張劍

1 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

大虎峪隧道是山西省某高速公路上的一座雙向四車(chē)道單向分離式隧道，隧道的左洞起訖樁號(hào)為K24+080～K24+413，長(zhǎng)333 m，右洞起訖樁號(hào)為YK24+080～YK24+410，長(zhǎng)330m。該隧道左右洞洞壁凈距從聞喜端向濟(jì)源端逐步擴(kuò)大，聞喜端凈距為16.0 m，濟(jì)源端凈距為19.5 m，整個(gè)隧道按照小凈距隧道考慮。

本隧道設(shè)計(jì)速度80 km/h，隧道建筑限界凈寬10.25 m、凈高5.0 m，行車(chē)道(含路緣帶)寬8.75 m，左、右檢修道寬為0.75 m。隧道內(nèi)輪廓采用三心圓形式，拱部半徑543 cm，邊墻半徑793 cm，仰拱與側(cè)墻間用小半徑圓弧連接。隧道襯砌內(nèi)輪廓圖見(jiàn)圖1。

隧道洞身基巖為太古界混合花崗片麻巖。但由于此段地層年代久遠(yuǎn)，遭受過(guò)多次地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，塌方段圍巖以強(qiáng)風(fēng)化構(gòu)造角礫巖和碎裂巖為主。其中:

強(qiáng)風(fēng)化構(gòu)造角礫巖:灰綠夾灰白色，碎裂角礫結(jié)構(gòu)，斷層泥膠結(jié)，膠結(jié)較差，綠泥石化強(qiáng)烈，角礫成分主要為片麻巖質(zhì)，少量石英質(zhì)，粒徑1 cm～4 cm，膠結(jié)物為斷層泥，含量30%～40%，局部段含量達(dá)60%，巖體破碎，巖質(zhì)極軟。

碎裂巖:灰黃、淺灰綠色，系混合花崗片麻巖受構(gòu)造擠壓破碎而成，綠泥石化較強(qiáng)烈，碎塊呈弱風(fēng)化狀態(tài)，少量呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，碎裂結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，巖體破碎。

隧道區(qū)地勢(shì)較高，不含地下水，但在雨季時(shí)地表水易沿陡傾裂隙滲入洞室。

洞身段以Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)圍巖為主，支護(hù)形式見(jiàn)表1。

2 塌方事故簡(jiǎn)介

2009年12月，在施工K24+120上臺(tái)階掌子面時(shí)，K24+121處右側(cè)拱頂初期支護(hù)噴混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落現(xiàn)象，工字鋼受力彎曲，且發(fā)出異響，隨后發(fā)生塌方。塌方范圍為 K24+120.5～K24+123段拱頂偏右5°～45°之間，塌方體深度最大達(dá)6m左右，塌腔體形似牛角形。估計(jì)塌方方量約為40 m3。K24+120.5～K24+123段右側(cè)的3榀18工字鋼砸彎，嚴(yán)重變形。左側(cè)巖體較完整，且工字鋼噴混凝土等初支也較完整，未有明顯開(kāi)裂等破壞跡象。

表1 隧道洞身段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 原因分析

塌方位置巖體巖性不均，左硬右軟，右側(cè)為強(qiáng)風(fēng)化的巖土體，而左部為較完整的花崗巖巖體。掌子面右側(cè)前方進(jìn)行導(dǎo)管(φ50 mm鋼管)鉆孔作業(yè)時(shí)，擾動(dòng)上方土體，大大降低上方土體的自穩(wěn)定。施工時(shí)洞外正下雪，溫度很低，約為-10℃，洞內(nèi)掌子面溫度稍高，也不過(guò)3℃～5℃，洞口附近的水管(鋼管)需火烤以防凍結(jié)。低溫導(dǎo)致初支噴混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢，導(dǎo)管內(nèi)水泥漿發(fā)揮作用也較慢，最終導(dǎo)致初支被壓垮。

4 處治方案

結(jié)合工地實(shí)際，確定本次塌方處治原則為:因地制宜、快速安全、經(jīng)濟(jì)耐久。塌方處治斷面見(jiàn)圖2。本次塌方量較小，造成的損失也很小，但必須快速完成處治，否則很有可能由小塌方變成大塌方，從而造成大的損失。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件，確定如下處治方案:

1)在塌體初步穩(wěn)定后，對(duì)塌腔初噴2次C20混凝土，厚度共約10 cm，以增加塌體的穩(wěn)定性。

2)割掉變形的半邊18工字鋼(3榀)，重新焊接完整的半邊18工字鋼，在變形的工字鋼中間各增加1榀18工字鋼，并將塌方段K24+120.5～K24+123段的工字鋼間距調(diào)整成40 cm。工字鋼與地面的支撐點(diǎn)需穩(wěn)固，嚴(yán)禁落空。每榀工字鋼兩側(cè)分別打設(shè)5 m長(zhǎng)φ50注漿導(dǎo)管作為鎖腳錨桿。工字鋼間焊接橫向 φ22連接鋼筋，環(huán)向間距100 cm。

3)根據(jù)大雪封路，材料輸送困難的實(shí)際情況，充分利用工地周邊的資源，決定采用袋裝泡沫、木屑充填于塌體內(nèi)。使用樹(shù)枝木棍作為袋裝木屑的下墊層。塌腔體基本充填完后，再對(duì)工字鋼下面掛網(wǎng)噴混凝土，施作初支層。施作初支層時(shí)預(yù)留注漿管道，待氣溫上升后再通過(guò)注漿管道壓注水泥漿液(水灰比1∶0.5)。

4)在塌腔體底部，初支頂部布置2道MF7型矩形排水盲管，并將盲管引至邊墻底部，以防上方山體表面雨水下滲。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合工地實(shí)際，采用“因地制宜、快速安全、經(jīng)濟(jì)耐久”的塌方處治原則是非常正確的。本次塌方規(guī)模不大，但塌體較深，采用上述原則和方法后，在冰雪封路的非常不利情況下，不到2 d時(shí)間即將此次塌方處理好，且代價(jià)小，施工安全便利，非常經(jīng)濟(jì)。2010年2月通過(guò)此處預(yù)留導(dǎo)管補(bǔ)注了水泥漿液，并順利的施作了二襯，且K24+122斷面處二襯收斂穩(wěn)定，表明此處的塌方處治是成功的。

［1］ JTG B01-2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］ JTG D70-2004，公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］ 孫令偉.管棚法在隧道塌方處理中的應(yīng)用［J］.中南公路工程，2000，25(4):15-16.

［4］ 蔣正華.毫山峪隧道塌方段事故分析與處理［A］.中國(guó)公路隧道學(xué)會(huì)2007年會(huì)論文集［C］.2007.