摘要

砂質(zhì)黃土及泥巖隧道建設(shè)中，可能出現(xiàn)塌方等事故。本文以實(shí)際工程為例，詳細(xì)的說明了隧道塌方事故可能的原因及處置方法，以及處置過程中的體會(huì)和建議。

關(guān)鍵詞：砂質(zhì)黃土；泥巖；隧道；塌方處理

0 引言

隧道施工項(xiàng)目中，塌方是很典型的一種事故類型。一旦有塌方災(zāi)害性事故的出現(xiàn)，不僅會(huì)大幅度提高施工費(fèi)用、延誤工期，更有可能出現(xiàn)比較嚴(yán)重的人員傷害以及機(jī)械損失等;此外，如果對塌方事故處置不當(dāng)，還會(huì)為后續(xù)施工和工程質(zhì)量留下隱患，極大的影響工程后期養(yǎng)護(hù)和維修工作。因此，要十分重視對隧道塌方事故的超前預(yù)報(bào)并且及時(shí)妥善的處理可能出現(xiàn)的突發(fā)事故。許多因素都可能引起隧道塌方事故，既包括人為因素也包括地質(zhì)因素，其中地質(zhì)因素是出現(xiàn)塌方事故的首要原因。針對地質(zhì)條件，加強(qiáng)施工管理能夠有效的預(yù)防和避免塌方事故的發(fā)生。不斷培養(yǎng)和強(qiáng)化施工技術(shù)人員，在不良地質(zhì)環(huán)境中施工的應(yīng)變能力以及對塌方等突發(fā)性事故的處理能力。

1 工程概況

1.1 隧道概況

隧道位于鄂爾多斯低山丘陵、臺(tái)地溝壑區(qū)，沖溝發(fā)育、深切，下切深度在50～100m，隧道進(jìn)出口跨大部分區(qū)域在雨季下雨后溝底會(huì)出現(xiàn)少量流水，是由碎屑巖孔隙水通過巖風(fēng)化帶及層面滲流出匯集形成；隧道進(jìn)出口跨和洞身范圍中大部分覆蓋砂土。主要地層是泥巖、中更新統(tǒng)風(fēng)和上更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土。隧道跨度從里程DK6+855至DK9+185，最大埋深77m，全長2330m。

1.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征

（1）工程地質(zhì)地質(zhì)特征

隧道洞身通過區(qū)主要沉積地層有第四系上更新統(tǒng)砂質(zhì)黃土、三疊系下統(tǒng)，砂巖夾泥巖等，具體特征如下：

砂質(zhì)黃土：工點(diǎn)范圍中基本出露，厚度在3～20m，嚴(yán)重砂化，上層土質(zhì)為粉色細(xì)砂狀，中密，稍濕～潮濕。

砂巖夾泥巖：棕紅～磚紅砂巖、青灰～灰白、泥質(zhì)砂巖以及棕紅色泥巖；砂巖屬于泥鈣質(zhì)膠結(jié)，巨厚～厚層層狀構(gòu)造，砂泥質(zhì)～中細(xì)粒結(jié)構(gòu)；泥巖屬于薄層狀構(gòu)造、砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)；中～強(qiáng)等風(fēng)化層厚15～20m。

（2）地質(zhì)構(gòu)造

工點(diǎn)環(huán)境下地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖層呈平緩的波狀起伏，無大型構(gòu)造。

（3）不良地質(zhì)

工點(diǎn)環(huán)境下特殊巖土主要屬于泥巖及砂質(zhì)黃土：砂質(zhì)黃土具有自重濕陷性，砂質(zhì)黃土上層砂化成細(xì)砂狀；泥巖有弱膨脹性，遇水容易軟化、膨脹，失水容易收縮開裂。

（4）水文地質(zhì)特征

工點(diǎn)范圍內(nèi)地下水補(bǔ)、徑、排等特征以及賦存條件：

工程區(qū)環(huán)境中地下水主要為基巖接觸帶分布與第四系松散層的少量基巖裂隙水、砂巖地層中的孔隙水及上層滯水，基巖與松散層常分布有上層滯水和砂巖風(fēng)化裂隙水產(chǎn)生水力聯(lián)系，雨季沖溝處有水順著接觸帶滲出。隧道洞身出露地層主要屬于砂巖夾泥巖，砂巖屬于中細(xì)?！澳噘|(zhì)結(jié)構(gòu)，碎屑巖類構(gòu)造，其中賦存一定量的孔隙水，可以與風(fēng)化層中基巖裂隙水產(chǎn)生水力聯(lián)系。

圍巖富水程度分區(qū)：

通過工點(diǎn)地層巖性和水文地質(zhì)特征、地質(zhì)構(gòu)造特征，將隧道圍巖賦存水程度劃分為貧水區(qū)；按照隧道埋深和位置差異，賦存水程度也會(huì)有所差別。

（5）隧道涌水量估算：

本次主要利用大氣降水滲入法，開展隧道涌水量估算工作，隧道涌水量大致為252.1m3/d。

2 塌方情況及原因分析

隧道使用上下斷面法進(jìn)行施工。2010年8月10日，仰拱施工至DIIK8+348，上斷面施工至DIIK8+251，同時(shí)下斷面施工至DIIK8+334，二次襯施工至DIIK8+388，在隧道出口方位下斷面區(qū)域，爆破作業(yè)時(shí)，突發(fā)一起冒頂坍塌事故，塌方里程DIIK8+334。

塌方事件原因初步分析如下：

（1）依據(jù)現(xiàn)場情況，隧道上斷面屬于砂質(zhì)黃土層，可進(jìn)行人工開挖；下斷面屬于泥巖，進(jìn)行爆破開挖。但是地質(zhì)圍巖差，并且未采取有效的防護(hù)、支護(hù)措施，是引發(fā)事故的主要原因。

（2）現(xiàn)場監(jiān)控測量不規(guī)范，缺乏對施工過程的嚴(yán)格監(jiān)控。隧道監(jiān)控測量工作細(xì)致，測量數(shù)據(jù)未能有效反映圍巖變形狀況，缺乏對施工的指導(dǎo)，是引發(fā)事故的重要原因。

（3）安全防范意識(shí)不足，未按相關(guān)施工規(guī)定的進(jìn)行作業(yè)，這也是引發(fā)事故的一個(gè)原因。

3 塌方處理方案

塌方事故發(fā)生之后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，綜合之前處理類似塌方事故的經(jīng)驗(yàn)，初步擬定了以下兩個(gè)方案，通過比選，以便選取更為“科學(xué)可行，安全穩(wěn)妥”的處理辦法。

方案一，洞外明挖：

工段埋深約18m～24m，以坍塌位置為中心在DIIK8+348～DIIK8+280段進(jìn)行縱向開挖，此方案施工十分安全。然而考慮到砂質(zhì)黃土滑坡、排水等因素對后期的運(yùn)營帶來病害難以根治。該方案長期效果不佳。

方案二，洞內(nèi)處理：

（1）將滯后的二襯混凝土澆注至目前仰拱位置，仰拱再向塌方位置澆注，以封閉成環(huán)，確保施工安全。

（2）在塌方發(fā)生后，線路左側(cè)出現(xiàn)一個(gè)長75m，寬80m（垂直線路走向），深18m的三角形大坑，最深處離拱頂約1.4m，開挖后出現(xiàn)了的傾斜坡面，造成了隧道偏壓。故需要對塌坑位置加以處理：用水泥與地表土按照比例10﹪進(jìn)行摻拌，反壓回填5m，并且沿坑邊增加截水溝，在開口線邊緣和反壓回填頂面設(shè)置沉降觀測點(diǎn)。

（3）雙排φ42mm長度約為4.5m超前導(dǎo)管。加入混合漿液（水玻璃+水泥漿）設(shè)置超前預(yù)支護(hù)。超前支護(hù)起始于靠近塌方地段前，約為2m左右的區(qū)域提前進(jìn)行，打入超前導(dǎo)管進(jìn)行注漿，因塌方擾動(dòng)會(huì)使得土體處在松散狀態(tài)，注漿效果與原狀土相比要更好，增加注漿壓力（1.0Mpa左右），固化拱頂上部土體。如采用φ42mm導(dǎo)管每40cm循環(huán)一次，間距控制在30cm左右，延續(xù)到塌方位置，以實(shí)現(xiàn)棚洞的效果。

（4）重新開挖塌方底部土體，每循環(huán)控制在40cm進(jìn)尺，使用三臺(tái)階預(yù)留土法施工，調(diào)整參數(shù)：C25鋼纖維混凝土按30cm設(shè)置厚度，鋼架間距調(diào)整至0.5m。以此進(jìn)尺嚴(yán)格保障三個(gè)臺(tái)階的步長，并逐步推進(jìn)至渡過該塌方位置。

（5）塌方段全部工作完工后，對地表塌坑地段進(jìn)行回填，進(jìn)行地表復(fù)原工作。

4 方案選擇和體會(huì)建議

4.1 處置方案選擇

方案一的優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)以往處理塌方事故的經(jīng)驗(yàn)，該方案可靠性較高，能快速的恢復(fù)隧道的施工；其缺點(diǎn)在于排水困難，并且對運(yùn)營后的維護(hù)保養(yǎng)造成困難，不夠經(jīng)濟(jì)。

方案二的優(yōu)點(diǎn)是，經(jīng)濟(jì)效益要優(yōu)于明挖方案，可以保證工程質(zhì)量。小導(dǎo)管壓力注漿工藝已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)場設(shè)備齊全，操作也較為簡單便利。不足之處在于，小導(dǎo)管壓力注漿施工質(zhì)量需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

綜合上述分析，最終采用第二套施工方案，成功處置了塌方。

4.2 體會(huì)和建議

（1）砂質(zhì)黃土及泥巖地層，如偏壓段、溝谷段、洞口段應(yīng)使用超短臺(tái)階開挖，做到緊跟襯砌，隨挖隨支，盡量縮短襯砌距離，減少圍巖暴露，必要時(shí)設(shè)置超前支護(hù)，保障安全。

（2）加強(qiáng)施工用水控制，保持排水暢通，嚴(yán)防地基軟化引發(fā)的坍塌事故。

（3）對已出現(xiàn)塌方的隧道，塌方段襯砌后方空洞必須及時(shí)回填密實(shí)，襯砌厚度要按設(shè)計(jì)要求施工，以避免留有隱患。

5 總結(jié)

砂質(zhì)黃土及泥巖隧道施工中，施工與設(shè)計(jì)必須合理細(xì)致，對于軟弱地層應(yīng)給予足夠的重視，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)范施工，努力保障在施工期間的安全，竣工后能正常的完成養(yǎng)護(hù)和維修工作。

參考文獻(xiàn)

［1］公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD70-2004）［S］

［2］公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTGF60-2009）［S］