代永前

【摘 要】隧道施工中出現(xiàn)通天塌方時怎樣對施工方案的選擇與確定。結合三凱公路第五合同段屯州隧道發(fā)生的通天坍方，介紹其原因分析、治理方案的選擇與確定及對通天坍方的處理方法。

【關鍵詞】隧道 通天塌方 處理方案

一、概述

在2004年7月28日，屯州隧道左洞出口段K83+858處頂部在正常爆破后發(fā)現(xiàn)爆堆中混雜著淺黃色的泥夾石狀態(tài)，在開挖輪廓線的拱頂出現(xiàn)一個環(huán)向２米，縱向４米，深約５米的小塌洞。為防止塌洞進一步擴大，于當晚采取打錨掛網(wǎng)噴射混凝土等措施進行固防處理。８月４日進行鉆爆作業(yè)時加密了步孔，減少了爆破藥量后，塌洞繼續(xù)擴大。形成環(huán)向７米，縱向５米，深約８米的塌洞。８月５日晚在圍巖處于土夾石地質不斷的小型坍塌作用下，將做好的超前支護全部壓塌。由于處于淺埋段對山體表面進行觀察沒有發(fā)現(xiàn)變形及坍塌，但在８月６日晚因降暴雨，左洞原塌方部巖體受地表水浸泡及沖洗粘聚力和巖體摩擦系數(shù)急劇減小造成巖體下塌，致使坍洞擴大；形成環(huán)向12米，縱向10米，深約12米的大型塌洞。上部覆蓋山體表面也下沉。形成32米的通天塌方。

二、原因分析

屯州隧道造成的通天坍塌的原因是多方面的，它既與巖體本身的強度和結構構造有關，又與水的作用和人為因素有關。因此它是在多種因素的綜合作用上造成的坍塌。屯州隧道左洞的拱頂原來是一段寬約８米～12米，走向NE79度傾角約65度，傾向SW的斷層斜穿隧道。由于受到雨水的浸泡作用而形成軟弱帶巖體，從而造成此段的地質條件極其惡劣，圍巖的穩(wěn)定性極差。由于上述幾項軟弱巖體的交匯開挖后，使得軟弱巖體失去承載能力。巖體內部的粘聚力和破碎巖體之間的摩擦系數(shù)又極小，軟弱巖體在無支撐力的情況下勢必出現(xiàn)第三次塌落，致使塌洞擴大加高，上部覆蓋下墜，造成32米的通天塌方。

三、治理方案的選擇與確定

（一）常見的治理方案

1.明挖法：此法一般用于接近洞口的隧道的拱頂覆蓋在10米內的隧道拱頂坍塌，出現(xiàn)這中塌方時，可從地表開挖直至路基設計標高，改隧道暗洞為明洞或雙壁路塹。

2.明穿法：隧道塌區(qū)已離洞口較遠，其拱頂覆蓋超過10米，塌落高度已接近地表或形成通天塌方，出現(xiàn)這種塌方可以從地表逐步向下處理，直至將塌方區(qū)的隧道拱頂恢復而向前繼續(xù)推進。

3.暗穿法：隧道塌方情況和上述明穿法的塌方情況相同，但處理塌方時，是從塌落體的底部開始處理，直至塌落區(qū)的拱頂恢復而繼續(xù)向前推進。

（二）明穿方案和暗穿方案的比較

屯州隧道左洞塌方的底部中心點標高為524.643，其里程樁號為Ｋ82+851.5，地表塌方標高為556.9，里程樁號為Ｋ83+852，塌落區(qū)距離洞門37米，塌落高度32米，起具體形狀如圖（圖１—1）。從圖上可看出明挖法是不可能的，那就在明穿法和暗穿法中進行設計和比較。

（三）方案確定及施工處理

通過上述明穿法和暗穿法的分析，兩種方案都可行，但考慮到施工單位已對暗穿法施工已有豐富的經(jīng)驗，最后經(jīng)業(yè)主、設計單位、監(jiān)理、施工單位代表共同討論確定。屯州隧道塌方采用暗穿法施工處理方案。處理分以下步驟：

1.強化隧道中的坍落體：為了提高塌跨體的承載力和自然坡度的穩(wěn)定性,首先對隧道中滑落的松渣堆積體進行噴射厚15cm的Ｃ２０混凝土，以保證土體穩(wěn)定和避免注漿流失。同時，將水泥漿注入塌落拱頂?shù)恼麄€塌落土，將塌落土強度提高，穩(wěn)定角加大，為安全開挖塌落土替和架設鋼支撐創(chuàng)造條件。

2.塌落區(qū)的支護的處理：由于塌落的周圍巖體十分破碎，因此在這塌落區(qū)范圍內的支護加大了安全系數(shù)。

3.塌洞的處理工藝：具體施工工藝是首先拱部（左側至中隔墻頂，右側至中心線偏角75度范圍內）超前支護才采用雙排φ42mm×4mm、長4m的小導管，并進行注漿，注漿壓力為１～1.5MPa．上排小導管支護參數(shù)為：插入角45度，環(huán)向間距80cm，排距1m.下排小導管支護參數(shù)為：插入角5~7度，環(huán)向間距40cm，排距2m，小導管尾部焊接在已立鋼支撐上，鋼支撐采用22a工字鋼，間距50cm，噴射28cm鋼纖維砼，徑向系統(tǒng)錨桿采用φ25中空注漿錨桿，環(huán)向間距１m，縱向間距50cm，同時預埋垂直向上的φ42mm×4mm，長４m的小導管，環(huán)向及縱向間距均為40cm．豎直向上壓水泥漿，以將拱頂松散體固結，再對拱頂坍坑進行處理．在考慮到盡量減少拱頂?shù)膲毫r用Ｃ２０混凝土，從坍塌處地表向空洞打設５－６根注混凝土管從幾個不同方位均勻灌入，使在拱頂堆積體上形成一個護拱混凝土厚為４m。待混凝土強度達到設計強度的70%后將坍坑剩余部分回填壓實，用漿砌片石封閉地表。

按上述施工工序和步驟循環(huán)，即完成整個塌洞的初期支護處理。與此同時還對塌洞前后區(qū)段實施加強性支護、加強段長度為13米。這樣就大大增加了儲備安全系數(shù)，也就把全部的天井塌方宣布理完畢。

四、體會總結

1.極壞的地質構造是造成大跨度公路隧道塌方的主要原因之一。一般對隧道的地質勘探，其網(wǎng)度都較大，僅有的幾個勘探孔很難控制住隧道的斷裂情況，巖體的巖性和裂隙節(jié)理的發(fā)育程度，巖石的類型及隧道開挖段落所存在的破碎帶及大斷層也很難判清楚。

2.拿屯州隧道來說，正是由于一條大斷層，與K83+858-+845段相交，致使此處圍巖極端破碎和軟弱，造成隧道的開挖支護及其困難，加上預見性不足，從而造成塌方。因此在隧道施工中，必須加強圍巖觀察，掌握地質構造變化規(guī)律。凡有大的構造斷裂，必須及時摸清楚走向、傾向和傾角，同時密切注意與各斷裂帶的相交情況。要提前掌握它們的交匯位置，準備好應變措施。要在其交匯處采用“短進、強支、早封”的施工工藝，千方百計不讓其垮塌，但以求得“優(yōu)質、高效”的施工效果。

3.在隧道的施工中，必須使用正確的施工工藝。目前的公路隧道均采用的是新奧法施工，但在各個環(huán)節(jié)上，又各具特色。在遇到巖體破碎軟弱時，其放炮藥量必須嚴格控制，要盡可能的減少對圍巖的擾動。開挖斷面盡可能的小，超前支護必須強化，支護類型必須滿足強大地壓的需要。鋼拱架支護除該鎖腳描桿外，還要保證支架不下沉。同時要用掛網(wǎng)噴漿及模筑砼及時把開挖隧道的拱頂、拱墻予以封閉，借以增大支護承載力，保證隧道順利向前掘進。

4.隧道一旦出現(xiàn)塌方，必須抓緊時間處理，不然會造成塌洞越來越大，甚至通天。而處理必須采用綜合措施，即首先抓緊治標，不使漏洞擴大，然后治本，保證隧道長治久安。塌方處理必須要有多種方案進行選擇。一方面要按照“經(jīng)濟、合理、安全、可靠”的原則擇優(yōu)選取，同時還要充分考試施工單位處理塌方的經(jīng)驗和原材料的及時供應情況，一旦施工方案確定，就要立即組織精干隊伍搶進度、抓質量、指揮協(xié)調到現(xiàn)場，技術指導到現(xiàn)場，以最快的速度，最短的時間，最好的質量完成塌方處理任務，從而保證整個隧道的綜合效益提高。

(作者單位：貴州省交通建設咨詢監(jiān)理公司)