■李起龍

（龍巖永杭高速公路有限責(zé)任公司，龍巖 364000）

某高速公路隧道塌方處治工程實(shí)例分析

■李起龍

（龍巖永杭高速公路有限責(zé)任公司，龍巖 364000）

本文介紹了某高速公路隧道塌方處治過(guò)程，從現(xiàn)場(chǎng)揭露的地質(zhì)情況結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)分析了塌方的產(chǎn)生原因，從而提出處理加固掘進(jìn)方案，并通過(guò)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)處治和后期掘進(jìn)效果進(jìn)行了分析，證明處治及后期掘進(jìn)方案合理，效果較好，確保了隧道施工安全。

隧道 塌方 處治 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

1 工程概況

某高速公路為分離式二車(chē)道雙洞隧道，隧道結(jié)構(gòu)按新奧法原理進(jìn)行施工，采用復(fù)合式襯砌，以錨桿、濕噴混凝土（鋼筋掛網(wǎng)）、鋼拱架為初期支護(hù)，大管棚、超前注漿小導(dǎo)管、超前錨桿等為輔助施工措施，充分發(fā)揮圍巖自承能力。高速公路隧道出口右洞YK2+172～YK2+247段原設(shè)計(jì)為V級(jí)圍巖，支護(hù)參數(shù)為Z5型支護(hù)，其中Ⅴ級(jí)圍巖復(fù)合式襯砌參數(shù)如下表1。

表1 Ⅴ級(jí)圍巖復(fù)合式襯砌參數(shù)表

2 隧道塌方總體情況

某高速公路隧道出口右洞YK2+172～YK2+247段原設(shè)計(jì)為V級(jí)圍巖，支護(hù)參數(shù)為Z5型支護(hù)。2015年1月3日開(kāi)挖至YK2+196里程樁號(hào)時(shí)，于當(dāng)日凌晨5：20發(fā)生局部塌方，塌方沿開(kāi)挖方向縱深約11m，塌腔高度約6.5m左右，塌方樁號(hào)為YK2+185～YK2+196，據(jù)掌子面觀察，塌方從左側(cè)拱腰至右側(cè)拱腳大面積坍塌，左側(cè)壁相對(duì)穩(wěn)定，拱頂偏左有明顯滑層，塌方體極其松散。對(duì)山體表面進(jìn)行觀察和量測(cè)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)變形及坍塌。本次隧道塌方段實(shí)測(cè)埋深123m。塌方段示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 隧道塌方段示意圖

3 隧道塌方成因分析

YK2+188～YK2+196段設(shè)計(jì)為F2超前支護(hù)、Z5復(fù)合型支護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)按留核心土三臺(tái)階法施工，鋼支撐每循環(huán)進(jìn)尺一榀，對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)狀超前小導(dǎo)管每50cm/根改按30cm/根進(jìn)行了加密布設(shè)，由于淤泥夾層比例較大，小導(dǎo)管注漿形成預(yù)期固結(jié)效果較差。

塌方左側(cè)地質(zhì)為強(qiáng)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(qiáng)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(chǎng)塌方體來(lái)看，破碎巖中含大量黃褐色淤泥夾層與大塊孤石，碎塊狀圍巖與大塊巖石無(wú)有效粘結(jié)力，圍巖無(wú)自穩(wěn)能力，不能形成相對(duì)穩(wěn)定的受力層，巖性較V級(jí)圍巖為差。設(shè)計(jì)圖紙中的F1-1A構(gòu)造破碎帶成65°夾角穿過(guò)此段，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(qiáng)度低，互擊易碎，部分手可折斷，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況與設(shè)計(jì)鉆孔揭示的構(gòu)造破碎帶基本相符，現(xiàn)場(chǎng)左右洞揭露的構(gòu)造帶走向與該段路線走向基本一致（東南—西北），傾角約65°（左洞約110°），本次塌方主要為遇不利地質(zhì)構(gòu)造帶原因造成。

4 處治方案

（1）塌方段落樁號(hào)為YK2+185～YK2+196，擴(kuò)大塌方影響區(qū)臨時(shí)加固范圍，對(duì)YK2+220-196段每榀鋼支撐用1根工25b型鋼作為臨時(shí)豎撐，并加強(qiáng)縱橫向豎撐之間的連結(jié)，保證臨時(shí)豎撐的整體受力，臨時(shí)豎撐應(yīng)做好基礎(chǔ)和原鋼支撐的連接（周邊焊接焊縫厚度不小于8mm）。同時(shí)，對(duì)YK2+196～YK2+220范圍的初期支護(hù)補(bǔ)打環(huán)向徑向小導(dǎo)管進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng) （導(dǎo)管長(zhǎng)為6m，間距為100× 100cm，注漿壓力為0.7～1.5MPa，漿液為水灰比0.5∶1.0），以確保塌方處理人員的施工安全。

（2）在洞內(nèi)對(duì)塌方段落進(jìn)行回填夯實(shí)至洞頂，并在塌方回填體表面噴一層20cm厚的C25早強(qiáng)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，梅花形布設(shè)，間距為120x120cm，導(dǎo)管長(zhǎng)為6m，注漿液為0.5∶1.0（水灰比）的水泥漿以固結(jié)塌方體（對(duì)塌方體開(kāi)挖時(shí)，每一循環(huán)的塌方體開(kāi)挖均應(yīng)進(jìn)行小導(dǎo)管注漿處理，每一循環(huán)小導(dǎo)管注漿搭接長(zhǎng)度應(yīng)大2m，作為止?jié){墻用），以保證洞內(nèi)塌方體的穩(wěn)定。

（3）在塌方區(qū)進(jìn)行探孔，探明塌方體上方空腔大小及位置走向，并針對(duì)性的打入三根Φ108mm鋼管，管口伸至塌腔頂，方便后期泵送砼回填。采用C20泵送砼對(duì)空腔內(nèi)部進(jìn)行回填，塌腔回填厚度大于洞身開(kāi)挖線以外6m。

（4）超前支護(hù)：從塌腔邊緣后退4m，以環(huán)向間距為40cm、外插角≤10°、長(zhǎng)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?jī)筛泄芘镏虚g打入外插角為45°、長(zhǎng)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（見(jiàn)圖2）。

（5）洞身開(kāi)挖：嚴(yán)格采用CD法開(kāi)挖，初期支護(hù)隨挖隨支護(hù)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制超前小導(dǎo)管施工質(zhì)量，在一側(cè)導(dǎo)坑先開(kāi)挖到超過(guò)塌方段落，并經(jīng)監(jiān)控兩側(cè)結(jié)果確定中側(cè)壁穩(wěn)定后，再開(kāi)挖另一側(cè)，塌方段落開(kāi)挖應(yīng)在塌方區(qū)初支背后空腔回填砼完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行。

（6）強(qiáng)化塌方段落的支護(hù)結(jié)構(gòu)：塌方段落支護(hù)采用ZDK-2型復(fù)合支護(hù),ZDK-2型支護(hù)應(yīng)伸入正常圍巖段5m（ZDK-2型支護(hù)參數(shù)：初支厚度為30cm、采用工22b鋼支撐、縱向間距為50cm；二襯厚度為55cm、C30模筑防水砼、Φ25mm鋼筋、鋼筋間距20cm）。

圖2 超前支護(hù)示意圖

5 處治過(guò)程注意事項(xiàng)

（1）在對(duì)于塌方段落的開(kāi)挖掘進(jìn)時(shí)，采取短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)進(jìn)行（每挖一榀鋼支撐間距立即設(shè)置一榀鋼支撐并噴射砼至設(shè)計(jì)厚度使之形成強(qiáng)度），并加強(qiáng)對(duì)初期支護(hù)監(jiān)控量測(cè)。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)了洞內(nèi)塌方影響區(qū)的監(jiān)控量測(cè)和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，量測(cè)斷面每3m設(shè)置一個(gè)，共設(shè)置了11個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，用以指導(dǎo)施工。

（3）上述塌方段落加固處理均在塌方區(qū)后方初期支護(hù)加固處理完畢后才進(jìn)行，確保作業(yè)安全。

（4）塌方段開(kāi)挖初支完成后，組織監(jiān)測(cè)單位對(duì)塌方體圍巖加固的情況進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)掃描檢查，確認(rèn)洞周6m范圍內(nèi)沒(méi)有存在空洞和松散體后，方才進(jìn)行下一工序的施工。

（5）二襯前對(duì)初支段落進(jìn)行了橫斷面測(cè)量，對(duì)于二襯厚度不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的，待前后段二襯施工后，再進(jìn)行換拱，換拱采取先安裝新拱架后，再拆除原有拱架，確保了換拱施工安全。

6 塌方處治效果分析

根據(jù)塌方情況，專(zhuān)業(yè)監(jiān)控量測(cè)單位隊(duì) YK2+240～YK2+185每天進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要內(nèi)容有：地質(zhì)與支護(hù)狀態(tài)觀察、周邊收斂監(jiān)測(cè)、拱頂下沉監(jiān)測(cè)，地表沉降監(jiān)測(cè)等?，F(xiàn)場(chǎng)前后共布設(shè)11個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用以指導(dǎo)塌方處治施工，同時(shí)監(jiān)測(cè)處治效果，選取其中一個(gè)最不利斷面的拱頂下沉及周邊收斂見(jiàn)圖3～圖6。

累計(jì)下沉及周邊收斂第45d后，拱頂下沉達(dá)-25mm，收斂率達(dá)97.90%≥80%，下沉速率為0.03mm/d≤0.2mm/ d。兩者日位移值、速率呈穩(wěn)定的減小，曲線開(kāi)始具有趨于平緩的趨勢(shì)。綜合上述分析表明圍巖達(dá)到基本穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到了安全處治的效果，后續(xù)施工也安全完成，實(shí)現(xiàn)了隧道的貫通，并順利通車(chē)運(yùn)營(yíng)。

圖3 凈空收斂累計(jì)變化曲線圖

圖4 速率變化曲線圖

圖5 速率變化曲線圖

圖6 下沉累計(jì)變化曲線圖

7 結(jié)語(yǔ)

隧道塌方處治必須遵循先加固滑動(dòng)體，然后再處治塌方體的總體工序原則，以確保作業(yè)的安全，要合理布設(shè)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，收集塌方段變形數(shù)據(jù)，同時(shí)要結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，以便科學(xué)準(zhǔn)確的指導(dǎo)和調(diào)整設(shè)計(jì)和施工方案，才能確保隧道塌方處治施工質(zhì)量安全。

[1]關(guān)寶樹(shù)編著.隧道工程施工要點(diǎn)集.北京：人民交通出版社，2003.

[2]王毅才主編.隧道工程.北京：人民交通出版社，2002.

[3]JTG F60-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2009.

[4]JTG/T F60-2009，隧道施工技術(shù)細(xì)則，北京：人民交通出版社. 2009.

[5]福建省高速公路建設(shè)總指揮部.隧道標(biāo)準(zhǔn)化施工指南.北京：人民交通出版社，2013.