王宏达
中铁十局集团第一工程有限公司 山东济南 250000
摘要：溶蚀断层破碎带是影响隧道正常施工的不良地质构造之一, 极易引起大面积塌方,突水涌泥以及初支大变形等工程事故。同时对于关键线路的隧道施工更是造成工期滞后，严重影响全线工期。通过介绍特尔莫隧道进口方向正洞掌子面溶蚀破碎带溜塌的基本情况,总结了溶蚀断层破碎带溜塌处理过程中采取的施工及治理方法,详细论述了相关施工工艺.此施工方法 能有效、安全、通过溶蚀破碎带溜坍区段,达到溶蚀断层破碎带区安全施工的目的。
关键词：溶蚀断层、破碎带、溜塌、造成工期滞后
一、工程概况
特尔莫隧道进口方向在2019年11月遇到的不良地质为岩溶破碎带，主要为白云质灰岩夹泥灰岩，节理裂隙极发育，呈碎裂、松散状，围岩破碎～极破碎；围岩见微小溶孔，溶蚀较发育，岩溶裂隙水发育；隧道开挖形成临空面，拱顶松散体受裂隙水影响发生溜塌，最大涌水量约12000m3/d，正常涌水量约6000m3/d。对此就特尔莫隧道遇到的岩溶破碎带溜塌段施工处理，在施工处理过程中先后采取超前长管棚支护施工工法、超前管幕支护施工工法、CD法施工工法，均未能处理通过该溜塌段。中铁十局集团一公司成立科研小组，总结前期处理情况，并结合以往隧道出现类似岩溶破碎带施工的处理方案，研究制定“隧道岩溶破碎带溜塌半断面帷幕前进式注浆施工工法”，即在上台阶设置止浆墙+表层固结及堵水+水平止浆帷幕+超前分段前进式注浆加固+注浆效果评价。采用该工法注浆加固岩溶破碎带溜塌段后，再采取三台阶加临时仰拱法（超前支护采用双层小导管）+机械法开挖，最终顺利掘进施工通过该岩溶破碎带溜塌区段。
二、半段面帷幕注浆施工特点
止浆墙浇筑施工，有效避免注浆过程中浆液过度漏失、提高注浆效率、达到注浆效果、缩短处理工期，同时针对岩溶渗水段起到封闭止水作用。表层固结及堵水施工，加固止浆墙后端3m成洞段开挖轮廓线外3～4.5m范围内的松散体及围岩，同时形成环向止浆帷幕层，达到减少浆液流失、进一步封闭止水的作用。水平止浆帷幕施工，在溜塌体距离洞顶约3m的水平断面设置一排顺线路方向的水平止浆帷幕孔，通过其措施有效预防了超前加固时浆液向塌方体内及开挖轮廓线以内的岩土体内（后期将被开挖）流失过多，同时与止浆墙、表层固结形成一个上半断面帷幕注浆空间。超前分段前进式注浆加固施工，在岩溶破碎带钻孔成孔较困难地段，采取前进式注浆施工工艺，采取钻一段注浆固结一段，且采取的是裸孔注浆，可保证浆液的扩散效果，注浆孔内放置钢筋起到悬梁作用，以克服开挖过程中围岩的压力；在既可有效保证钻孔成孔率，同时也保证了注浆固结效果，提高施工效率、缩短施工工期、保证隧道施工安全。
三、半段面帷幕注浆施工工艺及方法
1、止浆墙浇筑
止浆墙浇筑施工，有效避免注浆过程中浆液过度漏失、提高注浆效率、达到注浆效果、缩短处理工期，同时针对岩溶渗水段起到封闭止水作用。
（1）施工范围：紧贴掌子面或溜塌后掌子面浇筑，厚度3～5m（止浆墙厚度应根据水压大小判断，一般水压力增加1MPa，墙厚增加1m，最小厚度一般为3m，最大厚度一般为5m）。
（2）引排处理：止浆墙浇筑前，需要针对现掌子面集中出水部位进行引排处理。主要方法包括：预埋引排管（管口带有阀门）、局部嵌缝、制安膜袋引排装置等，使现掌子面分散流水通过引排处理后达到基本可控，便于止浆墙浇筑，并提高止浆墙浇筑质量。
（3）施工方法：
根据现场掌子面情况，采取上台阶全断面浇筑止浆墙方式，厚度3～5m。
止浆墙分三次浇筑，基础→墙身（高2m/循环）→墙身至顶。
止浆墙采用钢模与木模结合支立，采用标号不低于C20混凝土浇筑，并且在流水比较集中的地方埋设排水管，排水管采用带有阀门的φ200mm钢管，一般底部和拱部各1根。
2、表层固结及堵水
表层固结及堵水施工，加固止浆墙后端3m成洞段开挖轮廓线外3～4.5m范围内的松散体及围岩，同时形成环向止浆帷幕层，达到减少浆液流失、进一步封闭止水的作用。
（1）钻孔
钻孔深度L=3～5m，钻孔间距@×@=1m×1m，径向钻孔。双线隧道预计布置钻孔50个。
钻孔采用YT-28式手风钻成孔，孔径50mm，一次性成孔。
（2）注浆
成孔后，在孔口安装φ25mm、L=1.5m孔口管。采用纯压式注浆法实施注浆作业。注浆时如果孔内无水，则直接灌注0.5:1水泥浓浆；如果孔内有水，则直接灌注C-S双液浆。注浆压力P=0.5～1Mpa，浆液配合比和灌浆压力根据现场实际注浆情况调整。
注浆结束标准：当在设计注浆压力情况下，注入率小于1L/min后继续灌注10min即可结束。
3、水平止浆帷幕注浆
水平止浆帷幕施工，在溜塌体距离洞顶约3m的水平断面设置一排顺线路方向的水平止浆帷幕孔，通过其措施有效预防了超前加固时浆液向塌方体内及开挖轮廓线以内的岩土体内（后期将被开挖）流失过多，同时与止浆墙、表层固结形成一个上半断面帷幕注浆空间。
（1）钻孔
1）钻孔布置：钻孔深度L=25m，钻孔间距1.0～1.5m，钻孔方向基本为水平方向，两侧孔方位角向各自边墙方向倾斜，整体形成扇形截面。双线隧道预计将布置7个孔，根据实际情况进行调整。
2）孔口管镶筑：采用φ127mm口径钻孔开孔，开孔深度1.5m。钻孔完成后采用模袋孔口管安装法安装φ89mm耐压钢管（L=1.5m）作为孔口管。亦可在止浆墙浇筑前提前制安孔口管，由混凝土使其镶筑牢靠。
3）钻孔段长：孔口管安装完成后，从孔口管内采用φ75mm钻孔进行灌浆段施工。灌浆分段长度为3～5m。如遇破碎带无法成孔或孔内出水，则可以立即起钻并注浆后继续钻进。
（2）注浆
1）注浆方法：本次采用“前进式”孔口封闭纯压法注浆，即每次钻进3～5m，进行裸孔全段纯压式灌注。结束后扫空至原孔深，再继续向深部钻进并重复上述过程，最终达到设计深度。
2）施工参数：浆液采用C-S双液浆快速灌注。注浆设计压力P=1～2Mpa。浆液配合比和灌浆压力根据现场实际注浆情况调整。
3）结束标准：当在设计注浆压力下，注入率小于3L/min后即可结束。
4、超前分段前进式注浆加固
超前分段前进式注浆加固施工，在岩溶破碎带钻孔成孔较困难地段，采取前进式注浆施工工艺，采取钻一段注浆固结一段，且采取的是裸孔注浆，可保证浆液的扩散效果，终孔后注浆孔内放置钢筋起到悬梁作用，以克服开挖过程中围岩的压力；在既可有效保证钻孔成孔率，同时也保证了注浆固结效果，提高施工效率、缩短施工工期、保证隧道施工安全。
（1）施工范围：根据前期提施工情况以及目前现场的情况，拟定注浆范围为洞顶120°范围。若往边墙孔施工时仍发现松散体分布，则条件允许时尽可能扩大加固范围。
（2）钻孔
钻孔深度L=6～24m，钻孔间距1.5～2m，钻孔角度为9°～52°，扇形布置。双线隧道预计将布置7环，共计钻孔51个。
采用φ127mm口径钻孔开孔，开孔深度1.5m。钻孔完成后采用模袋孔口管安装法安装φ89mm耐压钢管（L=1.5m）作为孔口管。
孔口管安装完成后，从孔口管内采用φ75mm钻孔进行灌浆段施工。灌浆分段长度为3～5m。如遇破碎带无法成孔或孔内出水，则可以立即起钻并注浆后继续钻进。
钻孔开孔位置可根据现场实际情况适当调整。
第①至④环孔如果孔底围岩较差，可以加深5m。
（3）注浆
浆液采用0.5:1纯水泥浆液及C-S双液浆灌注。注浆压力P=2～3Mpa。浆液配合比和灌浆压力根据现场实际注浆情况调整。
注浆方法与水平止浆帷幕注浆方法相同。
注浆结束标准：当在设计注浆压力下，注入率小于1L/min后继续灌注10min即可结束。
超前加固注浆钻孔终孔后，孔内置入Φ22mm螺纹钢进行加固。
5、 注浆加固效果评估及引排水孔施工
分析超前注浆固结钻孔及注浆情况，同时采取浅孔探查溜塌区段轮廓周边情况，在拱部轮廓线附近1m范围内均分布打设3孔深孔超前水平探孔（重点针对地质薄弱区段），分析评判注浆效果，为下步开挖掘进提供指导作用。
（1）按总注浆孔的5～10%设计浅孔检查孔，检查孔的布设应在均布的原则下，结合注浆资料的分析做溜塌区段重点检查。
（2）浅孔检查孔应无涌泥、涌砂，不塌孔，渗水量应小于0.2L/min·m。
（3）深孔检查，在拱部轮廓线附近1m范围内均布打设3孔超前水平探孔（重点针对地质薄弱区段），孔深30m。
（4）不取芯钻孔时，应记录钻进速度、钻进压力、排渣成份、卡钻情况等，进行认真分析；注浆效果达到要求后，组织开挖施工。
注浆加固结束后，可适当打设3孔引排水孔，终孔位置应在开挖轮廓线以外5m。
四、施工总结：隧道岩溶破碎带溜塌半断面帷幕前进式注浆施工工法相比较于超前长管棚支护施工工法、超前管幕支护施工工法、CD法施工工法在成功掘进通过岩溶破碎带上成功率较高、安全性较高，可减少不必要的材料浪费、工期耽误和窝工赔偿；同时该工法在传统的帷幕注浆工艺上优化增加了水平止浆帷幕+表层固结止浆+前进式注浆固结等工艺，在节约注浆量和岩溶破碎带钻孔成孔率上取得较好的效果，且一次加固处理长度可达20m，从而加快不良地质段的施工处理进度，更加安全、环保、节约工期、成本。隧道岩溶破碎带溜塌半断面帷幕前进式注浆施工方法在“以方案、工艺保质量、以质量保安全、进度”方面做了很好的阐述，且该方法具有较强的适用性和安全性，对岩溶破碎带富水地段、突泥、涌砂、涌水及其他构造破碎带等不良地质段铁路隧道和公路隧道均能适用，未来可能列入隧道施工技术规程或隧道设计图中作为类似不良地质处理的一种指导工法。
参考文献
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