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摘要：本文结合笔者多年施工经验，通过分析某高速公路的隧道因滑坡而引起的隧道塌方灾害治理工程，详细介绍了采用地表钻孔注浆治理隧道塌方的施工技术，以供同行参考。
关键词：隧道；地质灾害；滑坡；塌方；钻孔注浆
湖南省汝（城县）郴（州）高速公路穿行于崇山峻岭，地质条件复杂，岩性多变，地形切割深；降雨量大，地表和地下水均非常丰富。在整个路线施工过程中，频发滑坡和塌方等地质灾害。本文介绍该公路某隧道地质灾害原因和规模，以及治理措施，供同行参考。
1 地质灾害诱因及其规模
1.1 地理位置和地质环境
吊坎垄隧道呈现南北向，其高程可达270～275m，其埋深通常在100～200m范围内变化（最大时可达370m）。设计为分离双向四车道，左洞和右洞长度分别为860m以及866m，开挖宽度及其高度最大值分别为12.25m以及8.9 m。隧道地段的地形跌宕起伏，其中西侧被山川以及河流所围，北侧是呈现漏斗形状的盆地，属于剥蚀地貌。地质环境：地层表土非常松散，其实质是一种内含碎石的坡积粘土层，该土层粘性非常差，而且结构也很不均匀，具有较强的透水性。基岩属于软质岩，由炭质灰岩以及炭质页岩中间夹煤层组成。两大断裂构造位于隧道北侧区进口處以及中部北段部位，二者间隔大概为600 m，断裂属于东西走向，其中断层角砾岩具有2～10cm大的角砾，属于泥质胶结，主要由裂隙发育而成。隧道北段区的洞外存在滑坡，其滑坡体长，宽，体积以及平均厚度分别为480m，250m，220万m3以及23m。滑坡面为一圆弧，面临北西方向，倾角大约为34°，其安全系数K大于1.3。正式施工前非常稳定，但如果施工扰动的话复活的概率非常大，有可能引发地质灾害。
1.2 地质灾害规模
施工季节往往多暴雨，在隧道进口处的北侧隧道中因为有很多地表水下渗，致使在水的润滑下，岩层发生错断引发滑动，并最终在隧道北段洞外产生推移滑坡。与此同时还引发隧道中部北段区发生“通天”大塌方事故，该塌方在地表主要表现为一个大坑，该坑长，宽，深分别为80m，60m以及25m，塌方量预计达到20000m3，在隧道中主要表现为一188m长的塌体。塌方向进口端滑动达到60m、其中往出口端方向滑动了大概100m，但是有60m左右都被塌方体所阻挡。根据现场调查可知：塌陷口为一漏斗状，属于东西走向，基本垂直于隧道，面临北侧，其倾角以及宽度分别为70°～80°以及8·0～13·5 m，上部较宽下部较窄，塌陷坑相对陡直。根据所收集地质资料可知，坍体的具体位置是张性断裂构造带表面的溶沟以及溶槽内。充填选择的是灰岩风化亚粘土，其内有一些含量较小的碎块石，水分较多，表现为软塑状，因此抗剪强度较弱，又因为雨水渗入的缘故，故呈现流塑状，具有较差的自稳性，隧道开挖部位的拱顶埋深大概为70m，正是因为这种巨大的荷载，使得洞内初期支护遭到损坏，很多泥石水流将洞顶冲开，流进洞中，造成大塌方事故。
2 治理办法选取
根据现场测算可知，塌方中心处是隧道中部地段的北侧，和北进口之间间隔460 m，发生塌方后拱顶依旧有高度达到60 m的土柱，同时其上部还存在480m2左右的大坑，坑壁具有较差的稳定性，而且坑中还有部分积水不断下渗。塌陷以及洞外的滑坡面之间相互贯通，若只在洞中进行处理，不断掘进的话，则要想稳定坑中塌方体是非常不易的，相反还会进一步下塌，因此风险较大；再加之滑坡体失稳，不断下滑，带来的后果是非常严重的。
所以，在选择地质灾害治理办法时，要坚持治标治本的基本原则，以治本为起点。可以先选择抗滑桩加锚杆对滑坡实施支挡，同时在滑坡体外缘地段建截水沟，降低地表水入渗量以尽可能避免水对滑坡体进行润滑或者是软化，阻止滑坡体下滑；关于塌方治理，可以选择地表钻孔结合注浆加固的方式，注浆对不坚固塌方体具有充填，挤密以及加固作用，可以增强土体强度，提高抗剪能力。从土力学计算可知，在隧道拱顶大约35m区域内注浆加固完成的土体如果其内摩擦角在18°以上，则隧道塌方区在再次开挖时就会非常安全，这样就可以对洞内塌方进行清理，不间断掘进。本文围绕地表钻孔注浆进行了介绍。
3 对深孔注浆进行的设计
3.1 明确注浆区域
注浆区域就纵方向来说为隧道中部区域北侧，和北进口之间间隔450～470 m，其长度为20 m，就横方向来说为隧道中线两侧分别15m，也就是20 m×30 m区域内，就垂直向来说为超过拱顶35 m到低于隧道底2 m。选择Φ89 mm×6 mm大小的无缝钢管，以梅花形且在保证1 m×1 m间隔的基础上设计注浆孔，注浆孔总共需设644个，长达35000 m。水泥总注入量以及单孔压住水泥应分别为7800t以及12 t，等同于水泥浆9.7m3。无缝钢管可以当做竖向上主体的主要受力构件，等同于钢筋。
3.2 明确注浆压力
注浆压力的大小对施工成败有着直接影响，首先一方面应保证浆液可以使土体被完全充填密实，一方面要控制压力以防上部拱抬以及大规模扰动土体，与此同时还要结合浆液移动以及扩散方向及其范围进行考虑。注浆初灌压力以及终灌压力通常是0.5～1MPa以及 4～6MPa。根据本工程实际，将终灌压力设为2.1～2.6 MPa，如果孔口处的压力表读数达到1.8～2 MPa，且注入足够浆液时，就能间断单孔高压注浆。
3.3 注浆配合比
在对注浆配合比进行确定时，要结合注浆松散性、水分较多和不均质土体进行考虑，因此应针对这一塌方体内存在较多水泥结石的问题，当结石形成后要保证较小的土中应力，所以选水泥结识率达到90% ～95%的浆液，其具有0.5～0.6的水灰比。
如果初灌压力在1MPa以上，则意味着孔内可灌性较低，将水灰比改为0.8～1，与此同时要针对这一塌方体附近没有封闭属于开放体系，浆液极可能泄漏，因此在注浆过程中一定要结合其初凝时间以及流动性进行考虑。如果压力太小但是注浆量较大时，则应结合注浆导管是否通畅以及注浆设备的实际性能进行考虑，将初凝时间设定为25 min。这样不仅能保证充足的注浆量，而且能保证通道堵塞，避免浆液扩散，防止注浆孔间发生串浆问题。据室内开展的配合比试验可知，当水玻璃掺入达到水泥浆液整体体积的8% ～10%时是最恰当的。 3.4 注浆量的确定
从注浆试验孔最终结论可知，关于单孔注浆量，如果土体孔隙率达到17%时，于注浆目层中，也就是隧道顶部往上35 m范围内单孔有效注浆量大约是5.9 m3，不过由于存在泄浆，向上返渗以及远距离扩散等现象，所以应将单孔实际注浆量提升0.8～1倍，不过最初注浆的钻孔，其实际注浆量往往还多些。
4 对钻孔注浆进行的施工
4.1 注浆施工场地准备
为了使注浆施工更加安全，应先选择挂网喷锚对坑壁进行加固，以保证坑附近土体的稳定性，与此同时还要注意对坑上排水以及下排水进行加强以对坑内水流进行切断和排除，降低土内水分，注浆开始前在整平填实处当陷坑基底后，需要进行厚度为20 cm水泥砼板的浇筑，用来覆盖坑口，同时为深层处理创造一个施工场所。在这一前提下选择钻孔双液注浆对塌方体进行加固，以提高其力学强度，降低土体施加给衬砌支护的负荷，以使洞中继续施工可以正常安全开展。最后，在洞中塌方体最末处的底部，进行砂包的设置以作反压之用，避免塌体往外滑移。
4.2 成孔设备及方法
4.2.1 钻探设备
200型钻机12台，XY-1型钻机8台，XU-300型钻机3台。
4.2.2 成孔方法
采用冲击回转钻进，基岩钻孔采用金刚石钻进，对检查孔需抽心检查。在钻进过程中，特别要注意卡、埋钻等事故，并事先研究处理这些事故的对策，以免造成废孔。
4.3 注浆管的设置
所用Φ89 mm×6 mm无缝钢管注浆管，每节管长3～4.5 m，用公母丝口连接，下入后不需起拔。在不注浆段采用原管，而在注浆段则采用花管。花管上每隔20 cm钻4个Φ6～8 mm小孔，但在管两端丝扣30 cm长的范围内不应钻孔。钻进时当孔内沉渣厚度>1.5 m时，需清孔下管，管下至孔底1.5m范围内用锤击方法加以固定。
4.4 清孔
当注浆管放好后，需用泥浆清除管内沉渣，要求在隧道范围内沉渣厚度≯5m，在隧道空间两侧和陷坑下盘基岩沉渣厚度≯1m，同时其顶面也不得高出隧道拱顶。在钻孔成孔后，应尽快进行注浆，以防止泥沙沉积，影响注浆质量。
4.5 注漿孔与钻孔间的关系
为减少钻孔间的串浆发生，防止注浆时土体中形成应力衰减过快，要求钻孔与注浆孔间距离≮4m。当钻孔中发现有串浆，应停止施工，并进行封孔。对未及时注浆的钻孔，如有串浆、冒浆现象而造成堵孔时，待水泥凝结再扫孔注浆，以确保每孔都能逐一注浆。
4.6 注浆设备与材料
4.6.1 注浆设备
早期采用BW-150型注浆机1台；中后期采用SGB6-100型注浆泵，配套搅拌机和制浆机3台套。双液注浆混合器为自制孔口花洒式施喷混合器。
4.6.2 注浆材料
采用R425普通硅酸盐水泥， 35 Be、M=2·4水玻璃。
4.7 注浆运作顺序
根据设计的注浆孔分布的顺序，采用分层挤压，以保证注浆效果，按此将注浆孔分为5个序次：Ⅰ序次为38孔，Ⅱ序次为101孔，Ⅲ序次为124孔，Ⅳ序次为105孔，V序次为120孔，Ⅰ序次的注浆孔是采用低压力、大注浆量，其作用是封堵大的、连通性好的泄浆和串浆通道，形成一个相对封闭的注浆环境。所以在塌方体外围，并与其它序次保持4孔的间距。Ⅱ～V序次为高压力、充填至挤压注浆，逐渐增加土体强度。
5 结语
对洞外滑坡和洞内塌方地质灾害的治理，效果显著。对洞外滑坡采用抗滑桩加锚杆进行支挡，在滑坡体外缘修建截水沟，减少地表水入渗以减轻水对滑坡体的软化和润滑作用，使滑坡体不再下滑，处于稳定状态。对洞内塌方采用地表钻孔注浆是成功的，它首先改善了塌方体的物理力学性质，从抽心检验结果，内摩擦角值为20°～27°，c值为35 ～70kPa。在隧道恢复施工后，工程进展顺利，在掌子面上可以见到水泥结石脉，并使导坑壁稳定，确保了施工安全，塌方体全部通过，未再作超前支护工程等。其次是有效地阻止了地下水的渗透，使施工在无水条件下进行，改善了施工条件，为隧道的全面贯通奠定了基础。
参考文献：
[1]张守峰.离军高速公路隧道塌方施工处治体会[J].科学之友（B版）.2008（05）
[2]梅隆，彭建玲，胡晓红.高速公路隧道塌方现状及处治方法的研究[J].商品储运与养护.2008（04）
[3]曹忠明.隧道塌方段管棚与预注浆施工技术[J].公路交通科技（应用技术版）.2008（06）
关键词：隧道；地质灾害；滑坡；塌方；钻孔注浆
湖南省汝（城县）郴（州）高速公路穿行于崇山峻岭，地质条件复杂，岩性多变，地形切割深；降雨量大，地表和地下水均非常丰富。在整个路线施工过程中，频发滑坡和塌方等地质灾害。本文介绍该公路某隧道地质灾害原因和规模，以及治理措施，供同行参考。
1 地质灾害诱因及其规模
1.1 地理位置和地质环境
吊坎垄隧道呈现南北向，其高程可达270～275m，其埋深通常在100～200m范围内变化（最大时可达370m）。设计为分离双向四车道，左洞和右洞长度分别为860m以及866m，开挖宽度及其高度最大值分别为12.25m以及8.9 m。隧道地段的地形跌宕起伏，其中西侧被山川以及河流所围，北侧是呈现漏斗形状的盆地，属于剥蚀地貌。地质环境：地层表土非常松散，其实质是一种内含碎石的坡积粘土层，该土层粘性非常差，而且结构也很不均匀，具有较强的透水性。基岩属于软质岩，由炭质灰岩以及炭质页岩中间夹煤层组成。两大断裂构造位于隧道北侧区进口處以及中部北段部位，二者间隔大概为600 m，断裂属于东西走向，其中断层角砾岩具有2～10cm大的角砾，属于泥质胶结，主要由裂隙发育而成。隧道北段区的洞外存在滑坡，其滑坡体长，宽，体积以及平均厚度分别为480m，250m，220万m3以及23m。滑坡面为一圆弧，面临北西方向，倾角大约为34°，其安全系数K大于1.3。正式施工前非常稳定，但如果施工扰动的话复活的概率非常大，有可能引发地质灾害。
1.2 地质灾害规模
施工季节往往多暴雨，在隧道进口处的北侧隧道中因为有很多地表水下渗，致使在水的润滑下，岩层发生错断引发滑动，并最终在隧道北段洞外产生推移滑坡。与此同时还引发隧道中部北段区发生“通天”大塌方事故，该塌方在地表主要表现为一个大坑，该坑长，宽，深分别为80m，60m以及25m，塌方量预计达到20000m3，在隧道中主要表现为一188m长的塌体。塌方向进口端滑动达到60m、其中往出口端方向滑动了大概100m，但是有60m左右都被塌方体所阻挡。根据现场调查可知：塌陷口为一漏斗状，属于东西走向，基本垂直于隧道，面临北侧，其倾角以及宽度分别为70°～80°以及8·0～13·5 m，上部较宽下部较窄，塌陷坑相对陡直。根据所收集地质资料可知，坍体的具体位置是张性断裂构造带表面的溶沟以及溶槽内。充填选择的是灰岩风化亚粘土，其内有一些含量较小的碎块石，水分较多，表现为软塑状，因此抗剪强度较弱，又因为雨水渗入的缘故，故呈现流塑状，具有较差的自稳性，隧道开挖部位的拱顶埋深大概为70m，正是因为这种巨大的荷载，使得洞内初期支护遭到损坏，很多泥石水流将洞顶冲开，流进洞中，造成大塌方事故。
2 治理办法选取
根据现场测算可知，塌方中心处是隧道中部地段的北侧，和北进口之间间隔460 m，发生塌方后拱顶依旧有高度达到60 m的土柱，同时其上部还存在480m2左右的大坑，坑壁具有较差的稳定性，而且坑中还有部分积水不断下渗。塌陷以及洞外的滑坡面之间相互贯通，若只在洞中进行处理，不断掘进的话，则要想稳定坑中塌方体是非常不易的，相反还会进一步下塌，因此风险较大；再加之滑坡体失稳，不断下滑，带来的后果是非常严重的。
所以，在选择地质灾害治理办法时，要坚持治标治本的基本原则，以治本为起点。可以先选择抗滑桩加锚杆对滑坡实施支挡，同时在滑坡体外缘地段建截水沟，降低地表水入渗量以尽可能避免水对滑坡体进行润滑或者是软化，阻止滑坡体下滑；关于塌方治理，可以选择地表钻孔结合注浆加固的方式，注浆对不坚固塌方体具有充填，挤密以及加固作用，可以增强土体强度，提高抗剪能力。从土力学计算可知，在隧道拱顶大约35m区域内注浆加固完成的土体如果其内摩擦角在18°以上，则隧道塌方区在再次开挖时就会非常安全，这样就可以对洞内塌方进行清理，不间断掘进。本文围绕地表钻孔注浆进行了介绍。
3 对深孔注浆进行的设计
3.1 明确注浆区域
注浆区域就纵方向来说为隧道中部区域北侧，和北进口之间间隔450～470 m，其长度为20 m，就横方向来说为隧道中线两侧分别15m，也就是20 m×30 m区域内，就垂直向来说为超过拱顶35 m到低于隧道底2 m。选择Φ89 mm×6 mm大小的无缝钢管，以梅花形且在保证1 m×1 m间隔的基础上设计注浆孔，注浆孔总共需设644个，长达35000 m。水泥总注入量以及单孔压住水泥应分别为7800t以及12 t，等同于水泥浆9.7m3。无缝钢管可以当做竖向上主体的主要受力构件，等同于钢筋。
3.2 明确注浆压力
注浆压力的大小对施工成败有着直接影响，首先一方面应保证浆液可以使土体被完全充填密实，一方面要控制压力以防上部拱抬以及大规模扰动土体，与此同时还要结合浆液移动以及扩散方向及其范围进行考虑。注浆初灌压力以及终灌压力通常是0.5～1MPa以及 4～6MPa。根据本工程实际，将终灌压力设为2.1～2.6 MPa，如果孔口处的压力表读数达到1.8～2 MPa，且注入足够浆液时，就能间断单孔高压注浆。
3.3 注浆配合比
在对注浆配合比进行确定时，要结合注浆松散性、水分较多和不均质土体进行考虑，因此应针对这一塌方体内存在较多水泥结石的问题，当结石形成后要保证较小的土中应力，所以选水泥结识率达到90% ～95%的浆液，其具有0.5～0.6的水灰比。
如果初灌压力在1MPa以上，则意味着孔内可灌性较低，将水灰比改为0.8～1，与此同时要针对这一塌方体附近没有封闭属于开放体系，浆液极可能泄漏，因此在注浆过程中一定要结合其初凝时间以及流动性进行考虑。如果压力太小但是注浆量较大时，则应结合注浆导管是否通畅以及注浆设备的实际性能进行考虑，将初凝时间设定为25 min。这样不仅能保证充足的注浆量，而且能保证通道堵塞，避免浆液扩散，防止注浆孔间发生串浆问题。据室内开展的配合比试验可知，当水玻璃掺入达到水泥浆液整体体积的8% ～10%时是最恰当的。 3.4 注浆量的确定
从注浆试验孔最终结论可知，关于单孔注浆量，如果土体孔隙率达到17%时，于注浆目层中，也就是隧道顶部往上35 m范围内单孔有效注浆量大约是5.9 m3，不过由于存在泄浆，向上返渗以及远距离扩散等现象，所以应将单孔实际注浆量提升0.8～1倍，不过最初注浆的钻孔，其实际注浆量往往还多些。
4 对钻孔注浆进行的施工
4.1 注浆施工场地准备
为了使注浆施工更加安全，应先选择挂网喷锚对坑壁进行加固，以保证坑附近土体的稳定性，与此同时还要注意对坑上排水以及下排水进行加强以对坑内水流进行切断和排除，降低土内水分，注浆开始前在整平填实处当陷坑基底后，需要进行厚度为20 cm水泥砼板的浇筑，用来覆盖坑口，同时为深层处理创造一个施工场所。在这一前提下选择钻孔双液注浆对塌方体进行加固，以提高其力学强度，降低土体施加给衬砌支护的负荷，以使洞中继续施工可以正常安全开展。最后，在洞中塌方体最末处的底部，进行砂包的设置以作反压之用，避免塌体往外滑移。
4.2 成孔设备及方法
4.2.1 钻探设备
200型钻机12台，XY-1型钻机8台，XU-300型钻机3台。
4.2.2 成孔方法
采用冲击回转钻进，基岩钻孔采用金刚石钻进，对检查孔需抽心检查。在钻进过程中，特别要注意卡、埋钻等事故，并事先研究处理这些事故的对策，以免造成废孔。
4.3 注浆管的设置
所用Φ89 mm×6 mm无缝钢管注浆管，每节管长3～4.5 m，用公母丝口连接，下入后不需起拔。在不注浆段采用原管，而在注浆段则采用花管。花管上每隔20 cm钻4个Φ6～8 mm小孔，但在管两端丝扣30 cm长的范围内不应钻孔。钻进时当孔内沉渣厚度>1.5 m时，需清孔下管，管下至孔底1.5m范围内用锤击方法加以固定。
4.4 清孔
当注浆管放好后，需用泥浆清除管内沉渣，要求在隧道范围内沉渣厚度≯5m，在隧道空间两侧和陷坑下盘基岩沉渣厚度≯1m，同时其顶面也不得高出隧道拱顶。在钻孔成孔后，应尽快进行注浆，以防止泥沙沉积，影响注浆质量。
4.5 注漿孔与钻孔间的关系
为减少钻孔间的串浆发生，防止注浆时土体中形成应力衰减过快，要求钻孔与注浆孔间距离≮4m。当钻孔中发现有串浆，应停止施工，并进行封孔。对未及时注浆的钻孔，如有串浆、冒浆现象而造成堵孔时，待水泥凝结再扫孔注浆，以确保每孔都能逐一注浆。
4.6 注浆设备与材料
4.6.1 注浆设备
早期采用BW-150型注浆机1台；中后期采用SGB6-100型注浆泵，配套搅拌机和制浆机3台套。双液注浆混合器为自制孔口花洒式施喷混合器。
4.6.2 注浆材料
采用R425普通硅酸盐水泥， 35 Be、M=2·4水玻璃。
4.7 注浆运作顺序
根据设计的注浆孔分布的顺序，采用分层挤压，以保证注浆效果，按此将注浆孔分为5个序次：Ⅰ序次为38孔，Ⅱ序次为101孔，Ⅲ序次为124孔，Ⅳ序次为105孔，V序次为120孔，Ⅰ序次的注浆孔是采用低压力、大注浆量，其作用是封堵大的、连通性好的泄浆和串浆通道，形成一个相对封闭的注浆环境。所以在塌方体外围，并与其它序次保持4孔的间距。Ⅱ～V序次为高压力、充填至挤压注浆，逐渐增加土体强度。
5 结语
对洞外滑坡和洞内塌方地质灾害的治理，效果显著。对洞外滑坡采用抗滑桩加锚杆进行支挡，在滑坡体外缘修建截水沟，减少地表水入渗以减轻水对滑坡体的软化和润滑作用，使滑坡体不再下滑，处于稳定状态。对洞内塌方采用地表钻孔注浆是成功的，它首先改善了塌方体的物理力学性质，从抽心检验结果，内摩擦角值为20°～27°，c值为35 ～70kPa。在隧道恢复施工后，工程进展顺利，在掌子面上可以见到水泥结石脉，并使导坑壁稳定，确保了施工安全，塌方体全部通过，未再作超前支护工程等。其次是有效地阻止了地下水的渗透，使施工在无水条件下进行，改善了施工条件，为隧道的全面贯通奠定了基础。
参考文献：
[1]张守峰.离军高速公路隧道塌方施工处治体会[J].科学之友（B版）.2008（05）
[2]梅隆，彭建玲，胡晓红.高速公路隧道塌方现状及处治方法的研究[J].商品储运与养护.2008（04）
[3]曹忠明.隧道塌方段管棚与预注浆施工技术[J].公路交通科技（应用技术版）.2008（06）