摘要：文章以延京隧道施工過(guò)程中的坍塌事故為例，分析了塌方原因，并提出了塌方施工處理方案，按照此方案達(dá)到預(yù)期效果，為類似塌方段的處治提供了經(jīng)驗(yàn)。

　　關(guān)鍵詞：公路隧道;塌方;處理方案;監(jiān)控量測(cè)

　　1、工程概況

　　延京隧道為泉三高速公路三明段公路的雙向四車道隧道。進(jìn)口樁號(hào)為K157+630，出口樁號(hào)為K157+980，隧道全長(zhǎng)350米。

　　該隧道出口段地層巖不良地質(zhì)主要為掉塊與坍塌，地下水主要為坡積層孔隙水和強(qiáng)風(fēng)化中?；◢弾r孔隙水，以及弱風(fēng)化裂隙水。根據(jù)場(chǎng)址區(qū)地形地貌和巖土層特征，隧道圍巖以Ⅲ～Ⅳ級(jí)為主。

　　2、塌方情況：

　　2.1 塌方經(jīng)過(guò)

　　隧道出口開(kāi)挖至K157+835里程時(shí)，掌子面圍巖由正在施工的Ⅳ級(jí)微風(fēng)化花崗巖，突然變化為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖夾全風(fēng)化花崗巖。施工單位在準(zhǔn)備及時(shí)支護(hù)時(shí)，拱部右側(cè)突然出現(xiàn)大塊巖體坍塌，同時(shí)地下水開(kāi)始從坍塌部位涌出，隨后坍塌巖體數(shù)量逐漸增大，坍塌范圍逐漸向后延伸，涌水量也不斷加大。坍塌持續(xù)了數(shù)天才停止，坍塌里程K157+835～K157+870，塌方量約1500立方米，而K157+861～K157+870段，原已施工的套拱未損壞。

　　2.2 塌方原因分析

　　通過(guò)各方在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查看和分析后，確定造成本次大規(guī)模塌方的原因有以下幾條：

　　(1)該段有一條較大規(guī)模的斷裂層通過(guò)，斷層走向與線路里程基本垂直，在地下水作用下形成了強(qiáng)風(fēng)化花崗巖夾全風(fēng)化花崗巖。從塌方體表面觀察大約70%已完全風(fēng)化成砂粘土，其余為孤石，最大直徑1m左右，松散結(jié)構(gòu)，其結(jié)合力主要依靠砂粒之間的摩擦力，整體穩(wěn)定性差。

　　(2)該斷層處地下水較豐富。因隧道施工穿越該斷層而使該處地下水釋放，加上該處是風(fēng)化的花崗巖，這樣的松散結(jié)構(gòu)遇水后，其自穩(wěn)時(shí)間幾乎為零，從而形成塌方。

　　3、塌方處理方案

　　(1)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)反饋，并作好記錄和緊急施救工作。

　　(2)做好地表引排水工作，防止地表水滲入洞內(nèi)，給隧道造成危害。經(jīng)常性檢查洞頂及四周地表有無(wú)深陷、裂縫及滲水情況，以確保萬(wàn)無(wú)一失。對(duì)于地表的裂縫，應(yīng)立即進(jìn)行噴射混凝土封閉。若發(fā)現(xiàn)地表有沉陷的征兆且對(duì)洞內(nèi)穩(wěn)定形成影響時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)行地表注漿加固，地表注漿范圍以穩(wěn)定塌體區(qū)域?yàn)樵瓌t。

　　(3)為保證安全，對(duì)K157+861～K157+870段原套拱進(jìn)行落底處理。

　　(4)對(duì)已塌方的塌腔和隧道洞室采用吹砂回填處理方案，端部采用4米厚砂袋堵頭，表層設(shè)20cm的噴射砼止?jié){墻。對(duì)回填的腔內(nèi)松散體采用小導(dǎo)管注漿加固。

　　(5)塌方段二次掘進(jìn)采用CRD法分步開(kāi)挖，并采用1長(zhǎng)2短組合注漿超前預(yù)支護(hù)方案，要求短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)，掘進(jìn)過(guò)程要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和量測(cè)監(jiān)控，及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)施工信息。

　　(6)為確保隧道施工和運(yùn)營(yíng)期間的安全，要求對(duì)塌方段兩端各延伸10米加強(qiáng)支護(hù)，即處理范圍為K157+825～K157+880。

　　(7)對(duì)于隧道掘進(jìn)端若發(fā)現(xiàn)地質(zhì)變化，應(yīng)及時(shí)反饋，以便及時(shí)采取相應(yīng)處理措施。塌方處理方法見(jiàn)圖1。

　　4、塌方具體施工步驟

　　4.1 塌陷區(qū)地表處理措施

　　(1)沿塌陷區(qū)洞頂5m以外設(shè)永久性截水溝，將地表水和雨水引至安全地段。

　　(2)經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)地表出現(xiàn)裂縫，綜合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，地表雖有沉陷的征兆，經(jīng)分析認(rèn)為是塌方區(qū)松散體受雨水和地下水侵入加之自重下沉密實(shí)造成，對(duì)洞內(nèi)穩(wěn)定不形成較大影響，因此未進(jìn)行地表注漿加固。

　　4.2 塌方前段加固

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，K157+861～K157+870段原套拱未損壞，為確保隧道安全和穩(wěn)定，對(duì)原套拱進(jìn)行落底處理。

　　4.3 塌腔回填和加固

　　(1)對(duì)已塌方的塌腔和隧道洞室采用吹砂回填處理。

　　(2)第一次吹砂回填塌腔和隧道洞室并檢查回填情況。

　　(3)K157+861～K157+870段套拱頂部采用分層泵送C25砼回填。

　　(4)第二次吹砂回填塌腔和隧道洞室并檢查回填情況，要求對(duì)塌腔和隧道洞室全部填滿、密實(shí)。

　　(5)當(dāng)塌腔和原隧道洞室回填完成后，對(duì)隧道開(kāi)挖輪廓線以內(nèi)的回填松散體進(jìn)行注漿固結(jié)。

　　4.4 施作洞內(nèi)施工輔助措施

　　對(duì)塌方段掘進(jìn)開(kāi)挖前，先采用1長(zhǎng)+2短組合注漿施工輔助措施方案。該方案適用于K157+825～K157+861段。同時(shí)在該段的隧道開(kāi)挖輪廓線以外，拱部設(shè)置徑向小導(dǎo)管注漿加固拱頂回填的松散體。

　　4.5 塌方區(qū)開(kāi)挖支護(hù)

　　(1)K157+825～K157+880的開(kāi)挖嚴(yán)格按照單側(cè)壁導(dǎo)坑施工工序圖進(jìn)行施工，最大掘進(jìn)長(zhǎng)度控制在1.5倍的鋼支撐縱向間距，施工時(shí)嚴(yán)格按此進(jìn)度，切實(shí)做到“短進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)，勤測(cè)量”。

　　(2)開(kāi)挖順序如下圖：

　　(3)中側(cè)壁臨時(shí)支護(hù)采用：噴射C25砼(厚度h=20cm)+I16型工字鋼支撐;臨時(shí)仰拱采用：現(xiàn)澆C20砼(厚度h=20cm)+I16型工字鋼支撐。

　　(4)初期支護(hù)采用復(fù)合支護(hù)：初噴混凝土5cm、架立I22a型格柵鋼拱架、施工錨桿、掛網(wǎng)、復(fù)噴混凝土。

　　(5)每?jī)砷撝沃g采用φ22HRB335縱向聯(lián)接鋼筋交錯(cuò)連接(環(huán)向間距為100cm)，臨時(shí)支撐與主洞永久支撐之間采用焊接連接。

　　(6)施工時(shí)，在主洞初期支護(hù)分部完成并達(dá)到強(qiáng)度后才能拆除臨時(shí)中側(cè)壁和臨時(shí)仰拱;中隔壁拆除時(shí)間，根據(jù)圍巖量測(cè)收斂情況確定，以拱頂下沉增量7天在2mm以內(nèi)為準(zhǔn)。同時(shí)還要計(jì)算中隔壁拆除后的正常增量，根據(jù)拱頂下沉的增量作為預(yù)留沉降量調(diào)整依據(jù)。

　　4.6 施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)

　　為了判斷圍巖在處理后的穩(wěn)定性，在塌方處理過(guò)程中實(shí)施監(jiān)控量測(cè)。在對(duì)塌方段進(jìn)行處理后，及時(shí)布點(diǎn)，對(duì)圍巖的變形狀態(tài)和受力特征進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，確保圍巖穩(wěn)定，同時(shí)指導(dǎo)施工。

　　監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目包括：洞內(nèi)觀察;水平相對(duì)凈空變化值的量測(cè);拱頂下沉量測(cè);地表下沉量測(cè)。每5米布設(shè)1個(gè)量測(cè)斷面，每天至少要量測(cè)1次以上。量測(cè)數(shù)據(jù)的處理與反饋：及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)繪制成時(shí)間曲線和空間關(guān)系曲線，當(dāng)位移-時(shí)間曲線趨于平緩時(shí)，說(shuō)明該塌方斷面經(jīng)處理后圍巖和初期支護(hù)已經(jīng)穩(wěn)定。當(dāng)位移-時(shí)間關(guān)系曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)，表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)增加量測(cè)頻率、密切監(jiān)視圍巖動(dòng)態(tài)，并加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)暫停開(kāi)挖。

　　根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，處理后隧道圍巖的拱頂下沉和周邊收斂均較少，累積拱頂沉降最大值為11.2mm，累積周邊收斂最大值為15.610mm。拱頂沉降量及周邊收斂變化曲線呈“拋物線”型，總體上經(jīng)歷了快速增長(zhǎng)一緩慢增長(zhǎng)一趨穩(wěn)的過(guò)程。 

　　5 、結(jié)語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的緊張施工，延京隧道K157+835～K157+870塌方段處理結(jié)束。通過(guò)對(duì)塌方段的治理，筆者有幾點(diǎn)體會(huì)：

　　(1)由于技術(shù)手段受限，隧道工程地質(zhì)勘察不能做到像其他工程那樣縝密，因此施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)編錄工作與隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)是不可缺少的工作，是保證隧道施工安全的重要手段。[3]隧道工程師和地質(zhì)工程師要有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常深入一線向開(kāi)挖工人詳細(xì)了解在開(kāi)挖和鉆進(jìn)過(guò)程中的圍巖變化、水量變化，及早發(fā)現(xiàn)地質(zhì)突變并采取有效輔助支護(hù)手段。

　　(2)塌方一旦發(fā)生，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，在確保人員設(shè)備安全的前提下對(duì)未塌區(qū)域先進(jìn)行加固，采取措施穩(wěn)定塌體，盡量阻止塌方進(jìn)一步擴(kuò)大。確定塌方形式，并根據(jù)不同的塌方形式采取有效措施。其技術(shù)要求和作業(yè)應(yīng)以“短開(kāi)挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤檢查、穩(wěn)步前進(jìn)”為指導(dǎo)原則。坍塌體同樣對(duì)周圍巖壁有穩(wěn)定支撐作用，因此坍塌體基本穩(wěn)定后應(yīng)掛網(wǎng)噴射砼穩(wěn)定，必要時(shí)施打錨桿或注漿小導(dǎo)管，切忌隨意開(kāi)挖。

　　(3)本次塌方處理過(guò)程總體上較為順利，在延京隧道發(fā)生類似情況采取此法處理得當(dāng)，。因此筆者認(rèn)為以后同類型的坍塌在確保安全的情況下，可通過(guò)加強(qiáng)塌落體表面的封閉以及加強(qiáng)拱頂和洞周的支護(hù)措施，適當(dāng)減少洞內(nèi)的小導(dǎo)管布設(shè)，以利塌方段的施工進(jìn)度。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]JTJ042-94，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

　　[2]公路隧道施工[M].北京：人民交通交通出版社，2001.

　　[3]鐵道部第二工程局 編制 隧道