学文网摘要：针对遂渝增建二线桐子林隧道D1K124+955～D1K124+915全充填溶洞的坍方体，介绍采用劈裂注浆加长大管棚的施工工艺技术进行处理，使工程成功的通过该段不良地质，为类似工程的施工提供借鉴。
关键词：铁路隧道；全充填型溶洞；劈裂注浆；长大管棚
一、引言
桐子林隧道工程位于重庆合川区境内，进、出口里程分别为D1K124+266、D1K125+450，全长1184m；最大埋深约215m。隧道中间低洼山坡分布残坡积粉质黏土，隧道穿越地层为石炭系上统和二叠系下统石灰岩。工点位于岩溶中低山区，山体连绵，呈西北-东南走向，山峰陡峻，峰顶高程950～1050m，周围谷地、洼地高程780～850m，相对高差一般20～300m。隧道德保端山体陡立，山体自然坡度为50～75°，基岩，植被较稀疏，表层岩体溶蚀明显，陡坡处可见溶洞，岩体节理裂隙发育，且有新近岩块崩落情况；靖西端洞口处山体陡峻，山体自然坡度为45～70°，基岩，植被稀疏，表层岩体较破碎；隧道洞身穿越一处巨型塌陷坑旁的山坡和一处较宽的山沟，地表均为覆盖层，但植被并不茂密。
二、溶洞塌体形态构造
桐子林隧道出口，开挖至D1K124+925掌子面揭示全充填溶洞，洞内充填软塑-硬塑状黏土，夹少量块石，有少量渗水。两天后，溶洞发生突泥，坍物推移至D1K124+955，长30m，其中25m为正洞全断面充填，斜坡面长5m。塌方后，为寻求有效的处理方案，经采用地球物理勘探中的隧道超前预报（TSP203）方法进行超前地质预报探查，发现D1K124+925掌子面位于F5断层，断层走向垂直线路方向，倾向大里程，内充填软塑状的断层泥，自稳能力较差，D1K124+915～D1124+893里程段范围内岩体较破碎，围岩完整性较差，节理裂隙较发育，局部渗水。
三、施工方案
桐子林隧道出口D1K124+955～+915段坍体采用劈裂注浆加长大管棚方案进行处理。施工分三步进行：
1、D1K124+955～+935段隧道起拱线以上沿隧道轮廓线水平布置一环注浆管。该环注浆管距隧道轮廓线15cm，注浆管间距30cm。中间坍体按1m间距梅花型布置注浆管。中间塌体最下两层注浆管按3°外插角向下施工，上面四层注浆管按3°外插角向上施工。（布置***详见附***一）注浆管长20m。注浆管布置完后，在D1K124+955处立模，浇筑止浆墙。止浆墙C25砼，厚度为1.0m。注浆时注浆压力采用2MPa。
2、注浆完毕8h后，采用全断面+超短台阶（不大于3m）法施工。开挖完D1K124+955～+940后停止开挖，施工D1K124+940～+915段大管棚及坍体劈裂注浆固结。
3、D1K124+940～+915段首先在D1K124+945～+940段进行扩拱，施做导向墙。然后于隧道起拱线以上沿隧道轮廓线布置一环大管棚。大管棚间距30cm，外插角3°。中间坍体注浆固结管按间距1.0m，梅花型布置。最下两层注浆管按3°外插角向下施工，上面五层注浆管按8°外插角向上施工。注浆时注浆压力采用2MPa。待注浆完成8h后，采用全断面加超短台阶法施工。隧道外轮廓线按预留35cm变形量进行控制。初支采用I20工字钢加超前小导管注浆。钢架间距0.5m。小导管长5.0m，间距0.3m，搭接长度2.5m。开挖每循环开挖0.5m，并做到及时封闭成环。
四、工法原理
（一）劈裂注浆
劈裂注浆采用高压注浆工艺，将水泥或化学浆液等注入土层，以改善土层性质，在注浆过程中，劈裂占主导作用，同时存在着充填和挤密作用，注浆管出口的浆液对四周地层施加了附加压应力，使土体发生剪切裂缝，而浆液则沿着裂缝从土体强度低的地方向强度高的地方劈裂，劈入土体中的浆体便形成了加固土体的网络或骨架。从而改变土体对外力的反应机制，使土体的变形受到约束，从而提高了围岩的强度、稳定性和抗渗性能。
（二）管棚支护
管棚支护隧道通过软弱破碎岩体，流塑状粘土、岩溶充填流泥、流沙等不良地质地段，开挖时的一种超前支护。是沿隧道衬砌外缘一定距离打入一排或数排排列有序的纵向钢管，再给管内注浆以提高钢管强度和刚度，并充填钢管与孔壁之间的空隙，使管棚与围岩固结紧密。开挖后即架设拱形钢架支撑。形成牢固的棚状支护结构，防止拱部崩塌。
五、施工工艺
（一）劈裂注浆
1、施工前准备
地质调查，洞内外观测，隧道钻注设计，注浆材料，钻注机械。
2、止浆墙
在D1K124+955位置设置1m厚的C25混凝土止浆墙，墙身嵌入完整围岩0.3～0.5m。
3、钻孔
钻孔直径采用φ108mm，在钻至后半部时，钻孔直径改为φ89mm。钻孔机械选用XU-3002A地质钻机和YGZ-100导轨式***回转凿岩机。
4、注浆
采用前进式钻注，浆液采用水泥水玻璃双液，注浆初始压力为0.5～1.0MPa，注浆终压为2.0MPa，到达规定的注浆压力值，并稳压30min后终结注浆。
5、开挖
注浆完毕8h后，采用全断面+超短台阶（不大于3m）法施工。开挖完D1K124+955～+940后停止开挖，施工D1K124+940～+915段大管棚及坍体劈裂注浆固结。
（二）长大管棚
1、管棚参数
钻孔仰角1°～3°，管棚间距30cm，管棚长度25m，采用φ89（厚5mm）无缝钢管，共计35根管棚。
2、施作导向墙
在D1K124+945～+940段进行扩拱，施做导向墙，断面尺寸为1.0×1.0m。
3、钻孔
采用潜孔钻机钻孔，钻孔大管棚孔径为108mm，跟管钻进钢管。
4、管口注浆孔加工
管口注浆孔采用30cm长φ20镀锌钢管，一头与管棚堵头钢板焊接（钢板先加工一与镀锌管内径相同的圆孔），另一头接注浆管。排气孔亦采用镀锌管置于钢管内侧上方。
5、压水试验
注浆前，调试好注浆设备，检查管路是否畅通，并做压水试验，记录好用水量、压力、流量等参数。
6、注浆
注浆材料采用水泥-水玻璃双液注浆，最大注浆压力采用2Mpa。注浆压力应逐步升高，达到设计终压后继续注浆10min以上，注完浆的钢管要立即堵塞孔口，防止浆液外流。
六、注意事项
1、由于坍体为软塑-硬塑状黏土，夹少量块石，有少量渗水。劈裂注浆要遵循注浆顺序：钻孔遇岩溶突泥涌水，停钻注浆（停8h）扫孔钻进，又遇突泥涌水，停钻注浆（停8h）反复钻注至终孔。
2、取消孔口管。由于跟管钻进的长管棚钢套管是在钻进扩孔的同时靠冲击器锤打管鞋，将钢套管拖拉进入钻孔内的，并在拖进过程中，钢套管本身不发生转动，主要是克服孔壁周边的摩擦力直线前进，钢套管前进起到了对松散孔壁及孔口的护壁作用，故不需在导向墙预埋孔口管。
七、结语
桐子林隧道D1K124+955～+915段采用劈裂注浆加大管棚的工艺技术施工方案精心组织施工，能有效地加固原坍体软塑地层，防止隧道开挖时再次发生坍塌和洞内涌泥等现象，有效控制隧道周边变形，成功地通过了塌方区，表明该方案是一种安全可靠、效果十分显著的方法，值得进一步推广与应用。
参考文献：
[ 1 ] TLEJGF-93-27岩溶隧道管棚支护工法 北京：人民交通出版社，1993
[ 2 ] 周书明，陈建***，等. 软流塑淤泥质地层地铁区间隧道劈裂注浆加固.岩土工程学报，2002，24（2）
作者简介：
刘祖***，广西柳州市人，36岁，本科学历，从事多年交通土建技术管理工作，现在单位担任工程师职务。
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