隧道工程塌方的處理措施

陳志丹

摘要：塌方是隧道工程中常見的地質災害類型之一，隧道圍巖為破碎的松散體結構是隧道發(fā)生大規(guī)模塌方的主要原因，采用切實可行的處治措施可以減少塌方對工程進度、工程投資、工程質量的影響，順利安全通過塌方段并積累經驗，本文以億扎隧道塌方采用回填反壓體、加強型鋼拱架、塌方空腔錨噴支護、塌方松散體固結、空腔回填混凝土、侵限段換拱的方式實例論述其處治的施工技術，可供Ⅴ級圍巖類似隧道塌方施工參考。

關鍵詞：隧道工程;塌方;小導管;支護;回填

一、工程概況及工程地質情況

億扎隧道是雅礱江兩河口水電站工程的附屬交通隧道，前期是電站大壩填筑土料運輸通道，電站蓄水后為庫區(qū)復建公路的一部分，按設計速度30km/h的三級公路標準實施。隧道長 1680 米，建筑限界寬 8.5 米，高 5.0 米，行車方式為單洞雙車道隧道雙向行車。

億扎隧道洞身圍巖以變質松散板巖為主，巖層為薄層、層片狀，巖體較軟且破碎，多呈碎裂結構，巖體卸荷松動強烈，節(jié)理裂隙極其發(fā)育，裂隙張開，裂隙有泥質及鈣化物充填，巖層產狀為220～225°∠60～80°，施工期間存在較豐富裂隙水，巖層極不穩(wěn)定，屬于Ⅴ級圍巖，自穩(wěn)能力差。

二、億扎隧道K16+019～K16+061段塌方變形情況及原因分析

K16+019～K16+061.65段于2013年7月初按設計圖初期支護參數完成施工，經后期收斂、沉降觀測，該段處于穩(wěn)定狀態(tài)。2014年5月15日進行K16+035～K16+041段仰拱開挖，晚間23：30左右，K16+038～K16+048段洞軸線左側2.2米至右側拱部部位在松散圍巖壓力作用下，右側邊墻及右側拱部發(fā)生剪切破壞產生垮塌，受垮塌影響：K16+019～K16+038段右側墻及拱部位置出現擠壓變形現象，侵占二襯空間，侵占最大值為81cm;K16+038～K16+057段左側墻受擠壓變形，侵占二襯空間最大值為35cm;K16+048～K16+061段右側墻及拱部位置擠壓變形，侵占二襯空間最大值為91cm。K16+048～K16+058段右側墻及拱部位置受垮塌影響，出現擠壓變形現象，侵占二襯空間。K16+058～K16+061.65段右側邊墻部位出現噴射混凝土局部開裂。

原因分析：K16+019～K16+061.65段以變質松散板巖為主，巖體較軟且破碎，多呈碎裂結構，自穩(wěn)能力較差，加之汛期該段地下水富集，受地下水浸泡，導致圍巖軟化，使圍巖受到地下水靜態(tài)、動態(tài)壓力作用下沿最薄弱處釋放壓力。仰拱開挖導致隧道應力重新分布且部分應力非常集中，是億扎隧道塌方的誘因之一，受自重及仰拱開挖擾動的影響從而導致隧道大規(guī)模塌方的產生。綜合分析認為該隧道塌方主要在于潛在的散體結構的斷層破碎帶的地質原因。

三、塌方的處理措施

施工步驟1：由于K16+038～K16+048段垮塌，造成洞身其它部位出現不同程度擠壓、沉降及裂隙的產生，為保證K16+019往小樁號方向洞身穩(wěn)定，先將K16+019～K16+007段洞身進行二襯施工，保證洞身安全，減少塌方對相鄰區(qū)域圍巖穩(wěn)定的影響。

施工步驟2：受K16+038～K16+048段垮塌部位影響，K16+019.0～K16+038.0、K16+048～K16+058段右側邊墻、拱部范圍出現擠壓開裂變形現象，為確保該范圍不再發(fā)生變形，從洞外倒運石渣對洞身進行回填反壓，再搭設腳手架對邊墻、拱部范圍巖體進行注漿固結，打設Φ25 L=4.5m自進式中空錨桿，間排距1.0m*1.0m，梅花型布置，注漿壓力≤0.2Mpa。

K16+061.6～K16+103.35為ⅤT8.5型襯砌類型，為確保錯車道不受垮塌影響，K16+058～K16+061.6段搭設腳手架對右側邊墻、拱部范圍打設Φ25自進式中空錨桿，L=4.5m，間排距1.0m*1.0m，梅花型布置，注漿壓力≤0.2Mpa，對巖體進行注漿加固處理。待巖體穩(wěn)定后，后期對該段侵占二襯空間范圍進行換拱，按原設計圖初期支護參數支護，更換偶數榀鋼拱架，每拆除一節(jié)立即更換一節(jié)。偶數榀施工完成后從小到大逐節(jié)更換奇數榀鋼拱架。采用逐榀更換拱架及拱架間鋼筋網錨桿，型鋼與Φ25自進式中空錨桿尾部焊接。

施工步驟3：加強監(jiān)控量測，根據監(jiān)控量測結果及時調整施工方法。在K16+038～K16+048段垮塌部位巖層穩(wěn)定后，在確保安全的前提下，利用已垮塌石渣作為施工平臺將垮塌空腔巖層周邊初噴10cm 的C25混凝土，防止碎石掉塊。

施工步驟4：待K16+038～K16+048段垮塌部位空腔巖壁噴射混凝土形成殼體后，距洞身拱頂2.0m范圍內架設Ι18型鋼封頂，縱向間距75cm。鋪設?6.5雙層網格間距20cm鋼筋網，噴射C25混凝土25cm。Ι18型鋼與巖壁接觸部位采用鎖腳?25自進式中空錨桿，L=4.5m，2根，縱向間距75m，注漿壓力≤0.2Mpa，錨桿尾部與型鋼鋼架焊接。左側未垮塌拱頂部位，為確保圍巖穩(wěn)定，在該部位打設兩排?25自進式中空錨桿，L=4.5m，縱向、環(huán)向間距1.0m，錨桿尾部與鋼架焊接，注漿壓力≤0.2Mpa，使巖體固結。

施工步驟5：對K16+038～K16+048垮塌部位加固后，拆除垮塌鋼架，再進行垮塌堆體部位的施工。垮塌渣體采用分層開挖、分層支護的原則，渣體開挖高度控制在1.0m～2.0m之間，每層渣體清除完后，巖壁打設Φ25自進式中空錨桿，L=4.5m，環(huán)向間距為1.0m、縱向間距為0.5m，注漿壓力≤0.2Mpa，注漿后及時進行掛網噴C25混凝土厚20cm，?6.5鋼筋網，網格間距20cm*20cm。施工程序：分層注漿、分層開挖、分層掛網后噴混凝土，垮塌區(qū)安裝拱架按設計尺寸單進行控制，架立一榀、支護一榀的原則進行施工，恢復后的型鋼鋼架與中空錨桿尾部焊接。

在K16+038～K16+048拱頂部位安設回填混凝土泵管，L=1.9m，外露40cm、混凝土回填高度150cm，以及回填混凝土控制高度回漿管L=1.75m（含初期支護25cm），縱向間距3m。垮塌區(qū)鋼拱架支護完成后，對于垮塌區(qū)上部的空腔采用C20混凝土進行分層回填，分層回填采用泵送混凝土進行，利用垮塌區(qū)上部預埋的泵送管進行泵送混凝土回填，分層回填按每次20～30cm高度進行回填，回填高度到達洞頂以上1.5m范圍之后，采用預埋回漿管進行判斷，垮塌區(qū)泵送混凝土回填結束后，再利用前期預埋的回漿管作為后期的排水管。

施工步驟6：回填完混凝土后定期進行監(jiān)控量測，待該部位穩(wěn)定后，進行洞身二襯混凝土襯砌。

結束語

綜上所述，億扎隧道發(fā)生大規(guī)模塌方，該塌方段引發(fā)初期支護擠壓變形及混凝土開裂，分析原因主要與散體結構的斷層破碎帶有關，應認真查明斷層破碎帶工程性質及其對工程的 不利影響，確保施工安全和工程質量。隧道塌方處治方案不僅應滿足變更的襯砌結構有足夠受力強度，并應針對性的采取切實可行的施工方法、工藝和技術措施。按制定的塌方處理措施已安全順利通過塌方段，其變形量測結果符合規(guī)范要求。因此，現如今施工單位必須要及時掌控塌方主要影響因素，在控制塌方范圍的基礎上，提出具有針對性的處理措施，這樣既可以保障隧道施工的質量安全，又可以為后續(xù)施工建設提供豐富經驗。同時，施工單位要及時掌握現場施工材料和設備的供應情況，科學組織高素質施工團隊，嚴控現場施工質量安全，以此用最快的速度、最好的質量完成塌方處理工作。

參考文獻：

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（作者單位：中國水利水電第十六工程局有限公司;廣西省百色市凌云縣那位水庫）