淺談隧道回頭塌方處理施工方法

摘要：論述了隧道施工中常見回頭坍塌的處理方法。

關(guān)鍵詞：隧道 回頭塌 處理

新奧法施工技術(shù)早已應(yīng)用于隧道施工中。噴錨支護(hù)和圍巖自承形成的支撐體系則是新奧法施工的核心。新奧法施工技術(shù)的應(yīng)用，使隧道坍塌事故大幅度減少，極大程度上確保了隧道的安全掘進(jìn)。然而，由于隧道圍巖局部變化的無規(guī)律性和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的局限性，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，雖然已經(jīng)進(jìn)行了錨桿噴射混凝土初級(jí)支護(hù)，受隧道內(nèi)滲水和較好圍巖內(nèi)軟弱夾層以及掌子面爆破震動(dòng)等的影響，仍然會(huì)發(fā)生坍塌事故。特別是塌方出現(xiàn)在掌子面后方約20～30米處，俗稱“回頭塌”事故較多。塌方后，由于坍塌處的不穩(wěn)定和塌方造成的對(duì)施工人員的心里影響，對(duì)塌方的處理工作就尤為重要。根據(jù)本人對(duì)數(shù)次塌方的處理經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，認(rèn)為處理塌方應(yīng)按以下四大步驟進(jìn)行。①對(duì)尚未坍塌處進(jìn)行加固處理。②有針對(duì)性制定通過塌方段處理方案。③塌腔回填。④置換拱架。

通過以上步驟的實(shí)施，能夠有效保護(hù)作業(yè)人員的安全，同時(shí)確保安全通過塌方段，保證后續(xù)工程的正常進(jìn)行。

1 對(duì)尚未坍塌段進(jìn)行加固處理

進(jìn)行加固處理，必須包括以下工作，以保證安全，確保坍塌不會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

1.1 安全警示。在坍塌處后方安全位置設(shè)立警戒線，安排專人負(fù)責(zé)警戒。嚴(yán)禁任何人越過塌方體進(jìn)入掌子面，同時(shí)注意觀察塌方發(fā)展的情況。

1.2 觀察塌方情況。觀察塌方現(xiàn)場(chǎng)情況。主要觀察塌方段長度、塌方體石塊大小、巖石破碎程度、塌腔的形狀、塌腔巖層的節(jié)理走向、拱頂部滲水情況幾個(gè)方面。根據(jù)觀察的情況，就可以判斷出塌方處圍巖的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和可能進(jìn)一步發(fā)展的可能走向，為處理塌方提供思路和依據(jù)。

1.3 監(jiān)控量測(cè)。對(duì)塌方段前后設(shè)置的既有監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，分析數(shù)據(jù)，判定圍巖變形沉降的情況。同時(shí)，要加大監(jiān)控量測(cè)的頻率，為后續(xù)處理時(shí)提供依據(jù)。

1.4 加固處理。

1.4.1 根據(jù)對(duì)監(jiān)控量測(cè)情況和現(xiàn)場(chǎng)觀察塌方的可能發(fā)展情況及隧道滲水情況三方面的綜合情況分析，在尚未塌方，而塌方可能擴(kuò)展到的位置退后2米左右的位置，確定為加強(qiáng)加固支護(hù)位置。

1.4.2 加強(qiáng)加固位置確定后，對(duì)該位置架設(shè)22的型鋼拱架2榀，間距1米。并在加強(qiáng)位置后方5米范圍內(nèi)補(bǔ)打錨桿，拱部補(bǔ)打中空錨桿，并注漿，邊墻補(bǔ)打砂漿錨桿。錨桿安裝完成后，施作噴射混凝土。厚度25厘米。

以上工作做完后，加固工作結(jié)束。

2 制定通過塌方段方案

一般情況下，塌方段的通過均采用逐榀架設(shè)拱架，補(bǔ)打系統(tǒng)錨桿，在拱架上設(shè)立支撐，施作噴射混凝土的辦法通過。根據(jù)前期對(duì)塌方體觀察的情況，如果塌方體中石塊較大，最大石塊在0.2立方米以上，且塌腔高度在2米以上，采用22的型鋼拱架架設(shè)，按照Ⅴ級(jí)圍巖的設(shè)計(jì)要求逐榀施工。如塌方體中最大石塊在0.2立方米以下，多為破碎小石塊時(shí)，而且塌腔高度在2米以下，就可以采用φ22格柵拱架架設(shè)，按照Ⅳ級(jí)圍巖的設(shè)計(jì)要求逐榀或每次2榀施工。具體施工方法如下。

2.1 先采用噴射混凝土對(duì)塌方段塌腔進(jìn)行封閉。噴射混凝土中減小碎石含量，加大水泥用量，且添加鋼纖維。噴漿手在安全地帶對(duì)塌腔進(jìn)行噴射。對(duì)塌腔頂部噴射混凝土無法達(dá)到的地方，采用將噴漿管固定在挖掘機(jī)斗子上，由挖掘機(jī)將噴漿管提到拱頂高度進(jìn)行噴射。噴射混凝土應(yīng)盡可能的將塌腔范圍的圍巖覆蓋，覆蓋厚度以5厘米左右為宜。噴射混凝土不宜太厚，否則，容易脫落。較遠(yuǎn)處，可采用較稀純砂漿噴射，以能將圍巖暴露面覆蓋為標(biāo)準(zhǔn)。過遠(yuǎn)處無法施作噴射混凝土的，待到塌方處理向前進(jìn)行一段距離，再繼續(xù)噴射混凝土處理覆蓋。

2.2 根據(jù)制定的方案，按照Ⅳ級(jí)或Ⅴ級(jí)圍巖的要求逐榀安裝拱架，施作鎖腳錨管，補(bǔ)打系統(tǒng)錨桿，安裝鋼筋網(wǎng)片，焊接連接筋，對(duì)拱部中空錨桿和鎖腳錨管注漿。

2.3 每一榀拱架架設(shè)完成后，用鋼管對(duì)塌腔頂部進(jìn)行支撐。鋼管一端支撐在塌腔的巖石上，另一端焊接在拱架上。支撐的鋼管應(yīng)盡量垂直于拱架，支撐在巖石上的一端應(yīng)盡量頂在巖石的凹點(diǎn)處。

2.4 施作噴射混凝土。噴射時(shí)，作業(yè)人員應(yīng)遵循從下至上的順序。

在拱架安裝過程中及噴射混凝土過程中，應(yīng)安排至少2名人員對(duì)塌腔進(jìn)行不間斷觀察，遇見危險(xiǎn)及時(shí)用哨子發(fā)出警報(bào)。使作業(yè)人員及時(shí)撤離。

2.5 安裝2～3榀拱架后，拱架和塌腔間形成的的空洞采用噴射混凝土盡量噴滿。

2.6 逐榀安裝至塌腔最高處時(shí)，在此處拱架上預(yù)留安裝混凝土泵送管頭，管頭視情況應(yīng)低于塌腔最高處30～50厘米。以便最后泵送混凝土將塌腔填滿。若塌腔較大或較長時(shí)，可以增加預(yù)留管頭數(shù)量。

2.7 在塌腔最高處還應(yīng)安裝排氣管，排氣管頂部應(yīng)適當(dāng)多打眼，以便對(duì)塌腔壓入混凝土?xí)r排氣。確?；炷聊軌驂簼M塌腔。

2.8 逐榀安裝拱架施作噴射混凝土一直到通過塌方段，到達(dá)安全穩(wěn)定的地段。

2.9 在安裝拱架施工過程中，每2榀拱架埋設(shè)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)一組，每組5個(gè)。并加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，為塌方處理提供可靠數(shù)據(jù)，以便在沉降變形出現(xiàn)問題時(shí)，及時(shí)采取措施。

3 塌腔回填

雖然在拱架逐榀施工過程中，已經(jīng)用噴射混凝土對(duì)拱架和塌腔間空洞進(jìn)行了噴射處理，但是，由于在拱架下對(duì)塌腔噴射混凝土施工存在一定的風(fēng)險(xiǎn)和難度，因此，拱架和塌腔間仍然存在空洞。之前，由于預(yù)留的有混凝土泵送接頭，待噴射混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，便可以對(duì)塌腔進(jìn)行注入混凝土施工，確保塌腔穩(wěn)定。

3.1 采用泵送混凝土，連接泵車泵管到預(yù)留的接頭上。有多個(gè)預(yù)留管時(shí)，應(yīng)從預(yù)留在塌腔中相對(duì)較低處開始?jí)喝牖炷痢?/p>

3.2 壓入的混凝土應(yīng)適當(dāng)增大塌落度和流動(dòng)性，以便壓入的混凝土能夠?qū)⑺惶顫M。壓入混凝土的過程應(yīng)不間斷進(jìn)行，以免由于混凝土等待時(shí)間過長堵塞泵管。

3.3 等到混凝土壓入量與事先預(yù)計(jì)數(shù)量接近時(shí)，應(yīng)注意觀察排氣管，一旦發(fā)現(xiàn)排氣管大量流出水泥漿，立即停止壓入混凝土。

4 置換拱架

由于處理塌方段時(shí)，在已經(jīng)做好的初級(jí)支護(hù)上再次施作了支護(hù)，因此，此段支護(hù)必然會(huì)侵入設(shè)計(jì)二次襯砌的限界。在塌腔回填處理結(jié)束后，在二次襯砌施工前，將處理塌方時(shí)安裝的拱架和噴射混凝土鑿出，按照設(shè)計(jì)斷面換上新的拱架，確保二次襯砌的結(jié)構(gòu)尺寸。在拱架置換時(shí)，應(yīng)在壓入混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后進(jìn)行。拱架置換應(yīng)采用跳槽置換，每次置換數(shù)量不超過2榀。

5 結(jié)語

隧道回頭塌在隧道施工中較為多見，一般處理方法為上文所述，但是對(duì)于特別軟弱的圍巖，在處理前則需要對(duì)圍巖和塌方體大范圍注漿，進(jìn)行加固處理。通過塌方體時(shí)也會(huì)采取預(yù)留核心土或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。對(duì)于塌方數(shù)量較大的情況，也可以采取三臺(tái)階七步開挖的方法，進(jìn)行處理?？傊?，在處理塌方時(shí)，要根據(jù)圍巖和塌腔的變化情況隨時(shí)采取應(yīng)對(duì)方案，預(yù)防二次坍塌，確保安全通過塌方段。