淺析鐵路雙線隧道塌方處理措施

文寧

【摘 要】隧道開挖時如出現(xiàn)大面積塌方事故會為后續(xù)施工帶來嚴重影響，不但延誤了工期，耗費了大量的工程資金，還為未來隧道的使用帶來了潛在的安全隱患。因此，施工單位必須加強對隧道塌方原因的分析，盡可能排除各種造成塌方的因素，保證隧道的工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】鐵路隧道；塌方處理；施工技術(shù)

一、隧道塌方的類型

1、地質(zhì)原因造成的隧道塌方

地質(zhì)因素是造成隧道塌方的重要因素之一，不同的地質(zhì)條件會造成不同的塌方事故。地質(zhì)因素主要包括變質(zhì)巖體、斷層帶、溶洞、滑坡、泥石流等，當隧道在這些地區(qū)進行施工建設(shè)時，必須要對當?shù)氐牡刭|(zhì)條件進行深人分析，稍有不慎就會造成嚴重的塌方事故。

2、地下水滲漏造成的隧道塌方

當隧道上方或者隧道周圍的巖石中存在大量地下水時，就容易造成嚴重的塌方事故。地下水的存在影響了巖石的穩(wěn)定性和安全性，降低了巖石強度，使隧道的耐壓性逐漸降低，隧道結(jié)構(gòu)面的穩(wěn)定性下降，從而較易造成塌方事故。

3、地壓造成的隧道塌方

地壓主要包括偏壓、滑坡及高地應(yīng)力區(qū)等，其很容易造成隧道周圍的巖體出現(xiàn)松動、開裂等現(xiàn)象，使完整堅硬巖體發(fā)生巖爆、隧道擠出性破壞現(xiàn)象，造成隧道主體結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，從而造成隧道的塌方事故。

4、設(shè)計和施工不當造成的隧道塌方

在隧道建設(shè)前，設(shè)計單位沒有根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況對隧道的結(jié)構(gòu)、施工方法、施工流程進行合理設(shè)計，施工方案不符合施工現(xiàn)場實際。在施工過程中，施工單位的施工方法不當，不符合施工標準，如：該掛設(shè)鋼筋網(wǎng)的地方?jīng)]掛網(wǎng)、混凝土厚度不足、支承結(jié)構(gòu)的數(shù)量不足、角度有問題等。爆破過程中爆破參數(shù)計算不正確，炸藥數(shù)量不正確，引起隧道周圍巖石的不穩(wěn)定。

由于隧道施工環(huán)境差異比較大，造成隧道塌方的因素各種各樣，因此相關(guān)單位必須在施工中不斷進行分析和總結(jié)，這樣才能最大程度地避免隧道塌方事故的發(fā)生。

二、塌方特性及原因分析

某鐵路雙線隧道位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市境內(nèi)，隧道設(shè)計為單洞雙線隧道，設(shè)計時速160km/h，預(yù)留200km/h，起訖里程為DK158+360～DK161+520，全長3160m。隧道設(shè)計最大開挖半徑6.9m，高度12.15m，寬度14.16m，開挖斷面約139m2，為鐵路特大斷面長隧道。

1、塌方段設(shè)計支護參數(shù)

塌方段設(shè)計為Ⅳ級圍巖，支護形式采用Ⅳ級圍巖復(fù)合式襯砌，超前小導(dǎo)管預(yù)支護，格柵鋼筋間距1.0m，掛網(wǎng)噴射C25混凝土，厚25cm，C30二襯混凝土厚40cm。具體設(shè)計支護參數(shù)見表1。

表1設(shè)計支護參數(shù)表

2、塌方情況描述

2009年3月2日下午，現(xiàn)場觀查發(fā)現(xiàn)，地道DK160+045鄰近拱頂初支沿縱向開裂，經(jīng)過對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進行剖析得知，拱頂下沉量達6cm，變形速率達1.3cm/d，遂當即安排選用工字鋼進行加固處理。3月3日變形進一步增大，量測拱頂下沉量達10cm以上，晚10時，在地道路程DK160+038～DK160+075段呈現(xiàn)塌方。塌方后，在拱部約150°規(guī)模形成了一個長約37m，寬14m，高15.7m的反漏斗狀塌腔，塌方量約3000m3擺布，歸于大型塌方，見圖1。

圖1塌方部位橫斷面圖

塌方時上臺階開挖至DK160+121，二次襯砌至DK160+033，仰拱施工至DK160+085，下臺階左側(cè)落底至DK160+095，右側(cè)落底至DK160+087，如圖2所示。

圖2隧道塌方縱剖面示意圖（m）

15cm左右，呈乳黃色，拱肩處局部呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)，有地下滲水出現(xiàn)，圍巖遇水軟化。圍巖自承能力極弱，整體穩(wěn)定性差。

分析事故發(fā)生的原因主要有：該段拱頂以上圍巖特別差，地質(zhì)條件雜亂，圍巖突變嚴峻，呈上軟下硬狀況，地質(zhì)人員對圍巖級別判別存在誤差；冬天施工、地下水凍結(jié)后，導(dǎo)致該段滲水較嚴峻，裂隙中的細粒被水帶走，圍巖構(gòu)成新的自由空間；圍巖成水平層分布且夾泥層較多，遇水后軟化，圍巖自穩(wěn)才能進一步削弱；支護強度不足，未能有用按捺圍巖的過大變形，已形成的自承拱受到破壞。

四、塌方處理方案的制定及實施

經(jīng)現(xiàn)場多次勘察，發(fā)現(xiàn)該倒漏斗塌腔壁約成60°～70°擺布倒坡，腔壁光滑，大塌方后拱部僅有少數(shù)掉塊。根據(jù)塌腔形狀和地質(zhì)狀況，聯(lián)系相似工程經(jīng)歷進行了歸納剖析，開始斷定塌方根本安穩(wěn)，不會再次出現(xiàn)較大塌方。后經(jīng)多方剖析、研討、評論、比較后決議學(xué)習(xí)“WNF法”，聯(lián)系該次塌方的特殊性擬定的塌方處理原則為：削減撓動，以護為主，以防為重，加強二襯，及時回填，分段施工，疾速經(jīng)過。斷定的詳細計劃過程為：

因塌方未將洞室全部阻塞，塌碴頂部比拱頂僅高出1.0m擺布。為不破壞塌方段的自穩(wěn)結(jié)構(gòu)，防止塌方進一步拓展，對主塌方區(qū)內(nèi)的石碴應(yīng)盡量防止擾動，同時從洞外運土回填，進一步安定接近塌腔未塌段的支護。在未塌段堆碴上面選用鋼管搭設(shè)排架，鋪上木板，作為施工操作渠道。

待塌方根本安穩(wěn)后，首要安排對塌腔拱頂及邊墻進行初度素噴C25混凝土，并在處理過程中屢次復(fù)噴，并確保噴混凝土厚度達8cm以上，以此對塌腔圍巖起到預(yù)支護效果，同時可防止小掉塊傷及施工人員。

為避免塌方進一步擴大，及時加強了對塌方端頭未坍塌方位進行前期支護，安裝10榀

I20工字鋼鋼架套拱，鋼架距離40cm，緊鄰塌方段加密，鋼架腳趾落于已施做完結(jié)的矮邊墻混凝土面上，每榀拱腳和拱肩部位均設(shè)置了4根直徑42mm的鎖腳錨管，長度4m。前端3組鋼架上150°范圍內(nèi)焊接φ108無縫鋼管（壁厚6mm），作為超前管棚，長2.5m，環(huán)向間距30cm；拱部外側(cè)掛φ8鋼筋網(wǎng)（15cm×15cm），噴C25混凝土，厚35～40cm，為下一步進行主塌方區(qū)的施工構(gòu)成一個施工安全屏障。

為進一步安定塌腔，在施作二襯及回填混凝土?xí)r，對應(yīng)塌方最高的方位預(yù)埋φ108后期注砂管，管口距塌腔最高處約1.0m左右。當悉數(shù)二襯和回填混凝土施作完結(jié)、強度達100%后，及時組織進行注砂和灌注水泥漿等工作，以便盡早構(gòu)成緩沖層。至此，塌方處理基本完成。

五、實施塌方處理的保障措施

1、高效精干的組織保障。隧道塌方后，項目部當即成立了塌方處理領(lǐng)導(dǎo)小組和塌方處理實施小組，由具有豐厚隧道開挖經(jīng)歷和塌方處理經(jīng)歷的人員構(gòu)成，主要領(lǐng)導(dǎo)輪番值勤，隧道專業(yè)工程師、技術(shù)員、安全員全過程跟班作業(yè)。同時，全力備足塌方處理所需的資料物資和機械設(shè)備并隨時根據(jù)實際情況進行調(diào)整，從組織上保證了塌方處理的順利進行。

2、及時準確的監(jiān)控量測。塌方處理過程中，監(jiān)控量測是一項重要工作，組織了專人對塌腔壁、地表及塌方相鄰區(qū)域的變形情況進行了實時跟蹤監(jiān)測，并及時將檢查數(shù)據(jù)反饋給有關(guān)處理人員，為剖析塌腔和支護的安穩(wěn)供應(yīng)了重要依據(jù)，為方案的實施奠定了根底。監(jiān)控量測閃現(xiàn)，塌方處理期間，初支周邊收斂最大達21mm，拱頂下沉最大達29mm，均在計劃范圍內(nèi)，安全安穩(wěn)。

3、切實有效的處理方案。隧道塌方后，項目部立即針對現(xiàn)場狀況提出了初期處治計劃，撤離了人員、設(shè)備，劃定了警戒區(qū)，實時監(jiān)控塌方狀況。同時，依據(jù)現(xiàn)場踏勘狀況，擬定了開始塌方處理計劃，經(jīng)參建四方會議深化分析研究，確定了塌方處理的開始計劃。處理過程中，聯(lián)系塌方段和各項工作的展開狀況，多次對初步方案進行了完善優(yōu)化，進一步提高了處理計劃的實用性、針對性和有效性，最終保證了塌方處理的順暢施行。

4、快速有力的處理過程。塌方處理貴在一個“快”字，且其貫穿于塌方處理的悉數(shù)進程。塌方后，按應(yīng)急預(yù)案，項目部快速反響，成立了相應(yīng)的安排，制訂了切實可行的方案，并當令快速實施，有用操控了塌方的拓大。處理過程中，人員設(shè)備三班接連作業(yè)，在塌方后第一個自穩(wěn)期及時進行了支護，充分利用了圍巖的自承才干，確保了后序作業(yè)的正常打開。在開端支護的情況下，靈敏進行了二次襯砌和混凝土回填，步步為營，確保了塌方段的穩(wěn)定和安全。4月1日，塌方處理悉數(shù)結(jié)束，整個塌方處理從出現(xiàn)塌方至處理結(jié)束，歷時29d。

結(jié)束語

塌方是隧道施工過程中出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題，為科學(xué)有效地避免塌方事故，就必須在工程實際中不斷總結(jié)，分析塌方事故產(chǎn)生的原因，采取科學(xué)的方法避免塌方事故，減少塌方事故造成的損失，防止塌方事故給生命財產(chǎn)安全帶來威脅，提升隧道的建設(shè)質(zhì)量，促進我國交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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