石膏山水庫沁南公路改線隧道塌方處理措施

郭永峰

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

沁南公路改線1號隧道為石膏山水庫配套工程，也是沁南公路改線中的一部分，該隧道為單向隧道，起點樁號0+000.00，終點樁號0+518.00，長518 m，屬山丘重嶺隧道，隧道型式為城門洞型，洞口開挖斷面寬5.4 m，高 6.746 m，凈寬 4.4 m，凈高 5.796 m，進口高程1 152.4 m，出口高程1 150 m，設計縱坡0.46%，初期支護噴C20混凝土厚度為15 cm，直徑20 mm鋼格柵間距1 m，直徑25 mm超前錨桿長3.5 m，間距30 cm。該工程于2008年8月洞口明挖，2009年3月洞室開挖，2009年8月全線貫通。

2 公路隧道塌方段情況

1號隧洞于2009年3月進行洞室施工，初期支護緊跟開挖工作面，按計劃和規(guī)范施工作業(yè)，因地質(zhì)問題，同年9月初洞內(nèi)發(fā)生大塌方，塌方段樁號0+446—0+483。該段工程地層巖性為太古界泰岳山群石膏山組第五巖組混合花崗巖、淺粒巖。洞頂圍巖厚14~32 m，主要發(fā)育 3 組節(jié)理：第 1 組 N30°~51°E.SE∠52°~68°，第 2 組 N59°~80°W.NE∠62°~78°，第 3 組 N82°~89°E.SE∠60°~74°。其中第 1 組節(jié)理較發(fā)育，延伸較長，寬0.1~0.2 cm，裂隙面較平直，無充填；其余兩組節(jié)理不甚發(fā)育，延伸0.4~0.8 m，寬0.2~0.3 cm，裂隙面粗糙，有少量泥土充填。第1組和第2組裂隙組合結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角較小，對隧洞產(chǎn)生不利影響。圍巖類別為Ⅴ類。塌方影響段樁號0+441.79—0+446和0+483—0+496出現(xiàn)嚴重的洞室變形和縱橫向裂縫，且隨著時間的推移，變形和裂縫逐漸加大。

3 塌方處理方案設計

根據(jù)現(xiàn)場塌方情況判斷分析，分兩部分處理，塌方影響段處理（進口段樁號0+441.79—0+446、出口段樁號0+483—0+496）和塌方段處理（進口段樁號0+446—0+483）。

3.1 影響段處理方案

首先從進口、出口兩段開始處理塌方影響段，考慮到塌方段距出口僅25 m，向洞內(nèi)運送材料和出渣距離短，且節(jié)約投資、縮短工期，所以處理完塌方影響段后從出口處理塌方段。

3.2 出口塌方影響段

首先對塌方影響段進行臨時十字加固，采用18號工字鋼進行橫向和豎向支撐，用22號槽鋼對洞室兩側(cè)墻沿巖壁支撐，間距1 m，槽鋼間用直徑25 mm縱向筋連接，間距0.5 m，待小導管和初期支護完成后拆除。對原隧道兩側(cè)墻每榀拱架垂直巖面鉆孔，安裝14根直徑40 mm、長4 m、間距700 mm小導管并注漿。小導管注漿采用42.5等級普通硅酸鹽水泥，注漿壓力0.4 MPa；對變形凸出部位進行修復，將原變形的直徑20 mm鋼格柵換成18號工字鋼拱架，拱架間距用直徑25 mm縱向筋連接，間距0.5 m；掛直徑6 mm，在長寬兩個方向放置間距均為200 m的鋼筋網(wǎng)，噴250 mm厚的C20混凝土；然后進行鋼筋混凝土襯砌至樁號0+483，混凝土襯砌后進行塌方段0+446—0+483的處理，之后再處理進口塌方影響段。

3.3 進口塌方影響段

首先及時排除洞內(nèi)積水，保持工作面無積水，再對塌方影響段進行臨時十字加固，保證施工場地安全，其施工工藝和設計參數(shù)同出口塌方影響段一致。

3.4 塌方段處理方案

首先用麻袋裝黏土封堵掌子面，以防止管棚注漿時漿液流失和拱部石渣滑落，下次處理時可重復使用。

隧道拱部縱向鉆孔，安裝30根直徑40 mm、長6 m、間距300 mm的超前小導管并注漿。小導管注漿用42.5等級普通硅酸鹽水泥，注漿壓力0.4 MPa；小導管安裝在鋼拱架上面，仰角5°，每排小導管搭接1 m，注漿后12~24 h開始開挖，開挖后立即設鋼拱支撐，開挖最大進尺為超前導管長度的1/3~1/2，開挖后導管尖端留在圍巖內(nèi)的長度應不小于0.5 m，且前后排交錯布置。

開挖（清渣）分上、下兩部分臺階式進行。上半部分開挖高度3.89 m，下半部分開挖高度3.0 m。上半部分每開挖2 m，拱部縱向鉆孔、安裝一排超前小導管并注漿，為保證施工作業(yè)安全，一次3個循環(huán)（約6 m）后再開挖下半部分。

上半部分每開挖0.5 m，立18號工字鋼拱架，每榀工字鋼拱架間距0.5 m，拱架間用直徑25 mm縱向筋連接。每榀拱架兩側(cè)垂直巖面鉆孔、安裝直徑40 mm、長4 m、間距500 mm小導管并注漿。下半部分每開挖0.5 m，接18號工字鋼腿，間距0.5 m，鋼腿間用直徑25 mm縱向筋連接。每榀工字鋼腿兩側(cè)垂直巖面鉆孔、安裝直徑40 mm、長4 m、間距500 mm小導管并注漿。兩部分小導管注漿均采用42.5等級普通硅酸鹽水泥，注漿壓力0.4 MPa；然后掛直徑6 mm、在長寬兩個方向放置間距均為200 mm的鋼筋網(wǎng)，噴250 mm厚的C20混凝土。

3.5 注意事項

為確保開挖安全，需在拱頂中部，起拱點兩側(cè)布置變形觀測點，根據(jù)變形觀測數(shù)據(jù)及時對圍巖變化進行跟蹤判斷，調(diào)整設計參數(shù)，優(yōu)化施工工藝。

在用小導管注漿的過程中，如果圍巖發(fā)生較大變形或水泥漿液溢漏，應立即停止注漿，分析出現(xiàn)的原因，改變注漿壓力，采用快凝注漿材料，以縮短漿液凝結(jié)時間，對串漿、跑漿的地方及時封堵。

4 結(jié)語

隧道塌方處理不僅對施工技術(shù)有嚴格要求，還需要具備完善的組織領(lǐng)導機構(gòu)，保證生產(chǎn)安全，現(xiàn)場若有突發(fā)事件應立即匯報，保證塌方處理順利。

塌方處理時，應盡量減少對圍巖的擾動，避免形成二次坍塌；加強初期支護和超前支護，隧道存在空腔的地方要回填密實；初期支護完成一段應及早按原設計施工進行二次鋼筋混凝土襯砌。本隧道按設計方案歷時一個多月順利完成，沒有發(fā)生安全事故。