淺說隧道垮塌的分析與整治方法

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1坍塌經(jīng)過

2013年4月9日00：10分，掌子面出完渣后，施工人員發(fā)現(xiàn)拱頂處掉渣掉塊，立即組織人員及設(shè)備撤出掌子面，約10分鐘后拱頂產(chǎn)生大面積坍塌，超前小導(dǎo)管被拉出巖面，坍塌深度約5m。坍塌體為土夾石松散堆積體，夾雜大塊孤石。K38+652～K38+650立好的2m（4榀）鋼拱架被大塊孤石沖擊變形。

2地質(zhì)描述

原設(shè)計(jì)隧道埋深18～20m，圍巖為第四系塊石、碎石夾少量土層，機(jī)構(gòu)較松散，地表坡角30°～40°，圍巖穩(wěn)定性差。該段成硐條件差，易產(chǎn)生塌頂。根據(jù)坍塌后現(xiàn)場(chǎng)塌落體分析為土夾石松散堆積體，夾雜大塊孤石，有軟弱夾層和滑移面，與設(shè)計(jì)不符。

3坍塌原因分析

隧道掌子面位于淺埋、土夾石松散堆積體內(nèi)，且有大塊孤石，有夾層和滑移面，坍塌處圍巖松散，粘結(jié)力和自穩(wěn)能力極差，拱部松散的土石全部滑坍造成坍塌，也使后方施工完畢的初期支護(hù)遭到破壞。

4坍塌處理方案

復(fù)噴混凝土5cm，以抑制圍巖變位。K38+650～+660未坍塌段的處理，未坍塌段10m范圍內(nèi)沿徑向全斷面打設(shè)內(nèi)徑φ42小導(dǎo)管（壁厚4mm），對(duì)圍巖進(jìn)行壓漿處理，讓松散圍巖粘結(jié)成整體，增加環(huán)向圍巖拱形穩(wěn)定性，防止在清除塌方體時(shí)因側(cè)壓力導(dǎo)致該段初期支護(hù)失穩(wěn)再次發(fā)生塌方。要求導(dǎo)管長(zhǎng)度4m，間距1(縱)×1m（環(huán)）。注漿固結(jié)完畢后，對(duì)K38+652～K38+650被大塊孤石沖擊變形立好的2m（4榀）鋼拱架進(jìn)行拆除換拱，并按設(shè)計(jì)要求打設(shè)鎖腳錨桿和初期支護(hù)系統(tǒng)錨桿。對(duì)掌子面坍塌下來的松散堆積體采用φ42小導(dǎo)管進(jìn)行注漿固結(jié)，使上臺(tái)階形成核心土，保證掌子面的穩(wěn)定。K38+650～K38+640坍塌段處理。從未坍塌段K38+650處向坍塌段K38+650～K38+640打設(shè)雙排φ42超前小導(dǎo)管，布設(shè)范圍：拱部180°，小導(dǎo)管長(zhǎng)度4.5m，搭接長(zhǎng)度不小于2m，并注漿。采用人工風(fēng)鎬環(huán)向開挖預(yù)留核心土法施工。環(huán)向開挖時(shí)，要邊清渣邊噴射砼封閉，防止虛渣滲漏造成小的坍塌。架立I18鋼拱架（每循環(huán)進(jìn)尺不大于50cm，開挖面盡量小，能支立鋼拱架即可），鋼拱架拱腳處各打設(shè)4根φ42鎖腳錨管，長(zhǎng)度4m，并注水灰比1:1水泥漿。鋼拱架縱向連接采用φ22鋼筋，環(huán)向間距1m，與鋼拱架焊接。采用Φ8單層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距20×20cm。打設(shè)系統(tǒng)砂漿錨桿，長(zhǎng)度6m，縱距0.5m，環(huán)距0.8m，每根系統(tǒng)砂漿錨桿要求與鋼拱架焊接牢固。在通過坍塌段過程中，在K38+650～K38+640拱頂處埋設(shè)3根φ150mm鋼管，深入坍塌空腔內(nèi)部。在K38+650～K38+640坍塌段拱頂埋設(shè)8根φ50注漿管，深入坍塌空腔內(nèi)部。通過坍塌段后，埋設(shè)φ150mm鋼管對(duì)塌方空腔內(nèi)壓入C25砼封閉缺口，空腔內(nèi)壓入的砼厚度約為1.5～2m，砼在空腔內(nèi)自流找平，形成整體保護(hù)層。壓入的砼達(dá)到終凝時(shí)間12小時(shí)后，通過埋設(shè)的φ50注漿管對(duì)塌方空腔進(jìn)行注漿填充、固結(jié)處理。

5施工質(zhì)量控制措施及預(yù)防措施

每次開挖進(jìn)尺能支立1榀鋼拱架即可。出現(xiàn)小的坍塌后，及時(shí)對(duì)裸露巖面噴射C20砼進(jìn)行封閉。加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)。隧道埋深18～20m，在處理坍塌期間，每1次/2小時(shí)的頻率觀測(cè)地表沉降。隧道內(nèi)洞頂沉降觀測(cè)點(diǎn)及收斂點(diǎn)在塌方地段加密，每1次/2小時(shí)的頻率觀測(cè)洞頂沉降和收斂。洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)及地表觀測(cè)如有異常，值班人員鳴哨，洞內(nèi)施工人員迅速撤離。施工時(shí)，應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)統(tǒng)一指揮，施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁閑雜人員隨便出入，洞內(nèi)施工時(shí)必須設(shè)專職安全員加強(qiáng)觀察，一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情立即組織人員撤離；加強(qiáng)施工作業(yè)面照明設(shè)施，避免因燈光較暗，造成安全隱患；在施工作業(yè)中，隨時(shí)注意頭頂是否有不穩(wěn)定碎石，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)處理，避免發(fā)生掉塊砸傷施工人員的情況發(fā)生；在進(jìn)行注漿作業(yè)時(shí)，要有專人負(fù)責(zé)，隨時(shí)監(jiān)控注漿壓力和注漿量，同時(shí)設(shè)專人觀察四周變形情況，并根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)整注漿壓力，防止因注漿壓力過大，造成變形加劇，造成危險(xiǎn)；嚴(yán)格控制鋼拱架支護(hù)尺寸，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行施工；鋼架接頭處是受力的薄弱環(huán)節(jié)，做好鋼架聯(lián)接及鎖腳錨管（桿）的施做；本段圍巖結(jié)構(gòu)松散破碎，應(yīng)按照?qǐng)D紙及規(guī)范要求，初支應(yīng)及早封閉成環(huán)，盡快施做仰拱及二襯，以確保施工人員、機(jī)械安全。

6結(jié)語

等坍塌處基本穩(wěn)定后，對(duì)坍塌空腔進(jìn)行噴射砼封閉；然后對(duì)未坍塌段進(jìn)行加固；對(duì)坍塌空腔內(nèi)壓入砼。最后再按照管超前，人工風(fēng)鎬環(huán)向預(yù)留核心土法開挖，短進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)，勤量測(cè)的原則通過坍塌段。為以后公路隧道坍塌處理提供了經(jīng)驗(yàn)。

作者：李榮軍單位：中鐵一局集團(tuán)第二工程有限公司