隧道塌方处理方案论述

梁超贤

【摘要】本文结合工程实例论述鸦髻岭隧道施工过程中的塌方处理措施。以供参考。

【关键词】隧道工程；塌方处理措施

1、工程概况

某道为中隧道，左、右线分离布设。长度为793.5m；鸦髻岭隧道进出口段各有一段小净距，左线小净距隧道设计里程长445m；右线小净距隧道设计里程范围为长509m。中间岩柱厚度范围在18.2m～25.6m之间，其余为正常间距。目前塌方位置中間岩柱厚度约34m，属于正常间距。隧道左线最大埋深约96m，右线最大埋深约102m。左、右线隧道一端位于直线上，另端位于R=2350m的圆曲线上，左、右线隧道均采用人字坡，最小纵坡分别为0.32%及0.38%，根据路线设计要求，左线隧道出口段路面设置3%反向超高；右线隧道出口段路面设置3%正向超高。

1.1地质概况

（一）地形、地貌

隧道区属侵蚀低山地貌区，地貌特征为山体呈脊状山，走向北东向展布。山体主要由燕山期（γ）花岗岩构成。隧道轴线经过处地面标高70.0～214.2m，相对高差约144.2m。隧道经过的山体较高大，连绵起伏，自然坡度一般20°～36°，局部较陡峭形成陡崖，沟谷一般较狭长，纵坡较缓，横坡相对较陡。

（二）地层岩性

根据钻探、物探及地质调绘，隧道区地层岩性由新至老为第四系全新统坡残积粉质黏土（Q4dl+el）、残积土（Qel）和燕山期（γ）花岗岩组成。

（三）水文地质条件

隧道区属侵蚀低山地貌区，山体主要由燕山期花岗岩构成。隧道经过区及附近无大型水库及大型河流通过，地表水不甚发育。

2、塌方过程及原因分析

2.1塌方过程

隧道左洞在完成某段下台阶开挖后，正准备进行挂网喷混施工时，左侧壁出现掉块塌方现象，故立刻对开挖面进行初喷混凝土封闭并撤离人员机械。塌方位置的初喷面出现开裂剥落，塌方体纵向长度约6米、环形长度约5米、最大厚度约2米，塌方体积约20立方米。经过七小时左右塌方位置已至拱顶并往右侧发展，纵向长度约10米，经过十小时左右塌方位置已超过拱顶至右侧约3米，纵向长度约12米，拱顶最大深度约4米。

2.2原因分析

塌方段设计为Ⅱ级围岩，岩性为微风化花岗岩，岩石坚硬，整体性较好，初期支护为喷射混凝土厚10cm，局部挂网，局部锚杆支护。从当时上台阶掌子面开挖后揭示的地质情况来看，比较完整，没有明显的软弱夹层。

3、塌方应急处理措施

3.1处理原则

塌方发生后，在塌方尚未稳定前，主要采取后方加固措施，在安全的情况下确保塌方不往大桩号方向继续发展。

3.2应急技术方案

①人行横洞位置至现塌方体边缘段施作10cm厚C20喷射混凝土。

②施作喷射混凝土并注意保护断面的监控量测点。

③喷射混凝土施工完成后，在保证施工安全的情况下即刻选择合适位置施作5m钢拱架，要求锚杆与钢架焊接固定。

4、塌方段处理方案概述

塌方处理的原则是加固两端处理中间，由于目前塌方前端已全部封闭，塌腔位置及分布、塌体的高度仍无法探明，塌体内部堆积高度可能存在两种情况，一种是塌体堆积高度已超过开挖轮廓线并有一定的覆盖厚度、一种是塌体堆积高度未超过开挖轮廓线。

4.1对塌落物超过拱顶的处理方案

处理原则：固结上部（轮廓线以上塌方体）、稳定下部。

处理措施：首先对塌方体进行反压回填，以稳固塌方体，避免塌方体进一步滑落，甚至冒顶。其次在修筑好相应平台后，对塌方体进行喷射混凝土封闭，形成止浆墙。而后采用超前小导管注浆预支护，I22工字钢短进尺等依次推进的措施，处理步骤如下：

第一步：稳定塌方体：采用反压回填的方法以抵消塌腔面侧压力，避免塌方临空面进一步扩大。在反压回填的同时用挖掘机将塌方体自然滑落形成的坡面修整平顺，预留操作平台，平台高度（拱顶至操作平台）控制在3.5m。对塌方面喷射20cm厚C20砼的止浆墙。

第二步：进行注浆加固处理。根据现场实际察看及监控量测数据反映，该段围岩已经遭到了破坏，为确保下一步对塌方体的处理安全可控，必须对拱部围岩进行径向注浆加固；采用Ф42mm*3.5mm热轧无缝钢管，L=4.5m，纵、环向间距1.0*1.0m，呈梅花型布置。

第三步：塌方体上部注浆固结：沿隧道轮廓线设2排注浆小导管，排距及环向间距均按30cm布设；喷射砼止浆墙布设3排小导管间距均按100cm呈梅花型布置，小导管长度分别为6m，Ф42mm*3.5mm热轧无缝钢管。

第四步： 采用三台阶法对已加固凝结的塌方体开挖：超前预支护采用Ф42×3.5mm双层小导管L=6m，开挖、支护每循环进尺不大于0.5m（即一榀），每两个循环后即施做双层小导管。若开挖过程中掌子面和开挖轮廓线出现注浆不饱满的情况，采用C20喷射砼进行封闭；初期支护参数：I22工字钢，间距50cm，为增强型钢拱架的整体性连接筋环向间距50cm，Ф8双层钢筋网，Ф42×3.5mm径向注浆小导管（加强径向注浆固结松散体）L=4.5m，锁脚小导管Ф42×3.5mm（每个台阶钢拱架连接处打设两根）L=6m。增设临时钢支撑。

第五步：上导坑进尺在5m左右时，中、下导坑需进行单侧交叉循环作业施工（长度宜控制在5m），支护参数及循环进尺同上导坑支护参数一致，因中、下台阶轮廓线已按原设计Ⅱ级围岩开挖施工，而变更后增加了I22型钢拱架，为满足隧道二衬净空需对原开挖轮廓线进行扩挖，若采用爆破施工势必会造成二次扰动，必须采用人工凿槽嵌入型钢拱架。

4.2对塌落物未超过拱顶的处理方案

处理原则：加固两端，处理中间。即对塌方两端原有支护进行加固，防止塌方继续扩大。

处理前提：处理前提为塌体已基本处于稳定，坍体上方不再掉块落石，塌方已形成自然拱，已对塌方两端的支护和围岩进行了加固。

处理步骤：第一步：机械清理，将未超过开挖轮廓线的塌落体整平，形成工作平台，以便对塌腔进行加固及施作临时支撑。第二步：在平台上架设临时支撑，以防万一顶部掉块，危及作业人员安全，这是安全保障措施。第三步：在平台上对坍腔周边进行喷射混凝土、挂网、锚杆、注浆加固，作业顺序为：先初喷5cm厚混凝土，然后挂网，钢筋网采用?8、a20×20、锚杆长度4m，间距1m，采用药卷锚杆。注浆小导管采用?42钢管，长6m，间距1m。第四步：从外往里，先两侧后中间，分段进行清理塌体，同时对坍穴下部左右两侧喷混凝土、挂网、打锚杆。第五步：架设钢架、钢架采用Ⅰ22，间距75cm，为保证钢架的稳定，用锚杆将钢架与围岩联接在一起（锚杆环向间距1m），钢架后空洞用喷射砼回弹密实第六步：空腔回填，在架立钢架和二衬前，预留泵送砼进浆管和排气管，待二衬模注砼施工完毕后且达到一定强度后，用同级泵送砼将坍穴回填密实。