摘要：香格里拉至德钦二级公路是国家重点公路第11纵向路线国道214线西宁~昌都~景洪公路其中的一段，是云南省公路网中“三纵三横”中的重要路段，公路从东南向西北连接香格里拉市和德钦县，是迪庆州内重要的交通“大动脉”，也是云南省北部主要的出省通道。以香德二级公路白马雪山一号隧道为工程背景，白茫雪山一号隧道工程地质、水文地质极为复杂，原设计给定的隧道围岩与实际开挖围岩差异较大，设计支护参数严重偏弱，无法满足工程实际需要。隧道在施工过程中经常出现掌子面涌水、突泥、塌方等地质水文灾害以及发生初期支护变形侵限、喷射混凝土突鼓、掉块，导致频繁二次换拱处理，施工难度大、进度缓慢、施工风险高、经济损失大。
关键词：隧道；塌方；突泥；涌水；变形；风险高
一、工程概况
1.1香格里拉至德钦二级公路是国家重点公路第11纵向路线国道214线西宁~昌都~景洪公路其中的一段，是云南省公路网中“三纵三横”中的重要路段，公路从东南向西北连接香格里拉市和德钦县，是迪庆州内重要的交通“大动脉”，也是云南省北部主要的出省通道。
白茫雪山1#隧道,起讫桩号：K124+650～K129+830，全长5180m，主洞线型为直线，隧道工程按二级公路标准设计，设计行车速度60km/h，线型为直线，建筑限界净宽10.0m、净高5.0m，+0.60%～-1.65%纵坡；隧道轴线左侧40m（洞轴线距离）设置一与其平行的导洞，起讫桩号：P1K0+000～P1K5+160，长5160m，限界为净宽6m、净高5m（如图1.2-1）。隧道隧址区处于金沙江与澜沧江之间的横断山脉中断，是欧亚与印度两大板块之间特里斯——喜马拉雅构造区域东段挤压、褶皱最强烈的地带，位于长300多公里，宽度与断距均达百米的德钦～奔子栏～中甸～丽江～永胜大断裂构造的德钦～中甸段中，断裂破碎带走向与隧道轴向呈小角度相交，导致隧道围岩极其破碎。隧道围岩主要岩性为泥岩、千枚岩、板岩、砂岩夹页岩、安山玄武岩夹板岩，砂岩、板岩岩层呈单斜状产出，岩层产状为55°～115°∠41°～58°，岩体节理裂隙较发育。隧址区地下水主要为第四系松散堆积层孔隙水和浅变质构造裂隙水，隧址区水文地质条件较复杂，由于存在断层破碎带，有可能出现涌突水不良地质现象，隧道穿越段存在软质岩，耐风化能力低，浸水易软化，有可能出现软质岩大变形及坍塌等不良现象。设计文件隧道衬砌为复合式衬砌，主要有IV级、IV级加强、V级深埋（二）、V级深埋（一）、V级加强（二）、V级加强（一）。
1.2事件发生情况及经过
2014年12月23日4时40分，白茫雪山1#隧道出口导洞P1K2+851掌子面有泥块掉落及异常现象，洞内作业人员就立即疏散施工人员，随后即从掌子面右上方有泥石流突然涌出，产生的泥石流浪高约1.7米，罐车被泥石流推走约60m（停留在P1K2+920处）；涌出的泥渣将P1K2+851~+880段全部堵满，P1K2+880~+890二衬台车位置有2~3m的泥浆，P1K2+890~+920段有2~0.5厚的泥浆，随后施工单位将涌出的泥渣清除掉部分(现场照片见图1、2)。
图1 图2
下午指挥部立即组织召开现场会，对于现场处治情况提出了初步的要求：清理台车至洞口段淤泥、电线及杂物，靠掌子面涌水向两边排放；损坏设备尽快检修，恢复施工生产；具备条件时处理完毕打超前探孔，探明泥石流的位置，云南航天工程物探检测股份有限公司做了三维地质超前预报，提供数据，以备后续处治方案的确定提供依据如下图3、4。
图3、4三维超前地质预报探测结果
二、处理措施
目前对隧道涌水、突泥常用的处治方法主要为水平冷冻固结法和帷幕注浆固结，考虑到水平冷冻固结法没有注浆固结在山岭隧道施工中相对普及，专业性较强（制冷系统的选用、制冷系统的降温速度、冻结的条件下的爆破控制等）可操作性较差、工程投资大（仅开挖一项约为普通开挖方式的7~10倍）、冷冻周期长（每环30m约用时2~3月），且需要扩大隧道轮廓断面做冷冻工作室，综合上述因素，认为冷冻法不适合本项目；所以采用帷幕注浆固结后开挖的方法来处理。
具体处治措施步骤：
1、在P1K2+905~P1K2+940塌渣体两侧做60cm*60cm碎石盲沟，用于降低塌渣体含水量。
2、P1K2+900~P1K2+940段中间回填4米宽、50cm厚碎石，作为挖机设备人员通行通道。
3、从P1K2+900向洞内做帷幕注浆固结，每30米一环，搭接10米，第一环、第二环在二衬已完成段，外插角0度，第三环后外插角按原设计施做；其余施工细节见注浆固结图纸。
4、待注浆固结中检查孔反应前方固结效果较好，没有稀泥及大量水流出时，分三台阶适当清理P1K2+900向洞外的泥渣，台阶长度不小于6米；清理到位后，在后续推进过程中以碎石盲沟形式做好临时排水，配合超前钻孔排水，降低渣体及已固结体的含水量。
5、向前开挖掘进，掘进过程中避免爆破作业；掘进过程中从P1K2+900开始，每20米在上台阶拱脚左右两侧、中台阶拱脚左右两侧各打设2根30米长Φ108（壁厚4cm）周壁打孔钢花管作为探水泄水孔道，钢花管仰角2°，孔口做止浆阀门，用于降低塌渣含水量并作为泥渣蹋体情况探孔使用。
6、P1K2+880处探水泄水孔道中水量明显减少、泥渣暴露的掌子面稳定无掉落时，再开挖上台阶至P1K2+860，中台阶同步骤短距离推进。
7、上台阶揭露原来施做的初期支护后，视初期支护情况决定是否继续推进。已经清理暴露出来的初支段如需换拱，先设置临时支撑加固再置换变形侵限拱架，环向临时支撑拱脚落水泥混凝土垫块上，环向临时支撑与原有初期支护之间用喷射混凝土填充或用楔块楔紧，保证环向临时支撑与已施做初期支护密切接触，使环向临时支撑充分起到作用；需换拱的段落根据暴露出来的初支，现场查看后再由四方确认；如初期支护完好，则继续向前清理上台阶泥渣，并做好初期支护观察观测，发现异常及时停止并设置临时支撑加固，之后对揭露的初期支护施做径向注浆加固，采用3.5m长Φ50注浆小导管，间距1m×0.5m，注浆采用水泥—水玻璃双液浆，每米按照不超过30kg控制。
三、后续处理措施
考虑到后续过程存在诸多不确定因素，因此后续处理措施中相应细部图纸根据推进进度、实际操作落实情况将实时调整并跟进下发。
1、上台阶推进至P1K2+852时，封闭掌子面后在P1K2+854~P1K2+852采用5榀I20工字钢喷射C25早强混凝土做管棚套拱，暂考虑采用Φ76×5mm自进式锚管配合Φ50超前注浆小导管对前方拱顶进行棚护；自进式锚管环向间距30cm、每环32根，暂考虑每环20m长，施做2个循环，搭接2m；Φ50超前小导管从P1K2+852开始施做，环向间距30cm、每环31根，每循环长3.5m，每1.5m一个循环，搭接2m（图5）。
图5
2、在注浆堵水和超前管棚实施完毕后，按照三台阶进行掘进，掘进过程中对于初期支护背后塌腔应视现场施工情况进行补注浆，上台阶在穿过过程中，查清洞顶实际覆土厚度以及塌腔高度，如拱部空腔较大可预留孔道，进行泵送混凝土和吹入缓冲沙层的方法处理，应保证拱顶顶部不小于2m的固结圈，泵送砼和吹砂工程数量由现场确认。
3、根据2014年8月21日香德二级公路白茫雪隧道有关技术方案论证会会议纪要，暂定前方P1K2+852~P1K2+812段初期支护为双层初期支护，外层钢拱架采用I20a型钢，纵向间距50cm，全断面施做，喷射26cm厚C25早强混凝土；内层钢拱架采用I18a型钢，纵向间距50cm，仰拱范围不施做，喷射24cm厚C25早强混凝土；采用两层15×15cmφ8钢筋网；锁脚采用6组5m长Φ50注浆小导管，每组2根（图6）；二衬及仰拱按照原设计的45cm钢筋混凝土施工。设计预留变形量为20cm（图7），施工时可根据监控量测数据进行调整，但必须保证二衬厚度。
图7
4、超前支护和锁脚钢管的注浆浆液采用水泥－水玻璃双液浆，水泥为425普通硅酸盐水泥，水灰比W/C控制在0.55～0.95，水玻璃用量及凝胶时间根据现场情况试验试配确定；注浆压力0.5～1.5Mpa，在孔口处设置能承受足够注浆压力的止浆塞，注浆前应进行现场压力试验，以确定最终的注浆参数。Φ50导管注浆水泥用量控制在30kg/m左右，Φ76锚管注浆水泥用量控制在100kg/m左右。
四、施工注意事项
1、清理泥渣时必须有专职人员观察前上方塌渣情况，做好应急撤离准备。
2、二次衬砌施做之前，不得拆除临时支撑。
3、过程施工中严格遵循“短进尺、管超前、浆严注、强支护、早成环、勤量测”的原则，控制好锁脚导管的施做质量，并使拱脚始终落在实处，必要时应用混凝土垫块支垫。
4、突泥突水段处理期间及以后的施工过程中，应在本段增设地表、洞内观测点，并加强监控量测频率，及时反映监控量测结果，密切监测洞内衬砌及山体的变化，使现场处于可控状态，若观测点的数据异常，应及时撤出施工人员并及时通知相关人员。
5、加强现场管理，尤其是要保证注浆效果，注浆时设专职技术人员旁站，监督记录注浆情况，注浆必须到位；塌方段注浆量应由监理、业主代表现场进行复核，以现场实际发生量确认为准。
6、处理过程要在安全的前提下逐榀套进，切不可冒进。
五、后续施工要求
1、加强初期支护质量控制，严格按照设计以及规范的要求进行施工。
2、根据监控量测的结果及时调整预留变形量，严格按“重地质、短进尺，弱爆破，强支护，勤量测，早成环”的原则施工，缩短台阶长度，二次衬砌应当根据监控量测结果及时施做。
3、加强各个工序之间的衔接，控制二次衬砌与掌子面、仰拱与掌子面、上下导坑之间的距离。
4、加强超前预报报告中的地质情况描述，提供可靠、真实、实用的预报资料，若发现现场地质情况与设计不符，应及时向业主反应，以便及时组织四方去现场进行会签。
5、应加强监控量测的频率、增加监测点，及时向施工单位反应有效的监控量测的结果，如果变形较大应及时施做临时仰拱，以免侵占隧道二次衬砌净空；监控量测资料应真实、可靠、连续。
6、施工作业人员施工前应领会出来方案设计意图、熟悉、掌握处理方案，增强安全意识，必须在掌子面与二衬之间施做逃生管道，并在施工前进行逃生演练，使施工人员熟悉逃生程序。
7、从技术、物资上做好紧急预案及抢险准备；应急车辆、材料必须储备充足；准备一定数量的临时支撑，以备急用。
六、结束语
对山岭隧道塌方、突泥、涌水是隧道施工过程中常出现的严重灾害，最好的办法是根据实际地质情况提前采取工程预防措施，公路建设者们发挥聪明才智，在实际施工实践中想出了很多办法，也总结了很多很好的经验，为隧道施工技术的进步作出了贡献。但由于各个隧道所处的地理位置、气候及地质条件、设计参数都不尽相同，塌方、突泥、涌水灾毁在隧道施工过程中还是经常出现，本文结合香德二级公路白马雪山一号隧道为工程背景，为隧道塌方、突泥、涌水灾害处治总结了一些经验教训，望能为今后的隧道施工提供些技术参考。
参考文献
[1]刘志刚，赵勇.隧道隧洞施工地质技术.北京：中国铁道出版社，2001；
[2]李祖伟，袁勇.特长公路隧道建设工程技术.北京：人民交通出版社，2007；
[3]中华人民共和国交通部.公路隧道施工技术规范.北京：人民交通出版社，2009；
[4]相关设计图纸资料。
论文作者:李学文1,杨华2,范明坤3,范明外3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/9
标签：隧道论文; 注浆论文; 初期论文; 超前论文; 现场论文; 地质论文; 公路论文; 《基层建设》2019年第4期论文;