[摘 要]：通平高速公路峨公岩隧道洞顶存在大小不一且分布较为广泛的采空区，对隧道的施工及以后的运营构成了安全隐患。业主和施工单位结合采空区的物探报告对隧道洞顶采空区采取了一系列的处治措施，取得了良好的效果。本文对此进行了阐述。 [关键词]：高速公路隧道；采空区；钢拱架；超前小导管；锁脚小导管 Treatment of gob areas above Egongyan tunnel of Tongping expressway He Jie，SU Wei (Hunan province Tongping expressway construction development limited company，Pingjiang，Hunan 414500，China) [Abstract]:There are gob areas above Egongyan tunnel of Tongping expressway which are wide distribution and not of uniform size，they are security risk to the construction and operation of Egongyan tunnel. With the geophysical exploration report，construction project owner and construction unit have took a series of measures against the gob areas, and they have achieved good results. This article is an exposition about them. [Key words]:tunnel of expressway；gob area；steel rib；advanced steel pipe； the steel pipe which fix steel rib 1 工程概况 通平高速公路是湖南省规划的“五纵七横”高速公路网的第一纵--平江至汝城高速公路的第一段，全线位于湖南省北部地区平江县境内。路线所经地带主要为丘陵、低山和丘岗地貌，地势总体中部高，南、北低。沿线工程地质主要以风化花岗岩和红砂岩为主。 峨公岩隧道属低山地貌区，山峦起伏相连，进口段地势陡峭，地形坡度55°～60°；出口段地势相对较缓，自然坡度约45°。地面标高一般230～303m，相对高差约73m，雨季地表水丰富。所经路段围岩的岩性主要为燕山期多期次侵入形成的不同性质的风化花岗岩类岩石，浸水易软化崩解，其中斑状二长花岗岩钾长石含量高，晶粒大，富集成钾长石矿。由于钾长石矿具有一定的经济价值，自上世纪六十年代以来，当地民众开采钾长石活动开始出现，随着近年经济的发展，民采活动愈发普遍。隧道断面测量时发现，在隧道左洞上方地表见有露天机械开采形成的采挖面以及废渣堆积体，另外尚有人工坑道开采形成的采空洞口，对隧道的施工和运营构成了安全隐患。 2 采空区物探结果 针对隧道洞顶采空区发育的情况，业主委托了第三方单位对采空洞坑进行了以物探为主要手段的工程地质勘察。 本次地球物理勘探布设微分电测深测线4条，瞬变电磁测线11条。探测结果综述如下： 1) 本探测路段地处丘陵山坡路段，地表第四系覆盖层厚度小，下伏基岩为燕山期花岗岩，按其风化程度、裂隙发育程度及强度差异划分为全、强、中风化三带，其中全、强风化层厚度大； 2) 本路段主要的采空段为ZK27+160～ZK27+210段的露天开采，在露天开采区周边沿山坡存在开采巷道(见图1)； www.tmgc8.com

图1 采空坑道照片 3) ZK27+160～ZK27+270段隧道围岩节理裂隙发育，岩石较破碎，含水。 3 处治方案及工艺 地球物理勘探结果表明：露天开采区周边存在开采巷道，且巷道垮塌严重，暴雨季节巷道内容易积水，危及隧道施工及运营安全，需要处治。回填的弃渣局部位置也存在椭圆形的沉陷坑，暴雨季节易积水，需处治。隧道洞内ZK27+160～ZK27+270围岩破碎、节理发育，含水，需要加强支护。结合上述结果，业主和施工单位确定治理方案为：隧道洞内ZK27+160～ZK27+270段钢拱架加密、增加双层超前小导管、增加锁脚小导管；地表采空巷道开挖截水沟、坑壁锚喷支护、二衬完成后采空区回填。具体施工方案及工艺详述如下： 3.1 钢拱架加密 隧道洞内ZK27+160～ZK27+270段原设计拱架为16工字钢(A3钢)，纵向间距为75cm。为防止采空区塌陷，钢拱架纵向间距变更为50cm。工字钢段与段之间采用螺栓连接，16工字钢焊接在20×18×1.5cm钢板上，钢拱架之间纵向采用直径22mm钢筋连接，环向间距100cm，并在钢支撑支护内缘、外缘交错布置。工字钢与钢板间均采用双面焊接，焊缝厚度不小于4mm。 钢架制作时应分节段制作，每节不宜大于4m。不同规格的首榀钢架加工完成后，应放在平整地面上试拼，周边拼装允许偏差为±30mm，平面翘曲应小于20mm。当各部尺寸满足设计要求时，方可进行批量生产。安装钢架前，应检查开挖断面轮廓，清除底脚下虚渣及其他杂物，脚底超挖部分应用喷射混凝土填充。钢架应在初喷后安装，钢架安装允许偏差横向和高程均为±50mm，倾斜度不得大于2°。钢架安装就位后，钢架与围岩之间的间隙应用喷射混凝土充填密实。喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖，临空一侧的喷射混凝土保护层厚度应不小于20mm。 3.2 双层超前小导管 隧道洞内ZK27+160～ZK27+270段原设计辅助施工措施为单层超前小导管，为加固掌子面前方采空区下软弱围岩变更为双层小导管。 小导管采用长为4.5mΦ42×3.5mm热轧无缝钢管，环向间距约40cm，第一层与第二层环向错开20cm,纵向错开75cm，两排之间纵向搭接不小于1.0m(见图2)。第一层小导管外倾角15°～20°，第二层外倾角5°～10°。为便于小导管插入围岩内，钢管前端宜做成尖锥状，尾部焊接Φ6.5加筋箍，管壁四周钻直径为8mm的压浆孔，尾部1m不设压浆孔。打入拱部围岩后，采用水泥(添加5%水玻璃)注浆。水泥浆水灰比为1:1；水玻璃浓度为35波美度；水玻璃模数为2.4；注浆压力为0.4～1.0Mpa；终压为2.0Mpa。 图2 双层超前小导管示意 注浆时一般按单管达到设计注浆量作为注浆结束的标准。当注浆压力达到设计终压10分钟后，进浆量仍达不到设计注浆量时，也可结束注浆。注浆作业中应认真做好记录，随时分析和改进作业，并注意观察初期支护和工作面状态，确保安全。 超前小导管安装采用钻孔打入法，布孔时孔位偏差不得超过±50mm。钻孔直径比钢管直径大3～5mm，钻孔后将钢管穿过钢架，用钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。小导管安装后用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷水泥混凝土，以防止工作面坍塌。隧道的开挖长度应小于超前小导管的注浆长度，预留部分作为下一循环的止浆墙。www.tmgc8.com 3.3 锁脚小导管 隧道洞内ZK27+160～ZK27+270段原设计锁脚采用的是直径22mm的药卷锚杆。为给钢拱架提供更大的支撑力，将其变更为直径42mm的注浆小导管锁脚。锁脚小导管采用长4.5m，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管。钢管前端宜做成尖锥状，尾部焊接Φ6.5加筋箍，管壁四周钻直径为8mm的压浆孔，尾部1m不设压浆孔。小导管安装时先在内插入长4.2m直径22mm的锚杆，再注浆。采用水泥(添加5%水玻璃)注浆，注浆参数及工艺同超前小导管注浆。 锁脚小导管左右两边拱脚各设3组，每组2根，相邻两组小导管上下间距为50cm。锁脚小导管的安装工艺同超前小导管。 图3 锁脚注浆小导管示意图 3.4 地表采空区处理 对于ZK27+160～ZK27+210段露天开采区周边的开采巷道，根据其地形情况，在巷道的上坡位置设置环向的地表截水沟，防止地表水进入采空巷道浸泡隧道围岩。截水沟表面须用水泥砂浆硬化，且应连入山体的自然排水系统。 截水沟挖好之后，清除巷道坑壁四周的松土，然后坑壁用C20喷射混凝土进行初喷，防止其坍塌，喷射厚度为5cm。坑壁土体稳定之后，采用2.5m长的中空注浆锚杆和Φ8的钢筋网片进一步锚喷支护。锚杆直径为22mm，间距为1.0×1.0m，按梅花型布置。钢筋网片网格大小为20×20cm。具体施工时，锚杆孔位偏差不得超过±150mm，钻孔直径大于锚杆直径15mm。钻孔后用钻机将中空锚杆顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。然后采用水泥(添加5%水玻璃)注浆，注浆参数及工艺同超前小导管注浆。锚杆安装完成后布设Φ8钢筋网片，相邻网片之间搭接长度应大于10cm，并将钢筋网片与中空锚杆焊为整体。锚杆与钢筋网片安装好之后，再喷射20cm厚的C20混凝土进行封闭。 坑壁处理好之后，把采空巷道用彩条布覆盖起来，彩条布周边用土压紧，防止雨水进入采空巷道。待洞内二衬施工完成后，再用土回填采空巷道，以确保洞内施工安全。回填之后，回填土表面用10cm厚的C20喷射混凝土素喷，以隔离雨水和地表水。 4 处治效果 隧道监控量测在洞内ZK27+160～ZK27+270段按每10m布一个点的原则共布设了12个监控点进行周边收敛和拱顶沉降的监测。通过对比监控量测数据可知：在12个监控点中最大月周边收敛值为1.54mm，最大日周边收敛值为0.1mm；最大月拱顶沉降量为1.6mm，最大日拱顶沉降量为0.1mm。均处于《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60-2009)规定的可正常施工的范围之内。监控量测数据说明本文所述一系列处治措施对稳定采空区下隧道的周边收敛和拱顶沉降能起到较好的效果，从而也为隧道安全施工和运营提供保障。 5 结语 随着近年来高速公路建设项目的迅速增多，由于人力、物力的限制，许多的工程地质勘察并不十分详细。并且高速公路建设周期长，开工前的工程地质勘察资料很难反映建设过程中的地质情况变化。在隧道施工中如果遇见须穿过采空区的情况，将给施工带来很大困难，如果处理不当，可能会造成隧道拱顶下沉侵入界限，甚至会危及隧道的施工及运营安全，同时也会为以后的隧道养护和维修工作带来困难。特别是高速公路隧道，因交通量大、行车速度快、要求运行质量高，就需要特别重视隧道上方采空区的处治。本文结合工程实际情况，给出了钢拱架加密、增加双层超前小导管、增加锁脚小导管；地表采空巷道开挖截水沟、坑壁锚喷支护、二衬完成后采空区回填等治理措施。并通过监控量测数据验证了上述治理措施的有效性。对以后类似工程的施工具有一定的参考和借鉴意义。www.tmgc8.com 参考文献： [1]JTG F60-2009,公路隧道施工技术规范[S]. [2]JTG/T F60-2009,公路隧道施工技术细则[S]. [3]湖南省高速公路管理局.湖南省高速公路精细化施工实施细则[S]. [4]李晓红,姜德义,刘春,任松.公路隧道穿越采空区治理技术研究[J].岩土力学,2005,26(6):910-914. [5]胡杨,李海,张兴来.真武山隧道穿越大型采空区的设计施工技术[J].公路交通技术,2002,(4):52-54. [6]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003. 作者简介： 何杰（1962-），男，高级工程师，从事高速公路建设管理工作。 苏伟（1984-），男，工程师，从事公路隧道技术管理工作。 （文：通平公司副经理/何杰总工室/苏伟 转载自2011年第4期公路工程杂志

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