通省隧道施工中的塌方處理

摘 要：隧道塌方是在軟弱圍巖隧道施工中的多發事故。文章針對湖北十房高速公路通省隧道，在軟弱圍巖開挖施工過程中的三次塌方展開分析，重點從塌方形成、原因分析、塌方處理等方面進行了闡述，并對處理結果進行分析，探討隧道塌方的綜合防治要點。

關鍵詞：隧道施工；塌方；注漿；監控量測

1 工程簡介

通省隧道系湖北十堰至房縣高速公路上的特長公路隧道，是建設十房高速公路的控制性工程。隧道位于武當山背斜北翼，地質構造復雜，區內基巖大都直接出露，為中元古界片巖，鱗片變晶結構，片狀構造。

通省隧道進口自開工一年以來，單洞掘進307米，二襯施工236米。由于施工中現場圍巖較差，以Ⅴ級和Ⅳ級圍巖為主，導致施工緩慢，加上武當組片巖的不穩定性，隧道在開挖掘進過程中，局部掉塊現象時有發生，給施工帶來極大的安全隱患。

2 塌方形成

第一次滑塌：2010年11月26日，通省隧道左線開挖至里程ZK110+395時，在清理危石過程中，左側拱腰部位巖石突然爆出，形成一個長3m，高4m，深3.3m的孔洞，孔洞側壁光滑有光澤，滲水較大。

第二次滑塌：在2010年11月28日，通省隧道左線開挖至里程ZK110+399時，左側拱腰部位滑塌，形成一個長2m，高3.3m，深2m的孔洞。該處孔洞的表現形式與里程ZK110+395處塌方大體一致。

第三次滑塌：2010年12月3日，通省隧道左線開挖至ZK110+407里程時，掌子面從左側拱腳到拱頂整體滑塌，掌子面滑塌持續時間較長，直至2010年12月5日塌方巖體初步穩定時，孔洞最高處距離隧道拱頂9m。施工單位在征得指揮部與設計方同意后，按照Z5+支護類型施工，拱架間距為60cm，拱頂孔洞預留注漿孔，計劃分層注入混凝土，注入的混凝土厚2米，然后再吹入一米厚黃沙。由于圍巖破碎，掌子面連續滑塌，無法封閉，空洞頂虛碴不斷從掌子面滑出來，拱頂孔洞不斷增大，并最終在ZK110+396處地表形成直徑15m深7m的陷坑。

陷坑形成后，洞內停止施工，滑塌洞碴固定未動，陷坑情況無發展；洞內滲水加劇，達到流水的程度。

3 分析原因

3.1 隧道開挖過程中因地質原因，圍巖發生突變，片巖中云母，錳，鐵等礦物質含量大，巖層節理發育，巖面光滑，滲水嚴重，巖石遇水軟化，極易滑塌。

3.2 施工中已經發生過兩次塌方事件，施工單位沒有對此引起足夠的重視，沒有及時改變施工工法。

3.3 施工單位在塌方形成后，沒有積極制定有效的應急措施，而是等待設計院的處理方案，錯過了第一時間對塌方處理，以至于塌方愈塌愈大，最終導致大范圍垮塌，甚至地表塌陷。

4 處理方案

對于第一、二次塌方處理如下：

（1）及時做好支護，初噴3～5cm厚混凝土，施工鋼支撐、錨桿、鋼筋網支護。

（2）在塌方孔洞的側壁設置砂漿錨桿，錨桿長6米，深入巖層3米，分層鋪掛鋼筋網，并將鋼筋網焊接在錨桿尾端。

（3）噴射混凝土，孔洞側壁分層噴射混凝土。

（4）布設監控量測控制點，做好監控量測工作。

對第三次塌方的處理如下：

（1）洞內從里程ZK110+405開始采用HW150型鋼，榀間距60cm緊貼初期支護面立架，拱腳處用HW150型鋼施做橫撐，使內撐拱架成環，以保證在拱架注漿加壓后原有初期支護不變形，確保洞內工作人員的安全。

（2）在ZK110+405～ZK110+415范圍內，設置3m長φ42mm注漿小導管，按照50cm×50cm間距梅花形布置。注漿固結初期支護外3m范圍內的虛碴，使虛碴形成圬工拱環，起到緩沖拱架的作用。錨桿布置范圍為左側拱腳至拱頂右偏4m。

具體操作方法為：注漿初期壓力為0.5～1.0mpa，穩定時間30min。由于虛碴鉆孔容易卡鉆，先按照1m×1m間距梅花布置3m長φ42mm注漿小導管注漿，再進行加密布置，固結拱架3m范圍內虛碴。

（3）洞內加固完成后，用土方回填夯實，并將現場地勢抬高，防止雨水大量進入。

（4）布設監控量測點，做好監控量測工作。

5 結束語

根據ZK110+397收斂量測時間、周邊位移關系曲線圖中的時間-位移曲線可以看出，位移收斂隨時間逐漸趨于穩定，表明ZK110+397里程的初期支護已基本穩定，由此可以判斷ZK110+395和ZK110+397里程處的塌方處理方法合理，滿足施工要求。

通過施工現場塌方觀察和ZK110+406收斂量測時間、周邊位移關系曲線圖可以看出，巖體塌落后的堆積土落在初期支護拱圈上以后，初期支護發生形變，隨著注漿固結形成注漿拱圈，初期支護趨于穩定，處理結果符合要求。

三處塌方體積雖然不同，但是ZK110+395和ZK110+397里程處的塌方處理及時，方法得當，沒有給項目造成較大影響；而ZK110+405里程處塌方后，沒有及時對其進行穩定性支護，造成后期ZK110+405～+415段大塌方，給施工安全、工程進度造成極大影響，同時也為項目帶來巨大經濟損失。

在隧道工程施工中，對隧道塌方應以預防為主，開挖前做好超前地質預報，通過預報結果及時調整開挖工法和支護參數，開挖中盡量減少對圍巖的擾動，開挖后及時做初噴混凝土施工。如發生地質變化或開挖中巖體塌方，應首先確保施工安全，并在第一時間對塌方體進行處理，不要使塌方因長時間處于應力釋放狀態，導致大范圍坍塌。塌方處理后應做好監控量測，待穩定后或位移突然變大時，要及時施做二襯。

隨著我國建設和諧社會，工人的人身安全越來越受重視，工人也越來越避免高危險工作，這就要求需要加快我國公路隧道行業的施工技術水平和機械化施工進程，引進先進的施工工藝和施工機械，在隧道施工中就可以盡量避免塌方事件的發生，為保證公路隧道事業的健康發展和百年工程奠定基礎。