jìn)行復(fù)注。它的優(yōu)點(diǎn)是由于上段先注好漿，有效地控制下端注漿是的漿液上冒及塌孔;缺點(diǎn)是鉆孔工作量大、交替作業(yè)工期長。水玻璃模數(shù)2.8~3.1，水玻璃溶液濃度Be’=45~50，水泥漿水灰比W/C=0.75:1~1.1:1。經(jīng)現(xiàn)場開挖驗(yàn)證后確定預(yù)注漿取得了較好的注漿效果，使得在接下來的套拱基礎(chǔ)開挖以及剛進(jìn)洞的里程的開挖中獲得了較快的進(jìn)度和安全保障。

2、放棄原設(shè)計(jì)的零開挖進(jìn)洞，采用臺階法放坡，由于現(xiàn)場自然坡率較陡且邊坡是發(fā)生的是崩塌，沒有明顯的結(jié)構(gòu)滑動(dòng)面，所以根據(jù)工程地質(zhì)分析可以假設(shè)為多平面滑動(dòng)巖坡穩(wěn)定性驗(yàn)算，兩個(gè)或兩個(gè)以上多平面的滑動(dòng)或者其他形式的折線和不規(guī)則曲線的滑動(dòng)，都可以按照極限平衡條件用力多邊形(力條圖解)法來進(jìn)行分析。假設(shè)任意一個(gè)可能的滑動(dòng)面，將這個(gè)滑動(dòng)區(qū)域(簡稱滑楔)用垂直線劃分為若干巖條，對于每一巖條都考慮到相鄰巖條的反作用力，并繪制每一巖條的力多邊形。以i條為例，巖條上作用著下列各種力：

Wi----------第i條巖條的重量(KN)

R1-----------相鄰的上面的巖條對i條巖條的作用力(KN)

Cl1----------相鄰的上面的巖條與第i條巖條垂直界面之間的黏聚力(KN)(c代表單位面積黏聚力，l1為相鄰交界線的長度);R1與cl1組成合力E1(KN)

R2----------第i條巖條底部的反作用力(KN)

Cl2---------第i條巖條底部的黏聚力

R3----------相鄰的下面巖條對第i條巖條的反作用力(KN)

Cl3----------相鄰的下面巖條對第i條巖條之間的黏聚力，R3和cl3組成合力E3(KN)

根據(jù)這些力繪制力的多邊形時(shí)，應(yīng)當(dāng)從上而下自第一塊巖條一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行圖解計(jì)算，一直計(jì)算到最下面的巖條。力的多邊形可以繪在同一個(gè)圖上，如果繪到最后一個(gè)力多邊形是閉合的，則就說明巖坡剛好是處于極限平衡狀態(tài)，也就是穩(wěn)定安全系數(shù)為1。如果繪出的力多邊形不閉合，則說明該巖坡是不穩(wěn)定的，因?yàn)闉榱藞D形的閉合還缺少一部分黏聚力。用巖體的黏聚力C和內(nèi)摩擦角φ進(jìn)行上述的這種分析，就能看出巖坡是穩(wěn)定的還是不穩(wěn)定的，這時(shí)可以根據(jù)工程部位的重要性采取安全系數(shù)例如(Fs)即：Fs=1.5

tanφ1=tanφ/Fs=tan(24°)/1.5=0.2968

φ1=16°31′54.82″

即坡率選為1:3

C1=c/Fs=14/1.5=9.3 Kp

然后根據(jù)邊坡頂至洞門定的高差采用4米高2米寬每個(gè)臺階，4%內(nèi)傾坡的平臺進(jìn)行邊仰坡逐級開挖。

3、變更原設(shè)計(jì)使用的φ22砂漿錨桿和φ6鋼筋網(wǎng)支護(hù)形式，對覆蓋層厚度小于2.5m時(shí)采用原設(shè)計(jì)，當(dāng)覆蓋層厚度大于2.5米時(shí)采用φ50鉆孔小導(dǎo)管配合φ6鋼筋網(wǎng)進(jìn)行錨噴加注漿的方式進(jìn)行支護(hù)，且做到快封閉，原則上開挖完2小時(shí)內(nèi)完成掛網(wǎng)噴漿。

四、更改原設(shè)計(jì)為小導(dǎo)管進(jìn)洞方式為大管棚進(jìn)洞，進(jìn)洞里程處圍巖開挖后自穩(wěn)能力極差，采用隨挖隨支的支護(hù)手段，先進(jìn)行了左邊基礎(chǔ)的落地，再進(jìn)行了基礎(chǔ)的加大和加深處理后完成了右邊的基礎(chǔ)。在管棚的施工過程了，同樣受到了圍巖整體性極差的影響，當(dāng)管棚機(jī)的沖擊器剛完成一個(gè)沖程后，孔道周圍的圍巖無法自穩(wěn)，塌落在剛造好的孔內(nèi)，導(dǎo)致無法清孔和回收沖擊器。進(jìn)過多次現(xiàn)場調(diào)研和分析后，我們采用了逐級注漿法穩(wěn)定孔壁即每鉆孔2米就進(jìn)行2米的注漿，采用水灰比為1:0.5的水泥漿液進(jìn)行巖體的固結(jié)和穩(wěn)定。采用這種方法后沒有出現(xiàn)沖擊器卡鉆或無法回收沖擊器的現(xiàn)象，經(jīng)歷一個(gè)半月時(shí)間終于完成白水洋隧道的順利進(jìn)洞。

參考目錄:1、張永興《巖石力學(xué)》 中國建筑工業(yè)出版社

2、賀永年《井巷特殊施工》 中國礦業(yè)大學(xué)內(nèi)部資料

3、曾榮秀 《注漿技術(shù)經(jīng)驗(yàn)匯編》 煤炭工業(yè)出版社 1988

4、寧德至武夷山高速公路設(shè)計(jì)圖紙

5、《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 (JTG D70-2004)

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