趙文學

(貴州省交通建設咨詢監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽 550000)

復雜地質(zhì)條件下隧道塌方防治分析

趙文學

(貴州省交通建設咨詢監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽 550000)

主要就簡單的工程案例分析了復雜地質(zhì)條件下隧道塌方發(fā)生的主要原因以及特點，并提出了相應的防治措施，以供相關人員參考。

隧道施工;軟弱巖體;塌方;處治措施

1 工程案例

H市至L市高速公路中某一隧道為上下行分離的四車道特長的隧道，該隧道由東向西分布，埋深約為305 m，隧道的左線縱坡為單向坡，其坡度為2.4%，而右線的縱坡則為單向坡，坡度為2.4%|以及1.8%.隧道的巖層產(chǎn)狀趨勢較陡，變化程度較大，并且基巖主要的分布方向為由西南向東北，基巖的傾角在28°至78°，而淺部的巖石出現(xiàn)風化裂隙發(fā)育，巖體比較的散落，不具有一定的整體性，且深部的節(jié)理裂隙主要有兩種形式，分別為不發(fā)育以及較發(fā)育，而隧道圍巖的穩(wěn)定性則會被節(jié)理裂隙所影響。隧道區(qū)的基巖大多數(shù)都是碳酸鹽類型的巖石，裂隙巖的溶水性較強，大多數(shù)的出口性質(zhì)都是泥質(zhì)的粉砂巖，右線的出口則不包含在內(nèi)，這些出口中都含有風化裂隙水，地下水在大氣降水的影響下會出現(xiàn)滲入補給，導致隧道的水文地質(zhì)條件變得更加的復雜，并且引發(fā)隧道洞室內(nèi)出現(xiàn)滲流，隧道在實際施工時，被地下水所影響，因而該隧道泥巖地段的隧道圍巖出現(xiàn)了塌方。

2 塌方產(chǎn)生的原因分析

(1)工程地質(zhì)因素

此隧道中YK34+620～YK34+680段跟隧道的進口之間相距620～680 m,埋深大約100 m，而基巖與基巖之間的性質(zhì)不同，其實際的風化程度、實際基巖的密度都有所不同，因此常會出現(xiàn)斷層、構造破碎帶、巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、結(jié)構松散等不同的問題。而基圍巖更多都是以強風化鈣質(zhì)的膠結(jié)泥巖為主要性質(zhì)，自身所能夠承受的壓力較小，保持穩(wěn)定的時間較短，一旦雨水則會發(fā)生軟化膨脹的問題；此外，在此段所進行的初期支護強度較小，導致難以及時的阻止軟弱的圍巖出現(xiàn)流變的問題，同時，軟巖流發(fā)生流變的問題則更為突出，且出現(xiàn)異常變形時，發(fā)生形變的速率也十分的大，巖體發(fā)生蠕動的問題十分的突出，導致圍巖的松動變得更加嚴重，最終初期的支護難以承受后期巖體自身所能夠承受的圍壓，導致隧道結(jié)構失去其穩(wěn)定性，最終出現(xiàn)塌方事故。

(2)地下水造成的塌方主要原因

隧道塌方段的圍巖性質(zhì)主要都是鈣質(zhì)的泥巖，當雨水有軟化以及泥化發(fā)生后，極大的增加了巖體的開挖強度，降低了其穩(wěn)定性，同時，水的不斷滲入，地表的位移越來越嚴重，并且，隧道中含有較多的粘土礦物質(zhì)，導致泥巖在遇水后會發(fā)生膨脹，產(chǎn)生較多的微孔隙，這些微孔隙做具有的吸附作用，會對破壞泥巖內(nèi)部的結(jié)構，分解巖體的顆粒，直至其破碎解體。而雨水在侵蝕粘土礦物后，礦物會發(fā)生溶蝕并產(chǎn)生一定的次生作用，進一步降低了泥巖的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。隧道初期的支護在受到地下水靜壓力或者動壓力后，其所承受的負荷越來越大，進一步增加了施工的安全隱患，因此，水則是隧道發(fā)生塌方最為重要的一個催化劑。

(3)施工因素

隧道由塌方發(fā)生時，需要對隧道進行二次初砌施工，并開挖掌子面，此時要將兩者之間的距離控制在95 m范圍內(nèi)，跟隧道開挖的直徑相比，超出了三倍多，此時，掌子面總的空間效應會不復存在，跟隧道圍巖的滑移力相比，隧道初期支護的抗力也會有所下降，圍巖會發(fā)生變形，若施工人員未能夠及時的采取措施來解決，則會增加隧道塌方事故發(fā)生的概率。而工程所處區(qū)域的地質(zhì)條件較差，也容易引發(fā)塌方事故，跟工程設計中所提高的地質(zhì)情況相比隧道工程的實際情況顯然還有很多差異，盡管設計的圍巖類別為Ⅲ～IV級，但實際勘察結(jié)果顯示，圍巖的類別只有V級，開挖過程中并未遵循相應的“巖變我變”的基本原則，使用的施工方法比較陳舊，即使對隧道進行了加固，但加固方式也十分的傳統(tǒng)，所以難以對初期支護薄弱的問題進行抑制，最終會引發(fā)隧道發(fā)生塌方。

3 防治隧道的主要技術

3.1 利用注漿小導管施工

進行此項施工時，布置孔位時，要注意漿液的擴散范圍的重疊性，防止其有“盲區(qū)”出現(xiàn)。開挖隧道前，事先進行鉆孔，而后清孔，并在孔內(nèi)放入小導管，小導管要沿著隧道開挖的輪廓進行排列，并將水泥漿液注入到導管內(nèi)。事先將預制好的工字型鋼支架放置在小導管的下方，并在其拱腳處利用鎖腳錨桿將其固定。確保注漿小導管能夠跟工字型鋼管形成一個預支護的系統(tǒng)，對自穩(wěn)能力較差的圍巖進行支撐和加固，而噴射混凝土會膠結(jié)好不連續(xù)的巖層層面，同時形成楔形效應，使得巖塊之間的摩擦力增強，避免巖塊的軟弱面出現(xiàn)滑移。

3.2 超前注漿錨桿

需要對隧道塌方Y(jié)K34+645.5～YK34+670.5長約25 m段進行超前注漿錨桿加固。此隧道中錨桿使用的為自進式錨桿，型號為Υ76 mm，環(huán)向之間相距30 cm，注雙液漿，漿液加固時加固圈的范圍界定為1 m左右。施工過程中確定錨桿的方向時要根據(jù)巖體節(jié)理面所產(chǎn)生的形狀進行確定，為了進一步加強共同支護的作用，則需要在鋼支撐的腹部焊接錨桿尾端，使用卷材材料進行粘接，且每排超前的錨桿縱向的塔接要超過1 m。

3.3 排水措施

隧道塌方在地下水的影響下，巖石的強度會有所下降，削弱結(jié)構面的抗剪強度，因此完成了上臺階的開挖后，沿著開挖段的通長設置Υ159型鋼管,抽出隧道院掌子面處所涌出的水，及時向洞外進行排出，當開挖面滲漏較大，或者滲漏的水量多時，則可以對滲漏處進行鉆機鉆孔施工，并對滲漏水存在的裂隙原因進行查找，并由面及點，將若干的排水管放置在初期支護以及二襯之間，排水管之間的距離為2～3 m，而橫向則每隔5 m設置一道排水管，并做好跟中央水管之間的連接工作。

[1] 韋正安.復雜地質(zhì)條件隧道施工中的塌方成因及預防[J].城市建設理論研究，2011,(23):63-63.

[2] 祝云華.復雜地質(zhì)條件下隧道塌方處治分析[J].水利與建筑工程學報,2012,10(1):138-141.

[3] 郭亞冰,關曉波,姚志豪,等.復雜地質(zhì)條件下隧道塌方分析及防治措施[J].中國水運月刊,2015,15(6):253-254.

2016-10-11

趙文學(1983-)，男，貴州人，中級，研究方向：交通公路監(jiān)理。

U458

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1008-3383(2017)03-0170-01