陳其輝
(銅仁地區(qū)交通運輸局,貴州 銅仁 554300)
隧道坍塌及初期支護變形是隧道施工中較為常見的一種事故,不僅會延誤工期、提高工程造價,甚至會造成人員傷亡。如果處治不當,還可能影響后續(xù)施工,遺留工程質(zhì)量隱患等問題[1-5]。因此,分析隧道事故發(fā)生原因,采取有效措施進行處治是隧道設計和施工中面臨的重要課題。
針對麻溪坳隧道進洞時出現(xiàn)的坍塌冒頂事故,從不良地質(zhì)、雨水侵蝕作用以及設計施工等方面分析事故發(fā)生原因。綜合分析坍塌的規(guī)模及現(xiàn)場揭露的地質(zhì)情況,結(jié)合洞內(nèi)施工條件及施工情況,提出封閉注漿處理方案。并在處理段增設監(jiān)測斷面,通過監(jiān)控量測判斷圍巖的穩(wěn)定狀況及坍塌變形處理效果。
麻溪坳隧道位于貴州省銅仁地區(qū)印江縣木黃鎮(zhèn)金星村與松桃縣烏羅鎮(zhèn)半坡臺村接壤處,設計為整體式隧道,呈東西向展布。洞室凈空9.80 m×8.10 m,起止樁號 K11+303.204—K11+560.000。斷鏈 K11+313.270—K10+970.006,隧道長600 m,屬中長隧道。
該隧道位于高中山深切谷地斜坡地貌區(qū),隧道穿過高中山山脊中部。區(qū)內(nèi)最高高程在K11+479.030處,1 380.91 m,最低高程在出洞口處,1 263.91 m,相對高差117.00 m,隧道設計高程1 262.35~1 251.57 m,高差94.911 m,隧道最大埋深約121.00 m。隧道走向與山脊走向約成90°正交。區(qū)內(nèi)山坡除隧道中部K11+480-K11+650上部一帶較緩外,其余坡度較陡,一般為28°~50°,植被發(fā)育,水土保持較好。隧道區(qū)地處亞熱帶濕潤區(qū),多年平均氣溫17.4℃,多年平均降雨量1 049.3 mm,平均無霜期295 d,最長無霜期315 d,干旱為主要災害性天氣,常有霜凍、冰雹、暴雨、大風等襲擊。本隧道為越嶺隧道,區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育,無常年性地表水體,僅見兩條季節(jié)性沖溝,其中一條與線路近于平行,一條與線路近于垂交,地表水主要為大氣降水形成的地表面流,水量受季節(jié)性影響變化較大,其自然排泄暢通。
麻溪坳隧道于5月15日開始出現(xiàn)坍塌,并于5月17日下午出現(xiàn)冒頂。塌方深度約為40.3 m(至拱頂),最大直徑約為25.0 m。
1)地質(zhì)原因
隧道出口位于山坡斜坡較陡地段,巖性為碎石土及弱風化砂質(zhì)板巖及弱風化灰?guī)r,巖石裂隙較發(fā)育,巖體較破碎,完整性較差,表層殘坡積碎石土層厚度較小,圍巖分級為Ⅴ級,成洞條件較差,圍巖易坍塌。
2)降雨原因
隧道進、出口位于山體斜坡位置,分布高程較高,地表水對隧道施工影響較大;且連續(xù)暴雨造成地表面流對洞口有沖刷破壞作用。另外雨水導致圍巖強度降低,土質(zhì)軟化,自穩(wěn)能力下降。
3)其它原因
前期地質(zhì)勘察欠準確,導致設計支護參數(shù)偏弱;同時施工中存在欠挖,多次補炮增加了對巖石的多次擾動;另外二次襯砌未及時跟進,最終導致隧道進洞60 m左右發(fā)生坍塌冒頂事故。
針對麻溪坳隧道坍塌冒頂,現(xiàn)提出以下處理方案(如圖1所示):
1)冒頂周邊進行排水處理(排水溝、截水溝等),具體為對塌坑用防水材料搭棚進行防護,防止雨水侵入;并在塌坑外5 m處迅速開挖截水溝,斷面為梯形,底寬0.4 m,深0.4 m,邊坡1∶1并進行夯實;對地表水進行堵截,完善地表臨時排水系統(tǒng)。
2)冒頂周邊未坍塌段進行加固處理,如施作地表砂漿錨桿等,防止二次坍塌;封堵堆積體,素噴20 cm厚C25混凝土,并用 φ42×4 mm,長3 m間距1.5 m小導管注漿封閉,形成止?jié){墻,以防塌方堆積體繼續(xù)擴大。
3)塌腔進行掛網(wǎng)噴漿封閉塌壁,并施作錨桿加固塌壁;塌腔底部施作1 m厚護拱,護拱上部鋪設一層緩沖層,最后回填處理。
4)加強初期支護及加厚二次襯砌,同時加密鋼筋。
圖1 處理方案示意
為了掌握塌方區(qū)處理后圍巖的穩(wěn)定性及反饋塌方處理效果,按照現(xiàn)場實際情況,在里程ZK4+071處增設了圍巖變形量測斷面,量測隧道拱頂下沉及周邊位移。
現(xiàn)場監(jiān)控量測曲線見圖2。由圖2可以看出,處理初期圍巖變形量較大,但隨后很快趨于穩(wěn)定。由此表明,坍塌處理達到了預期的目的。
圖2 現(xiàn)場監(jiān)控量測曲線
1)從不良地質(zhì)、連續(xù)降雨、設計及施工等方面分析了麻溪坳隧道塌方原因,并提出了處理方案。
2)現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果表明:注漿效果良好,能夠保證隧道安全掘進,坍塌處理達到了預期的目的。該方案施工安全可靠,在麻溪坳隧道塌方冒頂處理過程中,未發(fā)生再次坍塌。并且具有節(jié)約資金、施工速度快等優(yōu)點。對類似工程事故處理有一定的借鑒作用。
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[5] 李輝,李琪,劉慶豐.武廣鐵路客運專線隧道施工監(jiān)測技術(shù)[J].鐵道建筑,2010(1):142-145.