桃山二號隧道出口拱部冒頂塌方措施

張雪偉 公偉增 茍志明 魏建博

摘 要：本文主要以桃山二號隧道出口DK326+966.2～DK326+946.8段由于進行爆破開挖，隧道內部壁后巖體存在傾斜斷層帶，巖石軟弱破碎帶造成的塌方的原因，造成了冒頂塌方；講述對本施工風險所采取鎖腳注漿加固、洞碴反壓回填等治理措施與預防建議，并保證隧道施工開挖的后續的安全。

關鍵詞：爆破開挖；冒頂塌方；傾斜斷層帶；洞碴反壓回填；措施

福建省處于多山地帶，其中，桃山二號隧道全長5580km，該隧址區的工程概況屬于構造剝蝕中的低山地貌區，地下河流發育較好，水量充足，且常年雨水較大；出口自然坡度較陡，出口端自然坡度較緩；地表下覆蓋的薄層屬于第四系全系統坡殘積粉質粘土，下伏基巖為三疊系下統溪口組鈣質砂巖夾頁巖。所以在隧道開挖過程中，其中含有較多的IV級、V級圍巖，且巖層層面走向與線位夾角多在 22°～43°之間，小于 45°，層面在洞身橫斷面上的視傾角多位于20°～70°之間，該范圍段對施工影響較大，因而可能存在涌水、冒頂及斷層等安全隱患。

1 塌方的主要原因與表現

在桃山二號隧道出口DK326+966.2～DK326+946.8段，層頂存在約2m深的沙質土，且摻雜著部分膨脹土，因南方多雨水，膨脹土與雨水以后會發生變化，體積增大，對鋼架造成壓迫變形；同時由于在該里程段，隧道開挖穿過傾斜斷層帶，巖層存在破碎且土質較軟，加上地下水發育較好，從而造成了該段塌方事故的發生。

該段初支拱架發成較大變形，掌子面及拱部右側方向出現深度約為5m，高度為10m左右且由右側向左側出現延伸寬度約為7～12m深度的空腔。經過坍塌破壞趨于穩定后，滑塌體將塌腔完全覆蓋。同時出現片狀黃褐色滑塌體，并由少量伴有多股股狀水的泥沙，且塌滑體據估算約有1000m?，所以需要一定的工作量將該滑塌體進行清理。

2 塌方后臨時措施

對于剛剛發生塌方情況的隧道，應由現場管理人員組織拉設警戒線，避免閑雜人進入事故現場；且應在塌方頂部設必要遮擋，防止在未完全進行加固處理以前，頂部出現巖土體的滑落，增加額外的人員傷亡。

對因塌方土體壓塌下沉的鋼架，應進行及時的加固，在隧道內盡快進行二次初支以及進行封閉成環的塌方體前方處理。并為后續進行鎖腳注漿加固、洞碴反壓回填等治理措施打好基礎。

3 塌方所采取的措施

1）監控量測。將該塌方段坍塌土體以及反壓回填土體部分的洞碴作為施工作業平臺，對該段進行初支監控量測點樁位的埋設，并保證每組埋設間距由原始中的5m/組提高到2m/組，且每組數量不得小于3個。在埋設完成后應由專業第三方進行后續工作的處理以及8h/次的頻率相關數據采集成冊，保證該工序的實時性、有效性和真實性。

2）洞碴回填施工。待掌子面上方洞頂土體塌落塌落穩定后，應由現場專業施工人員進行C25噴射混凝土進行對掌子面上方滑塌體以及拱部他口位置進行封閉固結。且保證混凝土厚度不得小于10cm。在進行上述工序以后，及時在滑塌體口部位置加設監控量測樁，并進行實時收集數據與分析；同時設置排水溝，增加對地下水以及沉積來的雨水進行有效的排出。

3）鎖腳錨管施工。以反壓回填的碴體作為后續施工的作業平臺，利用手持YT-28風動鑿巖機對該段初支進行鎖腳鉚管，并確保單根管長度為5m。注漿鋼花管壁厚為3.5mm以上，鋼花管管壁要使用機械進行鉆孔，且孔徑大于1cm，梅花型布置原則進行現場布置。已施做初支層與碴回填頂面交接處呈水平布置且鋼花管以10°左右的夾角進行司徒角度在隧道開挖過程中的布置。同時每側拱腳應設2根。行水泥凈漿以1：1的比例配比，用球閥密封端頭。且注漿壓力不得大于0.5Mpa。待最終注漿完畢后，要使用Φ22“U”型鋼筋與掌子面右側拱架進行焊接固牢。

4）徑向注漿加固。在DK326+980～DK326+966段的初支基面利用周邊注漿鋼花管進行周圍巖體的加固與堵水作業。注漿鋼花管應使用環為1.2m、縱為1m的間距，單根管長應為5m，且應布置為梅花型。且布置方式應與鎖腳錨管的施工方式一致。在注漿鋼花管施工結束后再進行注漿加固，注漿加固選用的是雙液注漿機，采用的固結材料為1：1的早凝早強的水泥凈漿和水玻璃混合固結，且終壓應在0.8Mpa和1.2Mpa之間。

5）塌方體清理。對該段反壓回填碴體進行清理前，未取保掌子面的穩定性，應使用噴射混凝土進行反壓回填位置封閉處理，并采用履帶鉆機將掌子面前方以及周邊碴體進行注漿預加固，并做好安全防護。超前周邊注漿加固鋼材應采用Φ108超前大管棚，并采用跳孔施工的方式進行施工。注漿比例同樣適用1：1，厚度不小于10cm，且注漿壓力不得小于11.5Mpa，且在達到設計值時，要持續至少10min的時間才可結束操作。

6）其他工序。（1）帶清理完畢后，應在該段以先回填后支護的原則進行相關操作，單分次回填不得超5m；在進行回填時，混凝土應采用干噴劑對 拱部塔腔位置進行干啥噴射回填，在無縫鋼管溢出后方可停止繼續吹沙。且在吹沙完畢后，應使用C25噴射混凝土分次均勻的進行泵送，確保初期支護要受力均衡；同時要做好混凝土時間的制作與相關數據的記錄收集。在做初支施工時，應先進性對已開挖洞身進行初噴，所噴混凝土厚度為3cm，并是圍巖封閉固結，防止未支護暴露面碎石塊的掉落。（2）在進行初支完成后，應制作1：1大樣控制尺寸的冷彎成型型鋼鋼架，并仔細檢查，不得出現裂紋、焊瘤等問題；在制作成型后，進行安裝，安裝時要及時清理底腳下雜物，并進行關鍵部位的連接固定。之后在巖面噴射一層混凝土后懸掛鋼筋網，其所噴混凝土厚度在破碎巖層為3cm，保護層厚度不得小于2cm，待噴涂完畢后，應采用錨桿進行固定。固定錨桿以后，要在質檢工程師急性該關鍵部位的檢查，自檢合格后通知監理對上述的主要工作進行全面檢查，驗收合格后進行混凝土復噴。

4 質量保障措施

1）施工前對要使用的測量控制點進行復測，要確保一切工序符合標準。并采用隧道輪廓的放樣程序，確定開挖輪廓線和爆破炮孔，確定開挖斷面尺寸要與設計要求一致，進最大可能減少誤差。

2）材料進場要經過監理和現場技術人員驗收，確保混凝土配合比和塌落度符合標準，噴錨支護要現場隨伴隨用，不得超過規定時間要求。各工序要做好現場技術交底，施工過程中注意施工安全，確保人員的安全。

3）在做爆破作業時，嚴格按照要求，由具有資質人員爆破人員進行爆破施工，統一安排，確保藥量符合要求，工序符合規定，多工作面起爆順序由里向外，引爆前現場及時進行安排無關人員撤離和重要施工材料清理。

4）施工作業中的錨桿數量以及其他相關材料做好記錄，及時進行補足；作業環境中的照明用電應嚴格按照36V，成洞地段可設置為220V的標準進行，檢查好相關施工器械與工具質量的完備性，確保施工質量得到充分的保障。

5 安全保證措施

在施工前，要對全體人員進行“三級教育”，特別是對現場人員進行必要的例會與定期培訓，在安全交底時，應進行二次檢查，確保工作的安全性。

施工過程中，由現場管理人員配合監理的平行檢查，發現有工序、材料質量問題或者出現進一步破壞、滲水量明顯增加，應及時進行協商，增加新的施工技術方案，盡最大可能的確保工程安全，減少對人力、財力的危害。

在下次施工時，做好地質預報相關工作，做到預防與減災并重的原則。

6 結束語

關于此次山二號隧道出口DK326+966.2～DK326+946.8段出現冒頂塌方的災害，已做好相關工序的處理和相關工作的總結，后續應借此增加施工經驗，盡可能避免因工作準備不充分造成類似災害損失；同時加強現場技術人員的監管，嚴格按照施工標準進行施工，在出現問題時，及時有效地做好處理措施，避免塌方繼續蔓延與財產損失的擴大。

參考文獻

[1]中鐵二局主編.鐵路隧道工程施工技術指南（TZ204）.中國鐵道出版社，2008，10.

[2]中鐵二局主編.鐵路隧道工程施工質量驗收標準（TB10417J287）.中國鐵道出版社，2003，12.