浅谈某高速公路隧道塌方处治

浅谈某高速公路隧道塌方处治

占盼

四川省交通勘察设计研究院有限公司

摘要：隧道塌方处治可基本遵循“结合监控量测在变形收敛的情况下，通过加固坍塌体及相邻巷道、封闭空腔及回填、周边围岩注浆换拱”的原则进行处治。隧道塌方是多方面原因造成，主要可以概括为地质因素、水文因素及人为因素，但隧道的大多数塌方是可以避免的。隧道塌方是一个渐变过程，施工过程中应重视掌子面围岩细微变化，不能过于高估围岩自稳能力，以监控数据作为隧道掌子面施工的依据。

关键词：塌方冒顶；初支变形；周边围岩注浆

1 工程概况

某高速公路隧道右洞进口端K118+195～+230段原设计地质条件为：围岩拱顶及底板岩体为强～中风化粉砂质泥岩，左右边墙岩体为强～中风化粉砂质泥岩，岩质极软，裂隙较发育，岩体完整性较差，地下水出水状态为点滴状～淋雨状出水，[BQ]=159，围岩级别为Ⅴ级。衬砌类型为Ⅴ_石^浅型衬砌，超前支护为42注浆小导管，初期支护为I18@60cm，C20喷砼厚24cm，二衬采用50cm钢筋砼。

隧道开挖由大桩号向小桩号掘进，右洞于2017年01月实现掌子面上台阶开挖贯通。春节后复工，监控量测数据显示右洞K118+195～+230段发生侵限，最大侵限值达44cm。 至2017年03月09日，在未施作临时钢架及周边注浆的情况下，进行拆除换拱作业时，K118+230处拱顶左侧发生塌方冒顶，形成洞内2m、地表5m的漏斗形坍塌孔。

根据现场调查发现，隧道开挖段地质揭示情况与原勘察报告基本一致。洞内出现初支变形及塌方冒顶的地质成因主要为：隧道开挖至浅埋段（洞顶岩土厚度约10～12.5m），且岩性主要为粉质粘土及强风化粉砂质泥岩，力学指标较差，易产生变形；变形段地层可能存在贯通至地表的裂隙，地表水（稻田水及小池塘）下渗（洞内出现较明显渗水现象），造成岩土体饱水，降低了岩土体的物理力学性质，使洞顶围岩体的自稳能力下降，同时加上地下水的渗水压力，从而使洞顶支撑出现变形沉陷。因春节假期影响，隧道初期支护长时间单独受力，初期支护未封闭成环，且监控量测措施也未及时监测反馈，使得洞内变形失控，演变成塌方冒顶。

2. 应急处治措施

2017年03月，工程参建各方到隧道右洞现场察看，开挖揭示地质条件与原勘察报告基本一致。要求施工单位暂停掘进，喷砼封闭塌落的洞渣，施作临时钢拱架，实时监测地表及洞内变形情况。其应急处治措主要如下：

①安全管制：对地表及洞内塌陷等危险区域进行管制，派专人值守。

②封闭坍碴面：编织袋装弃碴码砌坍碴脚，铺设钢筋网，并用C20喷砼封闭坍碴面。因左右洞间距较小，停止左洞掘进，抓紧施做对应右洞段的二衬、仰拱。

③梳理地表排水：地表塌陷区周边施作截水沟，采用防水板或塑料布覆盖穴口，防止地表水由空腔进入隧道。

④加固相邻巷道：K118+190～+235段初期支护内表面架设I18环形临时钢架，沿隧道轴线60cm间距布置，两榀钢架间采用22纵向连接钢筋环向间距1m连接，每榀钢架设4根3m长的42注浆小导管锁脚。

⑤回填坍穴：支模板封堵坍塌口，模板置于初期支护钢架上方，并在塌腔口K118+230采用三榀初期支护钢架作为模板支撑，从地表灌入2m高C20砼回填坍穴，等该段二衬施做完成后再继续回填土石，注意分层浇筑，避免一次加载过大。

⑥加强监控：加强地表及洞内沉降变形监测，及时反馈相关数据。

⑦研究处治方案：完成上述抢险措施待塌方情况基本稳定后，并结合监控量测、地质预报结果进一步分析研究结构修复的工程方案。

3 侵限及冒顶处治方案

至2017年03月23日，经现场查勘，应急处治措施已基本完成。目前空腔壁稳定，洞内塌腔口已封闭。为推进工程建设的继续实施，侵限及冒顶处治方案如下：

①围岩加固：K118+195～+230段周边围岩进行注浆加固：42注浆小导管（兼做系统锚杆），长4.5m，环向间距1.2m，纵向间距60cm。全孔注纯水泥浆，水灰比及注浆压力宜根据现场试验确定，参考水灰比0.6:1～1:1，参考注浆压力0.5～1.0Mpa。

②侵限换拱：注浆固结后，逐榀拆除临时钢架及初支侵限钢架并扩挖（K118+230空腔部位在应急处理中已扩挖并埋设三榀初期支护），替换新钢架，并复喷至设计位置。

③初期支护：K118+195～+230段初期支护采用I18工字钢架@50cm全环布置，C20喷砼厚24cm，预留变形量15cm。

④二次衬砌：K118+195～+235段拱墙及仰拱衬砌加强采用60cm钢筋砼（K118+

230～+235段未侵限，原设计已预留12cm变形量，满足衬砌结构加强的尺寸要求）。

⑤回填：施作完成K118+195～+235段换拱及二衬浇筑后，于空腔内分次回填土石（应急处治中已先行回填2m厚C20砼），回填至地表齐平，地表最上层采用50cm厚粘土覆盖，回填过程中应避免一次加载过大。

4施工注意事项

①左洞于年前发生侵限，在左洞（先行洞）处治方案中已强调左右洞掌子面间

距宜控制在50m以上且隧道贯通面宜设置于洞内围岩条件较好处，然现场未照此实施，右洞（后行洞）直接出洞，春节后发生侵限。为避免此类事故再次发生，施工过程中请严格执行设计文件要求。

②右洞二衬施做完成后左洞才能开挖掘进。

③鉴于右洞出洞侵限，要求左洞贯通须选在洞内围岩条件较好处贯通，不宜直接出洞。

④加强施工安全保障措施，强化工作人员安全操作意识，确保侵限段安全顺利处治完成。

⑤加强洞内外监控量测，动态掌握变形情况，并及时向相关单位反馈信息。

⑥塌方处治工作应以安全第一，质量可靠为原则，切忌冒险抢抓工程进度；处理措施宁强勿弱，留足安全系数；施工过程中应小心谨慎，用材用料扎实到位。

⑦认真贯彻二衬紧跟掌子面的原则，切忌初期支护长时间单独受力。

5隧道塌方问题的反思

结合本项目隧道塌方全过程参与及本人在多个项目隧道后期服务过程中的塌方处理，认为隧道塌方是多方面原因造成，主要可以概括为地质因素、水文因素及人为因素，但隧道的大多数塌方是可以避免的。对于前方不良地质情况，如涌水、断层等，施工应高度重视，通过采用合理的开挖方式，及时支护，准备充足的预案措施，通过超前地质预报等手段，一旦发现地质及水文条件发生变化，因在思想上引起高度重视，严格按照设计图纸及施工规范要求。对于因假期影响等停工情况，应及时封闭掌子面，必要时采取增设临时护拱等方式，加强结构支护，并通过监控量测实时监测，对围岩自稳能力不能过于高估。

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作者简介：占盼、男、1990年08月27日、西南交通大学学士学位、助理工程师、主要研究桥隧结构设计方向。