隧道塌方處理分析探討

王興舟

摘 要：公路隧道作為典型的地下工程，在建設(shè)過程中，受地質(zhì)條件影響較大，容易發(fā)生多種病害，其中塌方最為嚴重。本文四川省黑水縣雅克夏雪山隧道塌方為例，簡要介紹了大塌方處理方法。

關(guān)鍵詞：隧道 塌方 處理 措施

公路隧道作為典型的地下工程，在建設(shè)過程中，時時受到地質(zhì)條件的影響和制約，由于地質(zhì)勘探技術(shù)及地形條件的限制，對地下地質(zhì)情況的鉆探分析不可能做到與實際情況完全吻合，同時設(shè)計支護參數(shù)或施工方法有可能選擇不當，導(dǎo)致施工中可能出現(xiàn)多種災(zāi)害，其中塌方最為嚴重，塌方不但影響工程質(zhì)量，甚至導(dǎo)致產(chǎn)生安全事故。筆者參與多條隧道工程建設(shè)，經(jīng)歷過多次塌方事故，其中以四川省黑水縣雅克夏雪山隧道最為嚴重，本文以雅克夏雪山隧道為例，將處理隧道塌方處理的有關(guān)情況進行簡要介紹。

1.工程概況

四川省黑水縣雅克夏雪山隧道位于四川省黑水縣與紅原縣交界，隸屬于省道302線，隧道全長2.302km，，穿越南北向的分水嶺，進出口兩側(cè)均為“U”形溝谷，走廊帶單一。采用單洞對向行車二級公路標準，設(shè)計時速為40km/h，隧道凈高5.0m、凈寬9.0m。項目區(qū)位于青藏高原向四川盆地的過渡地帶，地勢西北高、南東低。隧址區(qū)內(nèi)最高海拔4450m，最低海拔3820m，相對高差630m，隧道西側(cè)進洞口海拔3913.375米，東側(cè)出洞口海拔3862.862米，屬于高海波隧道。隧址區(qū)為高山山地地貌，構(gòu)造復(fù)雜，巖性以變質(zhì)砂巖、砂質(zhì)板巖不等厚互層夾薄層灰?guī)r為主，發(fā)育多條次級斷裂，地表水和地下水較為豐富，總體上工程地質(zhì)較為復(fù)雜，施工難度較大。

2.塌方情況

2.1塌方過程

早8：0 0，施工單位準備澆筑K3+155～K3+150段仰拱時，發(fā)現(xiàn)K 3+15 5處左側(cè)邊墻初期支護噴射混凝土表面出現(xiàn)縱向水平裂縫，并且噴面有混凝土剝落現(xiàn)象，立即停止K3+033處掌子面的掘進施工，馬上采用5根工字鋼做斜撐對K3+159～K3+153范圍初期支護進行加固，同時繼續(xù)組織澆筑K3+155～K3+150段仰拱襯砌。20：00仰拱混凝土澆筑完畢， 20：15時K3+155初期支護左側(cè)邊墻發(fā)生嚴重開裂并開始垮塌，帶動前后及拱部初期支護開裂垮塌，20：25垮塌將斷面堵死封閉，垮塌圍巖為黑色破碎狀砂質(zhì)板巖。塌方段洞頂埋深40～55米，地表出現(xiàn)洞穴，洞穴沿隧道長5米，寬4米，2米深。后在K3+159位置處采用跟管式偏心地質(zhì)鉆機鉆孔，探明塔體長度為27.5米，范圍K3+159～K3+131.5段（其中掌子面樁號K3+033、隧道洞口樁號K3+255）。

2.1塌方原因分析

塌方處為砂質(zhì)板巖，薄層狀，較破碎，層面有光滑碳質(zhì)薄膜，層間結(jié)合較差，地下水較豐富，圍巖易沿層面滑塌崩解；加之近期積雪融化，地表水下滲，進一步降低了圍巖自身的穩(wěn)定性；同時K3+155至K3+150段施做仰拱期間對支護體系的不利影響，導(dǎo)致鋼架失穩(wěn)，引起坍塌。

3.塌方處理

3.1塌方后緊急處理措施

為避免塌方體進一步擴大，對已完成初期支護的K3+170～K3+159段（11米）進行加固，在拱墻范圍內(nèi)施作42×3.5的徑向注漿小導(dǎo)管，長度L=6米，布置間距60（環(huán)）×50（縱）cm，梅花型布置，采用水泥單漿液注漿。塌方處地表洞穴周圍施作截水溝，并采用塑料膜覆蓋，防止地表水進入塌方體。加強監(jiān)控量測，監(jiān)控已支護段的支護變形情況，防止垮塌范圍的擴散。加強對全隧道初期支護進行觀察，發(fā)現(xiàn)有開裂處及時采取臨時加固措施。

3.2塌方體處理方案

塌方體處理范圍K3+159～K3+130，處理過程如下：

管棚倉段超前小導(dǎo)管注漿施工、管棚倉段三臺階開挖與支護、系統(tǒng)小導(dǎo)管注漿施工 → 長管棚導(dǎo)向墻施工→ 長管棚及其注漿施工 → 長管棚段超前小導(dǎo)管注漿、上下斷面開挖與支護、系統(tǒng)小導(dǎo)管注漿施工 → 管棚倉回填 → 仰拱、二次襯砌施工 → 已支護段加固（緊鄰塌方段終點的未塌方段） → 地表永久截水溝施作及陷坑處理。

3.2.1 K3+162.5～K3+159段加固方案

為保證過渡段施工安全，對塌體管棚倉過渡段外圍圍巖進行加固，此段每100cm施作一排φ42注漿小導(dǎo)管，環(huán)向間距40cm，長度6米，與洞軸線成30°角，整環(huán)按3臺階法分3次施作。

3.2.2 K3+159～K3+155（4米）管棚倉過渡段施工方案

未塌方段到管棚室頂緣落差較大，采用4米漸變段進行過渡。超前支護采用φ42注漿小導(dǎo)管，長度6米，仰角40°，間距40cm（環(huán)）×80cm（縱），整環(huán)施作；拱部120度徑向支護（K3+159～K3+153.5）采用φ42注漿小導(dǎo)管，長度6米，仰角72°，間距60cm（環(huán)）×50cm（縱），梅花型布置；側(cè)墻徑向支護采用φ42注漿小導(dǎo)管，長度4米，間距60cm（環(huán)）×50cm（縱），梅花型布置，范圍為除拱部120°外，側(cè)墻全部設(shè)置。初期支護采用Ⅰ20b工字鋼，間距80cm，兩榀拱架采用Φ22連接筋，間距50cm，鎖腳錨管采用長4.5米的φ42注漿小導(dǎo)管，每榀拱架設(shè)置16根，為拱架提供比較穩(wěn)固的臨時基礎(chǔ)；噴射混凝土為C25，厚度30cm，內(nèi)設(shè)雙層網(wǎng)片φ8 @15cm×15cm；開挖采用3臺階法施工，分部開挖分部支護，最后形成支護拱形環(huán)，根據(jù)實際情況設(shè)置臨時仰拱。

3.2.3 K3+155～K3+151.5（3.5米）管棚倉段施工方案

根據(jù)大管棚施作空間需要，較前方加強段支護面高60cm，長度3.5米，此段斷面較大，加強支護。拱部超前支護采用雙層φ42注漿小導(dǎo)管，長度6米和3.5米，環(huán)向間距40cm，仰角分別40°和25°，排距均為1米，施作范圍拱部120°；側(cè)墻超前采用單層φ42注漿小導(dǎo)管，環(huán)向間距40cm，長3.5米，仰角25°，1米施作一環(huán)；徑向注漿采用φ42注漿小導(dǎo)管，長度4米，間距60cm（環(huán)）×50cm（縱），梅花型布置，范圍為除拱部120°外側(cè)墻全部設(shè)置。初期支護采用Ⅰ20b工字鋼拱架，間距50cm，兩榀拱架采用Φ22連接筋，間距50cm，鎖腳錨管采用長4.5米的φ42注漿小導(dǎo)管，每榀設(shè)置16根，為鋼架提供穩(wěn)固的臨時基礎(chǔ)，確保施工安全；噴射混凝土采用C25，厚度30cm，內(nèi)設(shè)雙層網(wǎng)片φ8@15×15cm。開挖采用3臺階施工，分部開挖分部支護，最后形成支護拱形環(huán)，根據(jù)需要設(shè)置臨時仰拱。endprint

3.2.4 管棚段施工方案

C30砼護拱作為管棚導(dǎo)向墻，延隧道方向厚100 cm，內(nèi)埋設(shè)3榀I18工字鋼，間距40cm，I18工字鋼間用Φ22連接筋，間距50cm，導(dǎo)向墻內(nèi)預(yù)埋127×4mm鋼管為導(dǎo)向管，仰角5度，預(yù)埋長度1米，導(dǎo)向管與工字鋼焊接牢固。

長管棚采用熱軋無縫鋼管直徑108mm，壁厚6mm；環(huán)向間距40cm；仰角3～5°（不包括路線縱坡，盡量采用小角度）鋼管長1900cm，用絲扣連接，縱向同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，在隧道拱部120°范圍內(nèi)布設(shè)。鋼管中部預(yù)留直徑10mm注漿孔，梅花型布置，圓孔沿鋼管20cm間距布置，鋼管后端350cm范圍內(nèi)作為止?jié){段不布置注漿孔；注漿液采用水泥--水玻璃雙漿液，水泥與水玻璃體積比為1：0.5 ，水玻璃濃度為35波美度，水玻璃模數(shù)為2.4，水泥漿水灰比為1：1 ，注漿壓力初壓為0.5～1.0MPa，終壓為2.0MPa 。

3.3隧道襯砌加強

將塌方段初期支護和二襯分別進行了補強調(diào)整，其中將初期支護由Ⅰ18工字鋼拱架，間距75cm，25cm厚C25噴射混凝土，調(diào)整為Ⅰ20工字鋼拱架，間距50cm，28cm厚 C25噴射混凝土，將二襯C30模筑砼由45cm厚調(diào)整為60cm。為了保證襯砌的工程質(zhì)量和襯砌防水等要求，將原設(shè)計的施工縫、沉降縫位置做了相應(yīng)調(diào)整。塌方過后的10米（即K3+139～K3+129段），采用徑向注漿小導(dǎo)管加固，長4米，垂直噴面施作，間距60cm（環(huán)向）×75cm（縱向），梅花型布置，采用水泥單漿液注漿。

3.4洞頂塌穴處理

先將塌穴用碎石土回填密實，然后回填30cm的粘土隔水層和30cm的種植土。回填部分夯實，高出原地表60cm，使地表徑流到此范圍邊緣自然流走。地面處理工程應(yīng)盡快施做，防止雨水灌進塌穴，影響坍方體的穩(wěn)定，對洞內(nèi)支護工程造成影響。

3.5塌方處理結(jié)果

從處理塌方開始至塌方處理完成歷時90多天，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明山體變形趨于穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)安全，目前，隧道已安全運營五年多，充分表明上述處理方案科學(xué)有效。

4結(jié)束語

（1）在制定塌方處理方案之前，一定要將塌方的情況調(diào)查清楚，調(diào)查范圍不僅局限于隧道洞內(nèi)，隧道地表及臨近隧道一定范圍內(nèi)山體的變化情況都要調(diào)查清楚。

（2）在處理隧道塌方過程中加強隧道地表及洞內(nèi)圍巖的監(jiān)控量測，根據(jù)實際情況及時調(diào)整處理方案。

（3）隧道塌方發(fā)生后，對于塌方體兩側(cè)無論是否受到波及，都應(yīng)該采取措施進行加固處理。

（4）塌方處理時采用小導(dǎo)管與管棚相結(jié)合的方式，雖然有可能耗時，但支護能力強，有利于保證隧道安全和質(zhì)量。

參考文獻：

[1]郝培俊.隧道塌方的原因及處理方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，07：245.

[2]劉黎權(quán).茶鎮(zhèn)隧道塌方段的處理方案與技術(shù)措施[J].價值工程，2017，03：162-164.

[3]郭輝.某鐵路雙線黃土隧道塌方綜合處理技術(shù)[J].山西建筑，2017，07：170-171.

[4]秦才福.隧道裂隙水觀測及塌方處理[J].山西建筑，2017，02：187-189.

[5]林德海.鵲嶺隧道塌方原因與處理方案淺析[J].江西建材，2017，05：151.

[6]歐書福.大跨度軟弱圍巖隧道塌方治理的施工技術(shù)[J].建材與裝飾，2017，03：260-261.endprint