趙繼康

（甘肅省公路建設(shè)管理集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730070）

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，公路隧道的施工技術(shù)取得較大進(jìn)步，然而，由于隧道施工工藝復(fù)雜，隧道地質(zhì)條件變化多端，在施工過程中，還存在著較多的技術(shù)難題，在隧道開挖過程中，由于地層壓力和出現(xiàn)臨空掌子面后的應(yīng)力調(diào)整，致使在破碎軟弱圍巖中產(chǎn)生松弛導(dǎo)致相互剝離，發(fā)生塌方現(xiàn)象。一旦塌方事故發(fā)生，不僅會(huì)增加加固處治施工費(fèi)用，延誤工期，而且危機(jī)施工人員、設(shè)備及財(cái)產(chǎn)安全，如果不能及時(shí)對(duì)塌方進(jìn)行合理有效處治，極易造成質(zhì)量安全隱患，因此，及時(shí)預(yù)防隧道掌子面塌方和對(duì)塌方進(jìn)行行之有效的處治成為隧道施工的一項(xiàng)關(guān)鍵性工程[1]。

1 隧道塌方原因分析

隧道掌子面塌方發(fā)生的過程大致為：掌子面超前輔助施工，掌子面開挖施工，掌子面圍巖產(chǎn)生塑性變形，變形過大，局部產(chǎn)生掉塊，圍巖失穩(wěn)，產(chǎn)生塌方[2]。

引起隧道塌方的原因有很多，其基本因素是工程地質(zhì)條件，隧道穿越斷層破碎帶、強(qiáng)風(fēng)化破碎帶圍巖段、松散堆積體段等不良地質(zhì)和特殊地層條件時(shí)，容易發(fā)生塌方事故，部分地段由于地層構(gòu)造產(chǎn)生較大地層應(yīng)力、圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，隧道開挖使地層應(yīng)力釋放，致使巖體加速變形導(dǎo)致發(fā)生塌方。其次是勘察設(shè)計(jì)方案和施工技術(shù)措施，如果地質(zhì)勘探不詳細(xì)，對(duì)地質(zhì)情況把握不準(zhǔn)確，不能真實(shí)反映實(shí)際地質(zhì)情況，將嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)的確定，致使設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)與實(shí)際圍巖情況不匹配，不能正確指導(dǎo)施工，忽視了對(duì)塌方事故的預(yù)防。施工是人類與巖體的直接接觸，是對(duì)巖體自然平衡狀態(tài)的直接破壞，是對(duì)設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用實(shí)施，如果不能按設(shè)計(jì)和規(guī)范的進(jìn)行施工，超前輔助施工的長度、角度及注漿固結(jié)等措施不能達(dá)到要求，開挖進(jìn)尺過大，支護(hù)未能及時(shí)跟進(jìn)，或當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，不能及改變施工方案，隨施工參數(shù)調(diào)整不及時(shí)等情況下易產(chǎn)生塌方事故。

2 處治步驟及措施

分析原因，隧道掌子面發(fā)生塌方事故后，應(yīng)及時(shí)組織技術(shù)人員對(duì)塌方段的工程地質(zhì)情況、設(shè)計(jì)方案和施工控制措施等因素進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，分析造成塌方的原因，為塌方的處治提高切實(shí)可行的依據(jù)。

其次穩(wěn)定圍巖結(jié)構(gòu)，發(fā)生塌方事故后，不能立即對(duì)塌方渣體進(jìn)行清理，否則會(huì)擴(kuò)大塌方范圍，封閉掌子面，對(duì)渣體進(jìn)行加固[3]。

最后在確保掌子面渣體固結(jié)，其強(qiáng)度和整體性滿足要求，制定符合實(shí)際的處治方案，具備開挖條件后，正常開挖掘進(jìn)作業(yè)。

3 隧道掌子面塌方處治方案

3.1 隧道塌方情況

本隧道為一座長1500m的公路隧道，隧道施工至422m時(shí)，掌子面發(fā)生塌方事故，原設(shè)計(jì)422m處掌子面圍巖為中風(fēng)化片理化安山巖，屬較軟巖，極破碎～破碎，碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水以滲水或點(diǎn)滴狀出水為主，拱部及兩側(cè)壁易產(chǎn)生坍塌，圍巖穩(wěn)定性較差[BQ]=204。圍巖級(jí)別為V級(jí)。采用復(fù)合襯砌方案。超前輔助施工參數(shù)為：Φ42×4mm注漿小導(dǎo)管L=3.5m，環(huán)向間距35cm；初期支護(hù)參數(shù)為：R25中空注漿錨桿，錨桿L=3.5m（縱）100×100cm（環(huán)），φ6雙層鋼筋網(wǎng) 20×20cm，C25噴射砼厚26cm，I20a拱架間距100cm；二次襯砌為：50cm厚C30鋼筋砼襯砌。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該段實(shí)際圍巖較差，圍巖主要為片理化安山巖，碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、部分?jǐn)D壓嚴(yán)重，呈土石結(jié)合散體結(jié)構(gòu)，圍巖松散穩(wěn)定性差，截止塌方事故發(fā)生日，已施工完成初期支護(hù)距掌子面30m范圍內(nèi)出現(xiàn)縱向裂縫及沉降，局部初期支護(hù)侵限，最大侵限25cm，最大收斂13cm，最大沉降12.3m。該隧道塌方原因?yàn)樵O(shè)計(jì)圍巖于實(shí)際不符，設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)與實(shí)際不匹配，施工過程中超前輔助施工不規(guī)范，破碎圍巖未得到有效預(yù)加固[4]。

3.2 處治方案

1）對(duì)掌子面塌方渣體進(jìn)行封閉，采用12m長Φ108×6mm注漿小導(dǎo)管對(duì)塌方掌子面拱頂進(jìn)行注漿加固，循環(huán)注漿，每次注漿長度4m，分3次完成，固結(jié)塌落松散堆積體，提高掌子面整體性和承載能力。

2）待松散堆積體達(dá)到強(qiáng)度后，采用3.5m長Φ42×4mm注漿小導(dǎo)管預(yù)注漿，采用臺(tái)階留核心土法開挖施工，開挖長度為每循環(huán)0.75m，對(duì)之后支護(hù)參數(shù)調(diào)整為：超前輔助施工參數(shù)為：Φ42×4mm注漿小導(dǎo)管L=3.0m，環(huán)向間距35cm；初期支護(hù)參數(shù)為：R25中空注漿錨桿，錨桿 L=3.5m，（縱）75×100cm（環(huán)），φ6雙層鋼筋網(wǎng)20×20cm，C25噴射砼厚26cm，I20a拱架間距75cm（仰拱封閉成環(huán)）；二次襯砌為：50cm厚C30鋼筋砼襯砌。

3）對(duì)掌子面前30m范圍內(nèi)初期支護(hù)仰拱采用I20a工字鋼封閉成環(huán)，工字鋼間距1m，對(duì)已侵限初期支護(hù)進(jìn)行換拱處治，對(duì)開裂部位局部分段鑿除并補(bǔ)噴,采用3.5m長Φ42×4mm注漿小導(dǎo)管預(yù)注漿加固[5]。

處治效果分析：塌方及裂縫處治后，隧道沉降和收斂控制良好，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，塌方處治方案符合隧道實(shí)際施工要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。

4 結(jié)論

（1）在隧道施工過程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，如果量測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常應(yīng)立即采取應(yīng)急措施，排查處治隱患；

（2）在設(shè)計(jì)和施工過程中要加強(qiáng)信息化施工和動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)，充分保證支護(hù)參數(shù)的合理性；

（3）隧道開挖過程中要嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、緊支護(hù)、勤測(cè)量”的施工理念，避免隧道開挖后圍巖長時(shí)間暴露降低其穩(wěn)定性和整體性；

（4）隧道掌子面出現(xiàn)塌方事故時(shí)，應(yīng)對(duì)迅速及時(shí)的進(jìn)行處治，詳細(xì)勘察分析塌方原因，掌握地質(zhì)情況，制定切實(shí)可行的處治方案和預(yù)防對(duì)策；

（5）應(yīng)及時(shí)對(duì)塌方表面進(jìn)行封閉，防止塌方范圍擴(kuò)大，穩(wěn)定塌方體，采取措施對(duì)塌方體進(jìn)行固結(jié)，待結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后按正常程序進(jìn)行掘進(jìn)施工。