以某隧道为例，软弱破碎围岩塌方处治措施分析

以某隧道为例，软弱破碎围岩塌方处治措施分析

孔德蓓,唐海东,童玉刚,杨理,任奕铭

中建八局西南公司 成都610041

摘要：以某高速公路隧道的一处典型隧道塌方体为研究对象，采用监控量测与现场调查的研究方法，研究了该隧道塌方的原因，运用合理的塌方处治手段，成功地完成了隧道塌方处治，效果显著。

关键词：软弱破碎；隧道塌方；塌方处治

0引言

随着我国基础设施建设发展，公路穿越险峻地形时往往采用桥隧的形式。隧道穿越软弱破碎围岩容易发生地质灾害事故，一旦发生塌方往往造成较大的人员伤亡和经济损失，隧道塌方难以预测。查询国内相关文献，刘智勇[1]、张强[2]等人介绍了隧道塌方原因、塌方处理施工技术。本文结合某隧道塌方实际情况，对隧道塌方原因及处治措施进行了分析。

1工程地质情况

本隧道左线长1910m（ZK64+190-ZK66+100），右线长1912m（K64+200-K66+112）。为双向四车道分离式隧道，全隧均为高瓦斯隧道。隧址区属构造剥蚀中山地貌，隧道地表植被以灌木杂草为主。隧道塌方里程为ZK64+483～ZK64+501段，洞顶埋深约78～116m。

该段开挖揭示围岩以强风化炭质千枚岩为主，岩体破碎，完整性差，自稳性差，岩质软，地下水以股状出水为主，对围岩软化作用明显。

2塌方前隧道支护参数

隧道ZK64+483～ZK64+501段塌方前，支护采用AW5c型，超前支护采用C型。初期支护及二次衬砌参数，见表1。

表1 隧道初期支护及二次衬砌参数

3隧道塌方情况

2021年10月28日，开挖至ZK64+483掌子面，在掌子面进行临时喷浆封闭、准备立架时，拱部左侧30°位置出现股状出水。在水流冲蚀裹挟作用下，拱顶出现掉块现象，掉块区急速扩展，形成塌方。塌穴呈楔形体，环向长度约10m，纵向长度约2m，深度约4m。隧道塌方后照片，见图1。

图1 隧道塌方后照片

4塌方原因分析

经过塌方后现场调查及施工资料分析，本次塌方的主要原因为：塌方处围岩以强风化炭质千枚岩为主，岩体结构面较发育，结合程度较差，岩体较破碎，以镶嵌～碎裂结构为主，岩质软，地下水较丰富，以股状出水为主，岩体吸水软化，使隧道左侧水压力和侧向压力增大，导致前期已施工并处于稳定状态的初期支护(左侧)失稳、破坏，形成塌方。

5处治措施

为保障隧道施工安全，经建设单位、设计单位、监理单位及施工单位四方综合研究提出以下处治措施。隧道塌方处治方案，见图2。

图2 隧道塌方处治方案

5.1 应急处治措施

（1）停止隧道施工

暂停洞内开挖、支护作业。

（2）封闭掌子面

洞外拉渣回填反压掌子面，防止掌子面继续失稳，回填渣土形成斜坡道，同时修筑工人作业平台。塌穴处人工码砌沙袋，塌渣体表面喷射10cm厚C25砼封闭，喷射混凝土前预埋φ125泵管和排气管。

（3）排泄地下水

在塌渣体埋设φ1OOHDPE双壁打孔波纹管排泄地下水，避免地下水在塌方段汇集。

（4）加强隧道通风

加强监控量测，停工期间保持通风防止瓦斯聚集。

5.2 塌方处治

经监控量测，塌方区临近段初支暂未出现变形加速、初支开裂情况，变形速率小于5mm/d。地表无开裂沉陷发生。结合以上情况，处治措施如下：

（1）构建塌腔自承拱圈

掌子面封闭后，通过提前预埋的泵管，对塌腔泵送M20水泥砂浆填充，厚度按拱顶以上lm控制，以使塌腔部位周边围岩形成自承拱圈。

（2）恢复掘进段加强支护

ZK64+483处拱部120°范围采用12m长φ76中管棚超前预注浆加固。ZK64+483处施作一环6m长φ42注浆小导管，小导管与中管棚环向间隔布置，外插角控制在30°～40°之间，小导管注浆采用纯水泥浆。原设计φ42超前小导管取消。ZK64+483～ZK64+489段支护由AW5c调整为AW5b，初期支护及二次衬砌参数，见表2。

表2 隧道塌方处（ZK64+483～ZK64+489段）初期支护及二次衬砌参数

（3）钻爆开挖

开挖工法严格按环形开挖预留核心土逐榀开挖，逐榀支护。严格执行“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针。

（4）回填塌腔

塌腔段初期支护成环并施作仰拱后，泵送C20砼回填塌腔至拱顶以上2m。浇筑拱墙二衬后吹砂回填剩余塌腔。

（5）加强通风及地质预报

塌腔处后20m范围加强通风，保证该范围内瓦斯浓度降至0.5%以下，方可进行塌方处理。加强超前地质预报对前方围岩地下水情况的探测，指导现场施工。

5.3 后续段处治

前述塌方处治结束，掌子面开挖至ZK64+489时，开挖揭示围岩掌子面地质情况与塌方段基本一致，地下水以股状出水为主。为确保施工安全，ZK64+489～ZK64+501段支护类型由AW5c调整为AW5b，超前支护由φ42超前小导管调整为φ76×6mm中管棚，其余支护参数同表2所示。原设计φ42超前小导管取消。

单根中管棚长12m，外插角10°，环向间距满足35cm～45cm，水平搭接长度6m，端部焊接在钢架上。注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，C：S=1：0.5(体积比)，水泥浆水灰比0.8：1，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数2.8，水玻璃浓度35Be＇。

5.4 塌方处治效果

经过上述应急处治措施和塌方处治措施，塌方体无扩大现象。在塌腔回填后，塌方段二衬无渗水、开裂情况发生，塌方处治效果良好。

6结语

软弱破碎富水围岩地段的隧道易发生坍塌事故，隧道施工中应以安全为前提，严格贯彻落实“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针。本隧道由于围岩软弱破碎同时有地下水对围岩的软化作用形成塌方，本隧道采用洞渣反压回填掌子面，中管棚超前支护，混凝土回填塌腔等处治措施，后期监控量测数据显示围岩变形稳定，处治效果良好。

参考文献

[1]刘智勇，等.某公路隧道塌方原因分析及处治技术［J］.路基工程，2018(1)：235-239.

[2]张强．隧道塌方事故原因分析及处治对策分析［J］．四川水泥，2018，40(1)：291．

[3]《公路隧道施工技术规范》（JTG/T 3660-2020）

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