■陳　峰

(福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司，福州　350003)

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下沙隧道塌方原因分析及處理措施

■陳峰

(福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司，福州350003)

摘要本文針對邵光高速A1合同段分離式雙洞隧道——下沙隧道出口右洞塌方，在分析原因的基礎(chǔ)上，提出了綜合的處理方案，為解決同類病害提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞隧道塌方原因分析處理措施

1　工程概況

下沙隧道位于福建省邵武至光澤高速公路(閩贛界A1合同段)，為分離式雙洞隧道，設(shè)計計算行車速度為80km/h。凈寬10.25m，凈高5m，隧道平面進出口均位于曲線上，隧道出口右線位于半徑為1000m的平曲線上。右洞樁號為YK1 +108～YK2 +990，隧道長度1882m，縱坡為2.8％和-0.5％。隧道區(qū)屬構(gòu)造-剝蝕丘陵地貌，植被發(fā)育，自然邊坡較穩(wěn)定，自然坡度20～30°，山嶺呈近南北向，山脊(頂)渾圓狀，洞體圍巖以中—微風(fēng)化巖為主，巖性軟硬相間，層理片理發(fā)育，巖體破碎—較完整，特別是炭質(zhì)粉砂巖、云母片巖等軟巖及節(jié)理密集帶、構(gòu)造破碎帶處，巖體破碎—極破碎。

2　塌方情況

2015年1月3日，下沙隧道出口右洞施工掌子面YK2+185段發(fā)生塌方，塌腔深度約6.5m左右，塌腔右側(cè)拱頂一直掉落碎塊，塌腔與塌方體間尚未填滿，4日上午塌腔右側(cè)拱頂部位坍塌大塊孤石將塌腔封滿，5日繼續(xù)有小碎塊坍塌，后經(jīng)數(shù)次發(fā)展塌方體縱深7m～8m，塌腔高度11m左右，塌方段樁號：YK2+185～196。

3　塌方原因分析

塌方左側(cè)地質(zhì)為強風(fēng)化塊狀石英云母片巖、變粒巖，拱腰至右側(cè)拱腳圍巖為砂土狀-碎塊狀強風(fēng)化變粒巖為主，含大量黃褐色淤泥夾層，呈松散狀；圍巖層理、節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體極破碎，整體性差，巖體呈松散結(jié)構(gòu)，巖塊潮濕，處于吸水飽和狀態(tài)，大部分手捏可碎，少量輕擊易碎，易坍塌。從現(xiàn)場突泥塌方體來看，破碎巖中含大量黃褐色淤泥夾層與大塊孤石，小碎塊比例較大，碎塊狀圍巖與大塊巖石無有效粘結(jié)力，圍巖無自穩(wěn)能力，不能形成相對穩(wěn)定的受力層，巖性較V級圍巖為差。據(jù)YK2+205處鉆孔CS4揭示，破碎帶呈褐黃色，巖心極破碎，部分礦物受構(gòu)造帶影響蝕變成土狀，強度低，互擊易碎，部分手可折斷，現(xiàn)場地質(zhì)狀況較設(shè)計鉆孔揭示的構(gòu)造破碎帶更差，設(shè)計構(gòu)造破碎帶走向與現(xiàn)場實際走向未完全吻合，影響區(qū)域更大，左洞傾角約110°，本次突泥塌方主要為遇不良地質(zhì)構(gòu)造帶原因造成。

4　處理措施

4.1施工準備

(1)加強塌方影響區(qū)域YK2+196～240段拱頂沉降和周邊收斂觀測，觀測點加密布點、并增加觀測頻率。

(2)改造、加長逃生管道，原有逃生管道長度僅15m，且逃生管道壁厚不符合要求，要求更換并加長逃生管道至已施工的二襯處，且逃生管道壁厚不小于10mm。

(3)YK2+196～240段每2m一個斷面進行檢測，分部上報檢測斷面圖。若侵限嚴重，不要急于處理，待前后段二襯完成后進行換拱，并與總包部共同編制專項施工方案。

(4)增加1臺功能先進的雙液注漿機，購置水玻璃、425袋裝水泥、采購22b型工字鋼、20m長的管棚、小導(dǎo)管材料。

(5)組織管棚機具進場，要求管棚潛孔鉆必須具備跟管作業(yè)能力。

(6)臨時排水溝設(shè)置在距離拱腳1m以外。

(7)改善洞內(nèi)照明，以便掌握支護狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)險情。塌方處理段配備移動式照明燈具，兩側(cè)各安裝2 盞36V、500W鹵鎢燈。

(8)配足勞保用品，搶險工人配備防塵口罩、水靴、手套等勞保用品。加強通風(fēng)，風(fēng)管和高壓水管接至塌方處理區(qū)域。

(9)配備救援器材，準備搶險施工必要的救援物資和設(shè)備器材，保證通道平整，確保應(yīng)急救援物資和設(shè)備隨時投入使用和到達搶險區(qū)域。

4.2總體處理方案

(1)對塌方體后方Y(jié)K2+196～220影響區(qū)的初期支護進行臨時加固，每榀鋼支撐用1根工25B型鋼作為臨時豎撐，并加強縱橫向豎撐之間的連接，保證臨時豎撐的整體受力，臨時豎撐應(yīng)做好基礎(chǔ)和原鋼支撐的連接，以確保塌方處理人員的施工安全。

(2)對YK2+196～220范圍的初期支護環(huán)向布設(shè)徑向小導(dǎo)管，導(dǎo)管長為6m，間距為100cm×100cm，對既有的初期支護進行注漿補強，注漿壓力為0.7～1.5MPa，漿液為0.5∶1.0(水灰比)的水泥漿。

(3)在洞內(nèi)對塌方段落進行回填夯實至拱頂，并在塌方回填體表面噴一層20cm厚的C25早強混凝土將塌方體封閉，在塌方體上設(shè)置平孔排水，然后在塌方體表面打入Φ50mm小導(dǎo)管，梅花型布設(shè)，間距為120cm× 120cm。導(dǎo)管長度為6m。固結(jié)塌方體漿液為0.5∶1.0(水灰比)的水泥漿(對塌方體開挖時，每一循環(huán)的塌方體開挖均應(yīng)進行小導(dǎo)管注漿處理，每一循環(huán)小導(dǎo)管注漿搭接長度應(yīng)大于2m，作為止?jié){墻用)。

(4)然后在塌方區(qū)進行探孔，探明塌方體上方空腔大小及位置走向，并在適當(dāng)位置向塌方空腔打入不少于三根Φ108mm鋼管，若塌方空腔縱向長度大于6m時，應(yīng)增設(shè)一排(不少于3根)，采用C20泵送對空腔內(nèi)部進行回填，若塌腔高度小于6m,塌腔內(nèi)部應(yīng)全部回填；若塌腔高度大于6m,塌腔回填厚度應(yīng)大于洞身開挖以外6m。

(5)超前支護，從塌腔邊緣后退4m，布置環(huán)向間距為40cm，外插角≤10％，長度為20m的Φ89mm中管棚。中管棚應(yīng)伸入正常圍巖段落至少5m，并在每兩根中管棚中間打入外插角為45°、長度為6m的Φ50mm的小導(dǎo)管；小導(dǎo)管縱向間距為1m，并壓漿固結(jié)塌方體和周邊圍巖，注漿壓力為0.7～1.5MPa，漿液為0.5∶1.0(水灰比)的水泥漿，中管棚及小導(dǎo)管環(huán)向支護范圍原則上為拱頂以下150°,或根據(jù)現(xiàn)場具體情況確認。超前中管棚、超前小導(dǎo)管環(huán)向布置詳見圖1。

(6)洞身開挖：嚴格采用CD法開挖，可采用一側(cè)導(dǎo)坑先開挖到超過塌方段段落，然后視中側(cè)壁穩(wěn)定情況決定是否對側(cè)壁再進行加固；嚴禁采用上下臺階(或三臺階)或變相臺階法施工。

(7)強化塌方段落的支護結(jié)構(gòu)：塌方段落采用ZDK-2型復(fù)合支護，ZDK-2型支護應(yīng)伸入正常圍巖段5m；二襯施工前應(yīng)對初支內(nèi)腔進行測量，以判斷初支內(nèi)輪廓是否侵入二襯。

(8)對于塌方段落的開挖掘進，應(yīng)嚴格采取短進尺、強支護、早成環(huán)進行，并加強對初期支護監(jiān)控量測。

(9)施工現(xiàn)場應(yīng)加強洞內(nèi)塌方影響區(qū)的監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預(yù)報，監(jiān)控量測每3m設(shè)置一個斷面，每個斷面布設(shè)不少于3個點。

(10)塌方段開挖初支完成后，對塌方體圍巖加固的情況進行地質(zhì)雷達掃描檢查，洞內(nèi)6m范圍內(nèi)不得存在空洞和松散體。

4.3處理結(jié)果

塌方段處理完成后對該段進行地質(zhì)雷達掃描，洞內(nèi)6m范圍內(nèi)無空洞和松散體，同時監(jiān)控量測月報結(jié)果顯示本月該塌方段處理過程監(jiān)測最大變化樁號為YK2+188，該段收斂最小速率為-0.03mm/d，最大速率-0.50mm/d,累計變形值達-7.60mm，拱頂下沉最小速率為-0.03mm/d，最大速率為-0.80mm/d，累計下沉值達-5.60mm。位移時態(tài)曲線及速率時態(tài)曲線上：兩者日位移值、速率呈穩(wěn)定的減小，曲線開始具有趨于平緩的趨勢。

綜合上述分析表明該塌方段圍巖趨于穩(wěn)定的趨勢。拱頂沉降及周邊收斂情況見表1。

表1　拱頂沉降及周邊收斂情況表

5　結(jié)語

(1)由于隧道總體地質(zhì)條件差，圍巖復(fù)雜多變，本方案處理過程中遵循先加固、防擴展、后處理的原則，要求處理塌方寧早勿遲，寧強勿弱。

(2)下沙隧道現(xiàn)已施工完成，根據(jù)現(xiàn)場跟蹤的監(jiān)控量測結(jié)果，隧道的拱頂沉降及周邊的收斂均處于穩(wěn)定狀態(tài)，支護結(jié)構(gòu)受力已穩(wěn)定。從而證明該隧道塌方處理方案安全有效，施工質(zhì)量滿足要求，塌方處理是成功的。

參考文獻

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