小凈距公路隧道冒頂處理方案

摘 要：相對分離式雙洞隧道而言，小凈距隧道中夾巖厚度較小，決定了隧道支護結(jié)構(gòu)受力情況以及圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性情況更加復雜。受到地質(zhì)特點的影響，容易出現(xiàn)冒頂事故，堵塞隧道，對于施工作業(yè)的開展而言極為不利，也埋下了嚴重的安全隱患。故而，需要在小凈距公路隧道施工期間，對冒頂事故進行必要的預防，制定相應(yīng)的處理方案。

關(guān)鍵詞：公路隧道；冒頂；處理；坍塌

1 工程概況

平寨2號隧道為短隧道，雙向四車道，為小凈距隧道。岑溪端洞門采用削竹式，隧道左線長259m（ZK4+380～639），右線長253m（YK4+386～639），岑溪端洞口左右洞中間巖柱最小約18.6m。進洞前采用長管棚超前支護，左右線均采用洞口長管棚超前支護，長度30m，共35孔。隧道采取由岑溪端進洞開挖，Ⅴ級圍巖采用CD法開挖，Ⅳ級圍巖采用預留核心土臺階法開挖。

隧道穿過丘陵地貌區(qū)，地形起伏大，最大相對高差約75m，山體植被較茂密，岑溪端洞口溝谷見一條小溪流，主要受基巖裂隙水和大氣降水地表匯流補給，水量受季節(jié)影響大，雨季水量大，旱季水量小或斷流，該溝谷內(nèi)分布多條村民飲用水管，該溝谷地下水為村民飲用水源。隧址區(qū)地層為寒武系混合巖，由云母、石英云母片混合巖化而成，多見殘留片理，巖體風化強烈，進洞初期圍巖主要由坡殘積粉質(zhì)粘土和寒武系全-中風化混合巖組成，巖質(zhì)較軟、裂隙發(fā)育，巖體較破碎。

2 塌方原因分析

（1）塌方是突發(fā)性的，塌方之前據(jù)監(jiān)控量測資料顯示無任何征兆。通過對已塌方段掌子面地質(zhì)描述，此段圍巖較破碎，弱風化，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體呈塊狀，拱頂及邊墻滲水較嚴重。（2）根椐塌方后洞內(nèi)塌方處分析：隧道輪廓線以外的圍巖比較破碎并夾雜大量泥狀土。地表處坍塌的空洞覆土厚度最大約8米，且為無粘性粉狀黃土，黃土層下為強風化破碎巖層，隧道左側(cè)存在一組垂直張節(jié)理，嚴重的破碎帶，沿隧道中線方向。加上施工過程中爆破擾動，發(fā)生整體塌方。（3）由于施工人員盲目地趕進度，在地質(zhì)圍巖等級變化交錯地段，對圍巖自穩(wěn)能力作過高的估計，造成思想上的麻痹大意，對隧道地質(zhì)條件的變化及復雜性認識不足，工程措施針對性不強。（4）由上述隧址區(qū)所處的工程地質(zhì)環(huán)境，在隧道施工到ZK4+585時（離出洞還有54m）發(fā)生塌方，塌方處冒頂，冒頂深度為11.5m，地表塌陷尺寸為8m×9m。此處為殘坡積碎石土，并伴有孤石，埋深淺，風化嚴重。

3 對冒頂?shù)奶幚泶胧┓治?/p>

在小凈距公路隧道施工期間，出現(xiàn)塌方冒頂事故后，處理方案需要遵循先支護后開挖的基本工作原則。根據(jù)項目冒頂塌方規(guī)模可知，本次塌方屬于大規(guī)模塌方[1]，塌方示意圖如圖1所示。

3.1 洞外地表處理

（1）地表坍塌面處理。在坍塌體2m開外修建臨時排水溝，排水溝用水泥砂漿封閉，同時排水溝應(yīng)當在地形最低處設(shè)置出口，使雨水能及時排出，防止降水和地表水流入坍穴內(nèi)，避免更大范圍的坍塌。如果坍塌體較大、較陡，應(yīng)先從冒頂處上到下進行修坡，坡度按實際情況設(shè)計，使坍塌洞室形成漏斗狀，漏斗頂面用彩條布支起覆蓋整個洞穴。同時，地表應(yīng)加強監(jiān)控量測，出現(xiàn)裂縫繼續(xù)發(fā)展應(yīng)采取對地表陷坑坑口加撐處理，防止地表陷坑的規(guī)模擴大。（2）加固洞穴。在塌體修整完畢后，立即對坍塌面進行支護。四周坡面用φ42×3mm注漿小導管加固，長度3米，間距0.5米，小導管垂直坡面方向施作，梅花型布置，施工完后用C25噴射混凝土封閉，噴射厚度為10cm[2]。

3.2 洞內(nèi)坍方處理

（1）將能施工的二次襯砌盡快施工完畢，在二次襯砌和塌方的掌子面之間的初期支護處，作型鋼套拱臨時支護，間距與初期支護相同，采用5米系統(tǒng)錨桿與初期支護連接。并進行噴射混凝土8cm封閉。（2）洞內(nèi)塌方體采用噴射C25砼，厚度為15cm，進行封閉塌方體表面。（3）待完全封閉以后，對塌方體及二次襯砌和塌方的掌子面之間采用Ф42注漿小導管注漿加固。導管間距1.5m×1.5m，長6m。注漿壓力控制在1～2kg。（4）待注漿施工完畢，采取三臺階、預留核心土法施工，洞內(nèi)初期支護型鋼鋼架加密設(shè)置，間距為0.5米/榀，同時上臺階支護增加臨時仰拱，臨時仰拱采用I20工字鋼+噴射C25混凝土，厚度27cm，拱腳下采用型鋼墊板。拱部以上采用孔深13m鉆桿后退式注漿，外插角10-15度。拱部開挖采用Ф42注漿小導管長4.5m，環(huán)向3根/m，間距兩榀鋼架一環(huán)（1.0m），搭接3，5m，外插角15-35度。臺階高度控制在3m左右，臺階的長度控制在1-1.5倍洞徑。（5）拱部以下，沿掌子面前方采用Φ42小導管注漿加固，小導管外插角與線路縱向夾角30～45度，小導管長6m梅花型布置，3根/m，縱向3m一個循環(huán)，搭接3m。每施工一環(huán)小導管注漿加固，采用噴射C25砼，厚度為15cm，進行掌子面封閉[3]。（6）在處理塌方的同時，沿掌子面向后依次換撐，換撐的原則是拆一榀立一榀。所立型鋼拱架，嚴格按設(shè)計、規(guī)范施工。

3.3 地表塌穴處理

四周坡面加固完后，開始回填，最初先回填5米，分層回填，分層夯實，每層回填不超過20cm，回填前要把漏斗底部的雜物清除干凈?；靥钔旰箝_始注漿，采用φ42×3mm注漿小導管進行地表注漿，長度4m，間距1m，垂直打入回填土層中[4]。注漿表面至地表原地面回填，待洞內(nèi)初期支護過渡完成后進行分層夯回填，應(yīng)回填至距地表1m時，再用粘土回填，并應(yīng)高出原地面50cm。

4 后續(xù)防坍塌措施

（1）排水先行，在施工前和施工中應(yīng)采取相應(yīng)的排水措施，盡可能將坑外之水截至坑道之外，并將水及時排出洞處，保持洞內(nèi)水通暢。（2）做好超前地質(zhì)預報工作，主要采用TSP203探明洞內(nèi)圍巖情況，有無不良地質(zhì)，再根據(jù)地質(zhì)報告采取有效措施。（3）開挖一次進尺盡量短，各個部位工序間的距離要盡量縮短，應(yīng)連續(xù)作業(yè)，以減少圍巖爆露時間。（4）開挖采用弱爆破，局部爆破與機械開挖相結(jié)合。爆破是保障圍巖穩(wěn)定的重要因素，多打眼，少裝藥，減少圍巖擾動。（5）盡早施作襯砌，在初期支護完成之后，圍巖穩(wěn)定后，盡早施作二襯，盡快成環(huán)。（6）加強檢查和觀測，加強對圍巖的觀測和檢查頻率，發(fā)現(xiàn)有變形和異樣的，立即采取有效措施。

5 結(jié)束語

在當前公路工程項目建設(shè)作業(yè)的開展過程當中，經(jīng)常會涉及到隧道穿山方面的問題，相對而言，這一工況下的施工難度比較大，需要引起特別的重視。在公路隧道施工技術(shù)持續(xù)發(fā)展、完善的背景之下，各種新型的施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用至現(xiàn)場施工中，為公路隧道工程質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。但是在公路隧道施工，特別是小凈距公路隧道施工作業(yè)開展過程當中，仍然不可避免的出現(xiàn)冒頂事故，由此對施工質(zhì)量產(chǎn)生了不良的影響。文章結(jié)合某工程實際案例，分析了冒頂事故相關(guān)的預防性措施與處理技術(shù)方案，望能夠引起關(guān)注與重視。

參考文獻

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[4]李春峰，晏鄂川，曾耀，等.偏壓隧道冒頂機理分析與監(jiān)控量測[A].//第七屆海峽兩岸隧道與地下工程學術(shù)及技術(shù)研討會暨海峽兩岸巖土工程和地下工程青年科技研討會論文集[C].2008：1389-1393.