水平旋喷桩施工在隧道塌方治理中的应用参考文本

水平旋喷桩施工在隧道塌方治理中的应用参考文本

In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each

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某某管理中心

XX年XX月

水平旋喷桩施工在隧道塌方治理中的应

用参考文本

使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。

在隧道施工塌方治理中，由于围岩地质的特殊性，无

法采用常规支护治理措施确保施工安全，从而快速的通过

塌方段。本文结合包西铁路新九燕山隧道一大型塌方段的

综合治理，阐述了在饱水粘土层塌方体中，综合各种治理

措施，重点阐述了水平旋喷高压劈裂注浆的加固机理、和

施工作用，为类似的工程加固施工提供了借鉴和参考。

包西通道新九燕山隧道位于包西线延安至甘泉北区

间，起迄里程为DK514+049～DK523+402，全长

9353m。隧道正洞DK520+150～DK521＋115段为Ⅳ围

岩深埋地段，洞身位于页岩夹砂岩层中，浅灰～灰绿等

色，砂岩薄层～中厚层状，泥质胶结，局部夹炭质页岩，

层理发育，节理较发育，岩体软硬不均，相对破碎，风化差异大，○Ⅳ级软石，风化层厚2～5m，局部达20m。

隧道正洞上半断面开挖支护至DK520+601时,正洞上半断面DK520+565～DK520+601段发生塌方，塌体出露围岩岩性为强风化页岩，开挖中可见岩体间为黄色泥膜、硬塑，塌方首先从拱部开始，延伸至拱部约120°范围，经钻探量测，塌方体长30～36m，塌方量超过3000立方米。

塌方原因分析：隧道拱顶距土石分界面较近，垂直距离为12～13m，且顶部岩体节理发育，完整性差；土石分界面附近有上层滞水，该层滞水对拱部围岩压力较大；下部隧道开挖后拱部围岩收敛变形，导致岩体节理张开，上部滞水下渗，对围岩产生较大压力后在开挖爆破震动的诱因下，造成塌方。

塌方后采用管棚对塌体上部进行支护，但该塌方体主

要为拱顶粘土层，且水量较大，经长时间浸泡已基本无自稳能力，呈现塑性涌出，无法进行开挖作业，已施做的管棚受上方塌体砸压且下部塌体遇水软化下陷，无法承受塌腔内饱和土体自重，如开挖塌体则存在较大安全隐患。为此，需采取新的塌体治理措施后，方可进行掘进施工。

塌方体治理方案

该隧道施工进度压力大，直接影响到整条线的正常通车，出现如此大规模的塌方并且多种支护方案均告失败在施工中非常少见，针对上述复杂情况，专门就该隧道的工程地质条件、水文地质条件、塌方原因、支护方案的选择与确定、支护机理及效果分析等多方面进行充分的分析和研究，在此基础上，确定了一套实用且有效的施工方案。

塌方处理一般分两阶段进行，首先进行塌体封闭，防止塌方继续扩展，施工中采用喷射砼对塌方体进行封闭，因塌体饱水压力较大，喷射砼前进行了挂网作业，并在塌

体下部埋设花管泄水孔；其次，进行塌体加固、处理，塌方治理主要方法有管棚预支护法、注浆加固法、冷冻固结法、锚杆（小导管）超前加固法、明挖法、盖挖法等。上述各种施工方法的施工过程、效果与可靠性比较如下：管棚预支护法：该塌方段已完成管棚的支护施工，但因塌体较长，施做的管棚无法嵌入前方稳固基岩，且塌体上方塌腔较大，充填了大量饱和粘土，管棚支护力有限无法承载此巨大压力，且管棚间间隙较大，流塑状粘土容易下漏使塌方进一步发展，存在安全隐患，无法开挖。

注浆加固法：该法从工作面向塌体打入钢花管，注入水泥浆液，对塌体进行固结，改良塌体的物理状态，使之恢复自持能力，与未扰动围岩共同作用，防止塌方扩大及拱部坍塌，恢复掌子面开挖。注浆采用的设备较小，造价少施工简便，施工性能良好；压入浆液可以改良围岩，对拱部的坍塌防止效果好，可靠性高，但作用范围有限，只

适合于小型塌方治理或大形塌方综合治理的辅助措施。

冷冻法：运用制冷机冻结塌方段，从中掘进支护；从塌体饱水状态看冷冻法是最理想的固结、支护塌体的方法，但冷冻法费用很高，且施工周期长，不符合工期要求，操作过程工作环境要求高、设备昂贵故放弃此方案。

锚杆（小导管）超前加固法：运用凿岩机钻孔，打入锚杆或小导管，利用锚杆小导管的悬吊、锚固作用固结塌方体；此法作用范围、效果具有局限性，在岩体隧道中方能起到锚固作用，该塌体为流塑状粘土，故不采用。

明挖法、盖挖法：此两种方法是将塌方体从地表直接挖开然后施做支护结构；此法施工安全可靠，效果好，但只能在近地表、工作量较小地段施工，该隧道埋深超过80m，无法采用。

通过比较，管棚超前支护法和注浆固结法适合于该塌方的治理，但根据该隧道塌方区大小及塌体工程地质条

件，这两种方法均不能独立完成塌体固结、支护作用，主要因素有：由于大量粘土的存在无法直接采用常规注浆的加固方案，常规注浆要求被加固体有良好的导浆特性，浆液渗透、围裹塌落物并在凝固后相互粘结形成一整体，而粘土是注浆法中浆液扩散最不利的地质层，且受水浸泡后处于饱和状态，具有良好的隔水性，注浆后浆液不能有效扩散，扩散半径很小；而初期采用的管棚施工，因塌体软弱，潜孔钻无法成孔钢管不能插入有效长度，制约了管棚施工，为此，改用钢管套丝跟管施做大管棚，解决了软弱塌体管棚作业成孔问题，但因为需要将整根管棚钢管切成若干段套丝连接，所以承载力大大下降，管棚的棚护、支撑上方塌体能力减弱，且因塌体注浆效果差，管棚的压浆固结作用也大打折扣。

针对上述情况，为使得管棚的棚护作用及注浆固结作用充分发挥，结合塌方体的工程地质特性及工期、降低成