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  Qe08ps7 2017-09-06 00:17:45

  隧道塌方案例 隧道A是一座雙連拱隧道，軸線走向?yàn)?48°，隧道全長(zhǎng)462m。隧道地形起伏大，植被發(fā)育，地貌有山間沖積小盆地、山脊以及山間沖溝等，其中山脊呈近南北走向，與隧道軸線呈大角度相交。隧道右洞施工時(shí)，發(fā)生了頂部坍塌，下面對(duì)本次塌方的原因和相應(yīng)處理方案進(jìn)行技術(shù)探討和案例分析。 隧道右洞在施工至塌方處時(shí)，正好處于Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖的交界帶（該處埋深約80m），掘進(jìn)后出現(xiàn)一較大滑層，先后出現(xiàn)兩次較大范圍的塌方，如圖1。塌方段褶皺強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖石較堅(jiān)硬，巖體層面光滑，呈倒三角狀。其中靠近中隔墻處塌方Z高。隧道diyi次塌方在無(wú)明顯征兆的情況下突然發(fā)生，初次塌方量約100m3，并伴有滲水現(xiàn)象。在地下水的影響下塌腔迅速擴(kuò)大，塌腔高4m-8m，縱長(zhǎng)約8m，寬8m-11m，塌體完全堵住洞身，該段初期支護(hù)全部破壞，有6榀鋼拱架扭曲損壞。 塌方原因分析 隧道區(qū)域構(gòu)造主要受復(fù)式背斜控制，背斜呈線狀緊密復(fù)式褶皺產(chǎn)出，軸部大致呈近東西向延伸。隧址位于該復(fù)式背斜之南翼，組成地層為雙橋山群下亞群板巖、千枚狀板巖，呈互層狀，巖層傾向?yàn)榻薄Ｊ芷溆绊?，隧道區(qū)千枚狀板巖揉皺強(qiáng)烈，裂隙、節(jié)理、板理發(fā)育，巖體較破碎。因此，其塌方原因主要是： ① 工程地質(zhì)原因：塌方部位處在Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖的交界帶，被層狀和多組節(jié)理分割而形成碎塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖體較破碎，節(jié)理多為張開(kāi)節(jié)理，節(jié)理裂隙間層面光滑。因連拱隧道開(kāi)挖跨度大，在開(kāi)挖掘進(jìn)的擾動(dòng)和左右洞施工的相互影響下，造成圍巖失穩(wěn)導(dǎo)致塌方。 ② 地下（表）水原因：施工期連續(xù)降雨，地表水豐富，通過(guò)裂隙進(jìn)入巖體，頂板淋水量增大。在地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解下加劇了巖體失穩(wěn)和塌落，軟弱滑動(dòng)面在地下水的作用下，強(qiáng)度大為降低，因而發(fā)生滑塌。水在塌方中起到一個(gè)“催化”和“惡化”的作用。 ③ 施工方面原因：該處Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖分界面較設(shè)計(jì)文件稍提前，施工單位未及時(shí)根據(jù)地質(zhì)條件變化調(diào)整施工方案和支護(hù)參數(shù)，未采取更為有效的超前支護(hù)措施，開(kāi)挖進(jìn)尺過(guò)大，初期支護(hù)未及時(shí)跟進(jìn)，從面造成臨空面過(guò)大也是造成塌方的重要原因。 隧道塌方處理方案 根據(jù)塌方的情況和隧道所通過(guò)的層位，認(rèn)為本次屬層間移動(dòng)性的塌方，這種地質(zhì)的塌方難以穩(wěn)定，會(huì)引起連鎖反應(yīng)，積累和發(fā)展擴(kuò)及到已開(kāi)挖支護(hù)的較長(zhǎng)洞身段。為此，決定采用穩(wěn)住后方圍巖，強(qiáng)支護(hù)處理坍塌段，適當(dāng)加強(qiáng)支護(hù)過(guò)渡段的三個(gè)階段處理此次塌方，分段處理的長(zhǎng)度為16m（后方加固段4m，塌方段8m，過(guò)渡段4m）。 ① 塌方后段的處理 首先在塌方位置退后4m的位置處，采用長(zhǎng)3.5m的Φ42×4mm的注漿小導(dǎo)管對(duì)塌方后段注漿。小導(dǎo)管外插角為15°，環(huán)向間距為1000px，縱向間距為1m，斷面兩側(cè)拱腳以上區(qū)域梅花形布置，小導(dǎo)管端部與鋼拱架焊接成整體，以保證后方圍巖穩(wěn)定不向前坍塌。注漿采用先上后下，先里后外，即先對(duì)塌空區(qū)邊緣注漿，再逐步退后進(jìn)行后段注液，使鋼管所伸入的范圍內(nèi)通過(guò)注漿組成一個(gè)固結(jié)的灌漿層，通過(guò)漿液無(wú)規(guī)則的穿透松散破碎巖體產(chǎn)生膠結(jié)，從而達(dá)到在已支護(hù)段與塌空區(qū)交界處上、下一定范圍內(nèi)的圍巖得到固結(jié)，從根本上達(dá)到控制塌方的擴(kuò)展。而后段的注漿也提高了圍巖整體承載強(qiáng)度，并與初期支護(hù)共同在2~3m范圍內(nèi)形成一個(gè)強(qiáng)大的支撐拱，為下一步施工的安全性提供了保障（見(jiàn)圖2）。 ② 塌空區(qū)段的處理 首先采用素噴厚500px的 C20混凝土封堵掌子面及塌落面，對(duì)塌空區(qū)段后方未破壞的原初期支護(hù)采用I18鋼拱架進(jìn)行加固，鋼拱架與原初期支護(hù)鋼拱架緊貼并排焊接，之后每榀縱向間距0.5m，掌子面處緊貼巖面并排焊接兩榀。鋼拱架間用環(huán)間0.5m的Φ25mm縱向鋼筋連接，形成鋼格棚架。對(duì)輪廓線外塌腔壁的大塊巖石采用Φ89鋼管支撐，并焊在鋼拱架上。在鋼拱架上下采用雙層網(wǎng)格間距375px×375px的Φ8鋼筋網(wǎng)加固，外掛模板，再噴射C25混凝土與鋼拱架齊平，形成鋼筋混凝土殼體初期支護(hù)。并在初支中預(yù)埋Φ108混凝土泵送管，待鋼筋混凝土殼體強(qiáng)度達(dá)到要求后，分期泵送混凝土填充塌腔，以保證巖面與初期支護(hù)之間密實(shí)（見(jiàn)圖2~圖3）。 ③ 塌方過(guò)渡段的處理 待塌空區(qū)段按上述方案處理完之后，密切注視塌空段斷面變化情況，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)。該區(qū)域之后4m范圍內(nèi)采用長(zhǎng)4m的Φ42×4mm的注漿小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，小導(dǎo)管環(huán)向間距為1000px，縱向間距為1m；初支鋼拱架采用I16工字鋼，縱向間距1875px，鋼拱架間采用環(huán)向間距1m的Φ25mm縱向鋼筋連接，并設(shè)置網(wǎng)格間距500px×500px的Φ8鋼筋網(wǎng)；系統(tǒng)錨桿采用長(zhǎng)3m的Φ22砂漿錨桿，環(huán)向間距1m，縱向間距1875px，梅花形布置，端部與鋼拱架焊接成整體。 ④ 監(jiān)控量測(cè) 認(rèn)真做好各項(xiàng)施工監(jiān)測(cè)，根據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和判斷，對(duì)圍巖及支護(hù)體系的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行判斷和預(yù)測(cè)，及時(shí)采取措施來(lái)確保圍巖和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，以確保施工安全。在該段塌方處理完畢后，在拱頂布設(shè)了左、中、右三個(gè)測(cè)點(diǎn)，并在腰線處左右分別布設(shè)了兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)近三個(gè)月的監(jiān)測(cè)，拱頂下沉Z大下沉量為22.5mm，相對(duì)變形量為1.99%；周邊位移Z大值為34.96mm，相對(duì)變形量為0.26%，均在允許范圍內(nèi)，表明所采取的措施得當(dāng)，取得了應(yīng)有的效果。 要點(diǎn)總結(jié) 隧道坍塌是Z容易造成施工安全事故的主要原因，特別是對(duì)坍塌的處理更是危險(xiǎn)作業(yè)。因此，只有方案正確、處理及時(shí)、方法恰當(dāng)、組織嚴(yán)密、措施得力，才能使搶險(xiǎn)得以順利完成。 ① 處理隧道塌方必須分秒必爭(zhēng)，及時(shí)制定處理方案。處理隧道塌方是一種緊急搶險(xiǎn)，如同打仗一樣，有利的時(shí)機(jī)稍縱即逝。隧道塌方后，各方迅速到塌方點(diǎn)，詳細(xì)察看塌方情況，檢查塌方初期支護(hù)的損壞程度和影響區(qū)域，分析塌方原因和可能的發(fā)展趨勢(shì)等。在掌握情況的基礎(chǔ)上現(xiàn)場(chǎng)確定應(yīng)急預(yù)案，下達(dá)搶險(xiǎn)指令，明確任務(wù)和要求。這種現(xiàn)場(chǎng)辦公定案、直接指揮處理的方法，保證了搶險(xiǎn)的及時(shí)性，為塌方的處理爭(zhēng)取到了有力的時(shí)機(jī)。 ② 前方封堵，后方加固，對(duì)塌方區(qū)形成合圍，是防止塌方惡化的有效方法。搶險(xiǎn)的戰(zhàn)斗從何處打響，關(guān)系到搶險(xiǎn)工程全局性的問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際情況，采取前方封堵，即噴射C20混凝土封堵掌子面及塌落面，穩(wěn)住圍巖，防止空頂加大，并對(duì)下一步塌體注漿創(chuàng)造條件，保證注漿效果，同時(shí)還為下一步施工提供安全保障；后方加固，即對(duì)塌穴后方4m處未損壞的初期支護(hù)段架設(shè)型鋼拱架加固初支，對(duì)初支頂部低應(yīng)力圍巖注漿，以增加其強(qiáng)度和自穩(wěn)力。這種前方封堵和后方加固處理方法，有效地防止塌方惡化，使塌方處理出現(xiàn)了良好的局面，這是處理隧道塌方的一條重要成功經(jīng)驗(yàn)。 ③ 塌方的處理必須遵循“短進(jìn)尺、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的原則。對(duì)塌體一般不宜直接進(jìn)行清理，盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，避免塌腔擴(kuò)大。塌方的處理應(yīng)一次到位、不留后患，加大超前支護(hù)和加強(qiáng)初期支護(hù)，必要時(shí)對(duì)二襯混凝土進(jìn)行配筋和加厚，隧道輪廓外的塌腔宜盡量回填密實(shí)。從監(jiān)控量測(cè)及地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，本次隧道塌方的處理方案是可靠的。

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