隧道工程塌方地段的預(yù)防措施

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摘要:通過(guò)分析隧道塌方發(fā)生的原因，探討了從工程地質(zhì)、施工技術(shù)預(yù)防塌方的措施，有針對(duì)性地提出了小塌方、大塌方、塌方冒頂、洞口塌方的處治措施，并通過(guò)云中山隧道發(fā)生的塌方案例，總結(jié)塌方處理方案，為隧道工程塌方處理提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:隧道，塌方地段，預(yù)防和處治措施

1案例介紹

忻保高速公路云中山隧道左線LK42+642～LK42+660段修建于2010年4月28日，施工至LK42+642時(shí)，施工斷面出現(xiàn)破碎斷層夾有大量泥砂，左側(cè)拱頂出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，含水量大，后來(lái)繼續(xù)發(fā)展，施工斷面多處出現(xiàn)剝落、涌泥現(xiàn)象，噴射混凝土封閉掌子面后停止作業(yè)，經(jīng)四方代表查看后決定，對(duì)LK42+642～LK42+660段采用Ⅴ級(jí)淺埋支護(hù)參數(shù)進(jìn)行施工。2010年5月3日凌晨，云中山隧道左線按變更后Ⅴ級(jí)支護(hù)施工至LK42+651時(shí)，掌子面圍巖穩(wěn)定性變差，為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，呈松散碎裂狀，有少量滲水，拱頂左側(cè)出現(xiàn)坍塌，清理拱腳兩側(cè)坍塌體后進(jìn)行噴混凝土作業(yè)，至下午3:40，噴混作業(yè)基本完成時(shí)，拱頂?shù)叵滤饾u增大，隨后發(fā)生較大塌方，將已施工完成LK42+647～LK42+651段初期支護(hù)砸壞，形成約高8m、寬7m、長(zhǎng)4．5的空腔，致使LK42+643～LK42+647段已做好初期支護(hù)變形開(kāi)裂出現(xiàn)較大變形侵限，最大下沉約38cm，LK42+636～LK42+643段初支出現(xiàn)細(xì)小裂縫.

2探析塌方的根源及其防控對(duì)策

2．1出現(xiàn)塌方的根源

2．1．1水文影響以及地質(zhì)影響

在本次施工時(shí)，隧道所處的多數(shù)地帶都表現(xiàn)為破碎帶以及斷層等現(xiàn)象。在特殊狀況下，隧道還需要穿越斷層錯(cuò)動(dòng)或者小型褶皺等不良地帶。對(duì)于此類(lèi)薄弱的地帶如果擅自進(jìn)行開(kāi)挖，那么很可能將會(huì)表現(xiàn)為巖層失穩(wěn)、隧道坍塌或者圍巖掉落等各種各樣的現(xiàn)象。究其根源，就在于隧道釋放了過(guò)多的潛在應(yīng)力。與此同時(shí)，某些顆粒體與結(jié)構(gòu)體本身缺乏穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，顆粒之間表現(xiàn)為相對(duì)較差的粘附作用力。一旦進(jìn)行開(kāi)挖，那么很可能將會(huì)突然塌陷，進(jìn)而干擾到了整體性的施工穩(wěn)定。受到特殊狀態(tài)的影響，某些地帶包含了較多的填充物，因而也可能引發(fā)坍塌。除此以外，針對(duì)偏壓地帶、鄰近河流或者山體的地帶、凹陷的溝谷地帶等如果要展開(kāi)施工，那么也將會(huì)表現(xiàn)為突然塌方等不良現(xiàn)象。在這之中，很多塌方現(xiàn)象都根源于水體的不穩(wěn)定。這是由于，受到長(zhǎng)期以來(lái)的浸泡作用、軟化作用以及沖蝕作用影響，巖體將會(huì)由于遭受地下水的頻繁浸泡因而表現(xiàn)為迅速溶蝕的現(xiàn)象。遇到特殊狀況時(shí)，某些巖層還可能包含硬度較小的巖體，此類(lèi)巖體包含了相對(duì)較多的軟弱面，加劇了塌方與塌陷等隱患。

2．1．2欠缺全方位的隧道設(shè)計(jì)

從隧道選址的角度來(lái)看，針對(duì)某些隧道地帶欠缺全方位的深入調(diào)研。受到上述要素帶來(lái)的影響，很多隧道地帶都表現(xiàn)為頻繁塌方等不良現(xiàn)象。究其根源，就在于某些施工方在查找涉及到隧道塌方的各項(xiàng)要素時(shí)并沒(méi)有做到認(rèn)真謹(jǐn)慎，對(duì)于塌方風(fēng)險(xiǎn)較強(qiáng)的區(qū)域也沒(méi)有進(jìn)行回避。除此以外，針對(duì)特定的隧道位置欠缺必要的水文以及地質(zhì)類(lèi)資料，進(jìn)而造成了較大的開(kāi)挖偏差。

2．1．3欠缺合適的施工手段

某些情況下，施工方并沒(méi)有密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)所在的真實(shí)地質(zhì)狀況，對(duì)于其中涉及到的各項(xiàng)施工流程沒(méi)有予以全方位的考慮。例如:施工方?jīng)]有把施工支護(hù)安排在特定位置上，或者選擇了強(qiáng)度較小的支撐架等施工設(shè)施。在此種狀態(tài)下，隧道施工很可能將會(huì)面對(duì)潛在性的施工風(fēng)險(xiǎn)或者安全隱患。由于欠缺全方位的施工安全舉措，以至于某些圍巖表現(xiàn)為頻繁風(fēng)化或者松動(dòng)等不良現(xiàn)象。針對(duì)特定類(lèi)型的隧道如果沒(méi)有設(shè)置及時(shí)的噴錨措施，或者在噴射混凝土?xí)r沒(méi)有兼顧其厚度以及質(zhì)量等要素，則有可能干擾到整體性的隧道施工。在爆破圍巖時(shí)，施工方對(duì)此填入了過(guò)多的炸藥，以至于圍巖震動(dòng)進(jìn)而表現(xiàn)為坍塌現(xiàn)象。此外，針對(duì)危險(xiǎn)性較強(qiáng)的某些巖石沒(méi)有予以全方位的查看，或者沒(méi)有選擇與之相適應(yīng)的查處措施。

2．2探求防控對(duì)策

1)為了從源頭入手來(lái)防控隧道塌方及其他不良現(xiàn)象，作為施工方有必要密切關(guān)注前期性的施工預(yù)備措施。具體來(lái)講，如果涉及到某些不良地質(zhì)，那么有必要遵照特定的施工流程來(lái)完成全過(guò)程的隧道開(kāi)挖。例如:一旦涉及到破碎圍巖或者其他不良地質(zhì)，則必須給出與之相適應(yīng)的施工舉措，因地制宜開(kāi)展全方位的施工測(cè)量。2)及時(shí)預(yù)測(cè)塌方。從基本特征來(lái)講，隧道塌方通常都會(huì)涉及到多種多樣的根本原因。因此為了從源頭入手來(lái)避免多樣化的塌方風(fēng)險(xiǎn)，作為施工方有必要密切結(jié)合觀察法及其他方法來(lái)預(yù)測(cè)塌方隱患。具體來(lái)講，如果涉及到特殊類(lèi)型的水文狀態(tài)或者地質(zhì)狀態(tài)，則有必要借助探孔觀察的方式來(lái)提升施工預(yù)測(cè)流程的精確度，對(duì)于潛在性的塌方隱患予以全方位的精確預(yù)測(cè)。每隔特定的時(shí)間段，施工方針對(duì)圍巖受力表現(xiàn)出來(lái)的變化狀態(tài)就要予以全方位的觀察，因地制宜開(kāi)展多層次的支護(hù)檢查。一旦察覺(jué)到某些節(jié)理縫隙、巖層紋理或者其他部位表現(xiàn)為異常狀態(tài)，那么立即予以深層次的查看。如果涉及到掉落混凝土或者表層緩慢下沉等多種多樣的不良現(xiàn)象，則應(yīng)當(dāng)予以全方位的深入觀察.通過(guò)運(yùn)用常規(guī)性的測(cè)量手段，針對(duì)各個(gè)測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)出來(lái)的應(yīng)力狀態(tài)以及位移狀態(tài)就能予以全方位的精確判斷，而后給出與之相適應(yīng)的受力異?，F(xiàn)象。近些年以來(lái)，技術(shù)人員已經(jīng)開(kāi)始借助聲學(xué)測(cè)量以及微地震學(xué)的測(cè)量方式，因地制宜給出潛在性的塌方隱患判斷，遵照防患未然的宗旨來(lái)開(kāi)展全過(guò)程的塌方監(jiān)控。

2．3處理隧道塌方的可行對(duì)策

隧道如果表現(xiàn)為塌方的不良現(xiàn)象，那么對(duì)此有必要予以全方位的及時(shí)處理。具體在處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合隧道的真實(shí)狀態(tài)，因地制宜查看潛在性的塌方成因。針對(duì)地下水以及其他要素予以全方位的觀察。具體來(lái)講，如果涉及到總面積較小的隧道塌方，那么針對(duì)兩側(cè)的洞口位置有必要予以全面加固。通過(guò)運(yùn)用混凝土噴射的措施，針對(duì)坍塌之后的隧道支護(hù)就能予以及時(shí)修補(bǔ)。在必要的時(shí)候，施工方還可以把臨時(shí)性的支架布置在坍塌之后的某個(gè)隧道位置上。等待整個(gè)施工流程全部終結(jié)之后，再去拆除支架。在另外的情況下，施工方也可能遇到規(guī)模較大的隧道塌方。在面對(duì)此種狀況時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵照先支護(hù)后開(kāi)挖的基本次序加以處理。具體的措施為:針對(duì)隧道周邊位置上的某些殘留巖層以及碎屑予以徹底清除，然后借助管棚法或者其他措施來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道支護(hù)。如果涉及到塌方冒頂，那么可以把地表錨桿布置在特定的巖層位置上，然后再去搭設(shè)鋼架支撐或者運(yùn)用管棚支護(hù)等手段。

3忻保高速公路云中山隧道左線

LK42+642～LK42+660段塌方處理方案綜上所述，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)云中山隧道左線LK42+642～LK42+660段塌方進(jìn)行如下的處治措施:1)立即對(duì)LK42+633～LK42+647段反壓回填，回填至拱頂以下3m，在拱頂輪廓線內(nèi)采用砂袋碼砌至開(kāi)挖輪廓線外18cm.2)對(duì)LK42+638～LK42+647段進(jìn)行臨時(shí)支撐，防止已施工完成的初期支護(hù)產(chǎn)生較大的變形開(kāi)裂。方木長(zhǎng)度3m，間距90cm，規(guī)格20×20cm。3)為保證下步施工安全，防止開(kāi)挖后塌體下滑，采用C25噴混凝土錨、網(wǎng)、噴封閉坍塌面，厚度20cm，錨管間距1m×1m，長(zhǎng)度4m，Φ8鋼筋網(wǎng)間距20cm×20cm;對(duì)塌體進(jìn)行注漿加固，注漿采用水灰比為0．8水泥漿，固結(jié)坍塌體，確保塌體開(kāi)挖時(shí)的穩(wěn)定性，施工數(shù)量由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理及施工單位現(xiàn)場(chǎng)共同確認(rèn)，見(jiàn)圖4。4)預(yù)埋混凝土泵送管3根，每根長(zhǎng)6m，對(duì)塌腔進(jìn)行C20混凝土回填，回填至拱頂上2．5m.5)注漿及泵送混凝土完成后，坍塌段采用三臺(tái)階留核心土法環(huán)形開(kāi)挖，開(kāi)挖進(jìn)尺控制在60cm。為防止初支下沉，每個(gè)臺(tái)階每榀鋼架增設(shè)8根4．5m長(zhǎng)42鎖腳錨管。6)LK42+647～LK42+660段采用Ⅴ級(jí)淺埋支護(hù)參數(shù)，錨桿采用25中空注漿錨桿，鋼架間距50cm，縱向連接鋼筋環(huán)向間距50cm，雙層8鋼筋網(wǎng)，間距20cm×20cm，鋼架內(nèi)外側(cè)布設(shè)。施工時(shí)根據(jù)監(jiān)控量測(cè)情況及時(shí)調(diào)整。該段采用雙層小導(dǎo)管，范圍拱頂120°，第一排仰角15°，間距40cm，小導(dǎo)管長(zhǎng)4．5m，第二排仰角45°，間距40cm，長(zhǎng)度4．5m，每?jī)砷粋€(gè)循環(huán)，超前小導(dǎo)管采用水灰比為0．8的水泥漿。7)為防止施工過(guò)程中上臺(tái)階下沉過(guò)大塌方段必要時(shí)施作臨時(shí)仰拱或采用108鋼管向外打入6m長(zhǎng)鎖腳鋼管，左右側(cè)各兩根，角度向下35°～45°。8)對(duì)LK42+643～LK42+647段上臺(tái)階進(jìn)行周壁注漿加固，縱橫間距0．6m×0．8m，梅花形布置，長(zhǎng)度4．5m;注漿采用水灰比為0．8的水泥漿，注漿壓力0．5MPa～1．0MPa。注漿完成后對(duì)侵限段按Ⅴ級(jí)淺埋支護(hù)參數(shù)換拱處理，錨桿采用25中空注漿錨桿，雙層8鋼筋網(wǎng)，間距20cm×20cm，鋼架內(nèi)外側(cè)布設(shè)。換拱段人工用風(fēng)鎬鑿逐榀拆除，每榀鋼架增設(shè)8根4．5m長(zhǎng)42鎖腳錨管.9)對(duì)LK42+633～LK42+643段初支進(jìn)行25中空注漿錨桿加固，錨桿縱橫向間距60cm×80cm，錨桿長(zhǎng)4．5m。在初支不侵限的情況下進(jìn)行錨網(wǎng)噴加固，防止初支變形開(kāi)裂;掛Φ12鋼筋網(wǎng)，間距20cm×20cm，補(bǔ)噴5cm厚C25混凝土。10)加強(qiáng)變形段的監(jiān)控量測(cè)工作及時(shí)提供可靠的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)相關(guān)部門(mén)修正支護(hù)參數(shù)確保施工質(zhì)量及安全。

4結(jié)語(yǔ)

隧道施工實(shí)踐中應(yīng)嚴(yán)格遵循新奧法原則，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作，對(duì)于坍塌的地段應(yīng)增設(shè)監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)，增加量測(cè)頻率，根據(jù)量測(cè)信息及時(shí)研究對(duì)策，有效指導(dǎo)工程施工，避免塌方事故的發(fā)生或擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn):

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［3］鄭海波．隧道塌方的主要原因及其處理技術(shù)措施［J］．交通世界(建養(yǎng)•機(jī)械)，2013(9):82-83．

作者:劉海蛟 單位:山西路橋第二工程有限公司