山黄包隧道塌方处理

２０１０年第４期　总第１４２期　福　建　建　筑　Ｎｏ４・２Ｏ１Ｏ　Ｆｕｊ　ｉａｎ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｖ０ｌ・１４２　山黄包隧道塌方处理　何铁陈琳　（中交一公局厦门工程有限公司　３６１０２１）　摘要：介绍重庆奉云高速公路山黄包隧道施工期间一段塌方处理方案，施工采取的开挖和锚喷支护等措施。　塌方　喷锚支护　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—６１３５（２０１０）０４－－０１２１－－０３　关键词：隧道中图分类号：Ｕ４５８．２　Ｓｈａｎｈｕａｎｇｂａｏ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｈｅ　Ｔｉｅ　Ｃｈｅｎ　Ｌｉｎ　（ＣＣＣＣ　Ｆｉｒｓｔ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｘｉａｍｅｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．　３６１０２１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ｆｅｎｇ　Ｙｕｎ～Ｓｈａｎｈｕａｎｇｂａｏ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃａｖｅ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ，　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｂｙ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎｃｈｏｒｉｎｇ　ｓｈｏｔｃｒｅｔｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｏｔｈｅｒ　ｍｅａｓｕｒｅｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｌｌａｐｓｅ　Ｓｐｒａｙ－－ａｎｃｈｏｒ　１隧道工程概况　山黄包隧道起讫桩号为：Ｋ７７＋７７０一Ｋ７８＋４７０，隧道进口　为连拱段，长度为３０３．３８ｍ，在中间逐渐分离，出口为小净距　段，长度为３９６．６２ｍ，隧道全长７００ｍ。隧道全部位于曲线上，　纵向坡度为一】．６　。　２塌方情况介绍　２００７年７月１７日下午１６点４２分，山黄包隧道出口左洞　掘进到ＺＫ７８＋１４８时，在距掌子面约１００ｍ处ＺＫ７８＋２４０一　ＺＫ７８＋２６０段突然发生了大塌方，塌方纵向长度２０ｍ，坍塌碴　体堆积在隧道全断面内，从外侧无法看出塌洞情形。经过一个　星期，塌体逐渐稳定，经现场勘察，塌方段前后的２０ｍ范围内　的初级支护也发生变形和开裂，部分拱架扭曲。ＺＫ７８＋２６Ｏ—　ＺＫ７８＋２８０塌方影响段，部分初期支护开裂，拱架未发生变形　和沉降。经测量观测，ＺＫ７８＋２２Ｏ一２４０段较严重，初级支护整　体发生沉降已经侵入二衬，最大达到１００ｃｍ。　根据塌方的实际情况，处理措施主要是防止塌方的继续扩大，　加强区段支护，堵死塌孔，设法提高松散体的整体强度，使其具　有承载能力和自承能力，防止地下水源对塌穴的影响。处理塌　方的基本思路为，对塌方两端已经开裂（受塌方影响，被拉裂）　或者被损坏的初级支护进行加固处理，以防止塌方向洞口方向　发展，封闭塌体表面，再处理塌方区。　５塌方影响段的加固处理　５．１为了确保此段的安全，为防止ＺＫ７８＋２６０一ＺＫ７８４－２８０　段在塌方处理过程中失稳并确保结构的永久安全，首先对此段　２０ｍ（ＺＫ７８４－２６０－－ＺＫ７８４－２８０）范围内的原初期支护进行加固　处理，加固处理参数如图：　３塌方原因及分析　根据坍塌岩体明确看出该段为破碎的泥加石地层，灰质泥　岩夹砂岩，岩体呈典型的石夹土状结构，基本没有自稳能力。　该断层处地表等高线密集，高差变化较大，在纵向２０ｍ的塌方　段，埋深从ｌｌＯｍ下降到９０ｍ，地表有垂直断层，形成了冲沟，　成为地表水和地下潜水汇集区段，开挖时天气连续降暴雨使围　岩的湿重增加。　４塌方处理方案的确定　隧道是在开挖支护下断面边墙时突然发生塌方，由于塌方　体已经将整个隧道断面堵上，所以对塌方体内部情况不了解。　ＺＫ７８十２６０一ＺＫ７８＋２８０段加固处理断面图　５．１．１加快仰拱封闭及二次衬砌施工，仰拱混凝土和填充施　工至ＺＫ７８＋２８０；　在隧道塌方后，我项目部对其塌体进行过两次开挖，但都因为　边挖边塌而停止，根据现场的围岩看，先挖塌方渣体，可能会引　起围岩再次扰动并因内部暴露时间过长而引起更大的塌方。　作者简介：何铁，男，１９７９年９月出生，公路与城市道路专　业，大专，工程师。　收稿日期：２００９－－０５—３１　５．１．２按照锁脚锚杆的施工方法（两根锚杆对锁）对２０ｍ范　围的拱架施工加强０２２早强砂浆锚杆，锚杆长度Ｌ一４ｍ，间距　３００ｘ８０ｃｍ（环向间距为３００ｃｍ，钢拱架间距为８０ｅｍ），呈梅花　型布置；　５．１．３对此段围岩进行补强加固处理，全断面范围内喷射混　凝土面垂直施工０５０注浆小导管，长度Ｌ一３．５ｍ，间距３００　Ｘ　２００ｃｍ（环向间距为３００ｃｍ），呈梅花型布置，对小导管进行注　浆（１：１单液水泥浆）；　２０１０年４期总第１４２期　何铁等・山黄包隧道塌方处理　５．１．４注浆施工完后，对有裂缝的段落进行补喷混凝土，并加　强监控量测。注浆后，使钢管所伸入的范围内通过注浆，组成　个固结的灌浆层，通过浆液无规则的穿透，松散体产生胶结，　从而达到堵死塌孔其上、下一定范围内的塌体得到固结，从根　本上达到控制塌方的扩展。而后段的注浆也提高了其整体承　载强度，并与初期支护共同在３．５～４．０ｍ范围内形成一个强　大的支撑拱。塌方影响后段ＺＫ７８＋２６０～ＺＫ７８＋２８０经过　１５ｄ的处理已经全部完成，完成后经过一段时间的监控量测，　没有发现有明显变形和沉降现象，效果比较好。　５．２　ＺＫ７８＋２２０一ＺＫ７８＋２４０初期支护开裂严重，拱架受塌　方影响发生倾斜、沉降和变形，拱顶发生沉降，边墙发生严重收　一塌方时，塌方继续向外扩展，并作为预注浆的止浆墙。　６．２施工两排超前小导管，第一排５ｍ长的０５０×４ｍｍ超前　小导管，外插角为１５。，纵向间距为Ｚ００ｃｍ，环向间距为３０ｅｍ，　钢管伸入塌体进行注浆。施工第二排５ｍ长的０５Ｏ×４ｍｍ小　导管，外插角分别为４５。，纵向间距为２５０ｃｍ，环向间距为　３０ｃｍ，施工小导管时注意两排小导管的错位施工，并进行注浆　固结。并对导管注浆，组成一个固结的灌浆层，通过浆液无规　则的穿透松散体产生胶结，从而达到堵死塌孔其上、下一定范　围内的塌体得到固结，使松散的塌方渣体固结成一个整体，有　定的自稳能力和承载能力。　一敛，已经侵入二衬最大达１００ｃｍ，隧道建筑界面受到的影响。　处理参数图及处理措施：　ＺＫ７８＋２２０－－Ｚ４０段处理结构示意图　５．２．１对ＺＫ７８＋２２０—２４０侵入二衬和变形拱架进行替换，　按照小间距Ｖ级浅埋段拱架参数进行施工（工２０拱架，纵向　间距为７０ｃｍ，纵向连接钢筋环向间距加密为５０ｃｍ），并按照小　问距Ｖ级浅埋段支护参数施工０５０超前注浆小导管（环向间　距３０ｃｍ，长度Ｌ一５ｍ），超前注浆小导管施工后，立即对超前小　到管进行注浆（水灰比１：１），为了缩短每个循环的时间，加快　影响段的处理进度，注浆时加入了少量的速凝剂；　５．２．２拱架锁脚锚杆改为西５０锁脚小导管，长度为５．０ｍ，布　置在拱架的接头处，系统锚杆改为０５０系统注浆小导管，长度　为５．０ｍ，间距为１００×１４０ｃｍ呈梅花型布置，重新施工钢筋网　和喷射混凝土；　５．２．３拱架替换每完成５ｍ，对拱顶进行一次注浆加固处理，　确保下段拱架替换的安全，并对中夹岩进行注浆加固；　５．２．４增设沉降观测点，加强监控量测，并及时对监控量测数　据进行分析，根据分析结果及时封闭仰拱，施工二次衬砌（变更　为钢筋混凝土）。　６塌方段的处理　根据隧道塌方区的规模及现场勘察揭露的地质情况，结合　洞内施工条件及施工情况，采用０５０超前小导管预注浆法措　施对隧道塌方区进行处理。此方案通过业主、总监办、设计院　的同意，并通过了专家的评审。具体方案如下：　６．１临时支撑，对塌方与未塌方交界处ＺＫ７８十２６０～ＺＫ７８＋　Ｚ６３的初级支护用１２０的钢拱架进行临时支撑，纵向间距　８０ｃｍ，并用０２２钢筋环向连接，环向间距为１００ｃｍ，防止处理　塌方处理超前支护横断面　６．３采用上、中、下台阶开挖。上台阶采用环状预留核心土法　开始对塌体进行开挖，先开挖隧洞边缘环形清渣，架设１２０的　工字钢拱架，拱架间距为５０ｃｍ，拱架用０２２钢筋连接，环向间　距为０．５ｍ，开挖进尺控制在每循环一榀５０ｃｍ，施工０５Ｏ锁脚　小导管，挂钢筋网（Ｏ６间距为１０ｃｍＸ１０ｃｍ），喷射Ｃ２５混凝土　２６ｃｍ。　塌方处理纵断面图　６．４开挖完及时喷射Ｃ２５混凝土封闭开挖掌子面，厚度为　１０ｃｍ，依此按５０ｃｍ进尺作为循环逐榀向前推进。边墙部分塌　落体的清除，以宽度满足施工操作要求即可，注意左右错开逐　榀施工。在施工喷射混凝土之前预留５ｍ长的０５０注浆小导　管，对塌体内的孔隙进行注浆密实及塌腔回填。为确保安全，　塌方段处理过程中，对施工完的拱架增加竖向和横向的临时支　撑。　６．５塌方段仰拱及二衬紧跟掌子面。为确保永久结构的安　全，塌方区拱部处理完后，及时施工塌方区的仰拱，使其受力成　为一个闭合环，加强其稳定性。仰拱用Ｉ２０钢拱架闭合，喷射　２６ｃｍ厚的Ｃ２５｝昆凝土，严格控制开挖仰拱的进尺。并对该段　及前后影响段二次衬砌及仰拱支护措施进行加强处理，ＺＫ７８　＋２２０－－ＺＫ７８＋２８０二衬结构形式全部改为钢筋混凝土结构。　６．６加强监控量测，测点和测量频率加密。施工处理时，加设　了监控量测测点，每５ｍ设置断面，每个断面共测６条测线。　２０１０年４期总第１４２期　何铁等・山黄包隧道塌方处理　ＺＫ７８＋２４０－－２６０塌方处理结构示意圈　加强对塌方段的监控量测，并对量测数据进行分析，观察其处　理效果。　６．７具体施工步序如图　—＿＼＼Ｊ　一ｌ　乏隧　薹　篙　§ｌ　圄　塌方处理步序断面图　塌方处理横结构图　①对渣体表面喷射２０ｃｍ混凝土封闭；②施工第一排外插　角为４５。的超前注浆小导管并注浆；③施工第一排外插角为　１５。的超前注浆小导管并注浆；④留核心土环向开挖；⑤施工钢　筋网、架设钢拱架、施工锚杆和喷射混凝土并预留注浆小导管；　⑥开挖核心土并喷射混凝土封闭掌子面；⑦对预留小导管进行　注浆，填实塌方孔隙及塌腔回填；⑧开挖左右侧边墙；⑨封闭仰　拱施工二次衬砌。　７施工时注意事项　７．１隧道塌方段应尽量采用人工加风镐开挖，严禁放炮，减少　机械和放炮对塌体和支护结构的破坏，隧道开挖采用上、中、下　台阶开挖。　７．２及时对塌体进行加固处理，避免塌体坍塌，危及操作工人　安全。　７．３加强监控量测，确保施工人员安全。　７．４做好防排水和防止塌方的一切准备。及时引导疏排洞内　积水，尽可能将渗入地层的水源切断，或强化支护，以确保隧道　顺利通过塌方体。　７．５组织进行质量教育，提高全员质量意识，加强自检、互检、　工序交接检查的办法和质量否决权办法。组织技术人员、管理　人员、操作工人进行学习有关图纸、合同文件、规范、操作规程、　工艺方法等技术性文件，确保工程质量。试验室严格遵照操作　试验规范对工地现场、材料、未成品等进行试验、检验、达到质　量把关。　７．６设立专职安全人员和技术管理人员，加强安全管理，确保　塌方处治过程施工人员安全。　８结束语　山黄包隧道左洞ＺＫ７８＋２４０—２６０段大塌方处理，因施工　方案选择合理，塌方的处理及施工一直都很顺利。从这次大塌　方及处理过程中，有几点比较深的体会：　８．１由于地质条件的难以预见性，增加了隧道施工的难度，这　就要求工程技术人员要充分掌握各种地质资料并坚持深入现　场观察，编制实用的实施性施工组织设计，预先确定处理各种　不良地质情况的施工方案，一旦情况发生，即可及时采用预定　措施处理。　８．２塌方抢险要及时，都应在塌方刚稳定时进行，阻止围岩、　支护的进一步变形破坏，阻止塌方再次发生，并为以后处理塌　方创造条件。　８．３选择合理的施工方案。必要时，应召开专家会议，进行方　案的论证、比选及优化。处理大塌方必须要瞻前顾后，不可为　求进度盲目掘挖推进，一定要先巩固后方，以退为进，确保施工　安全顺利。　８．４塌方处理要稳中求快。一旦施工方案确定下来，要立即　建立强有力的指挥调度系统，调集人力、物力、财力，集中力量　打歼灭战，处理时要连续施工，环环相扣，步步为营，稳中求快。　８．５加强隧道内外的施工监测，如隧道拱顶沉降，周边收敛，　洞外山体地表位移及沉降等，为施工决策提供信息，为支撑是　否需要补强提供依据。　参考文献　Ｅｌｉ吴焕通，崔永军．隧道施工及组织管理指南［Ｍ］．北京：　人民交通出版社，２００５．　［２］王毅才，隧道工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００５．　［３］ＪＴＧＦ６０－－２００９，公路隧道施工技术规范Ｉｓ］．