孫良蕊

（菏澤鑫盛路橋公路工程有限公司，山東 菏澤 274000）

1 工程概況

某公路隧道全長(zhǎng)1080m，160m為其埋深最大值，單洞屬于雙向雙車道，14.66m為隧道凈寬，7.8m為隧道凈高。由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈影響，隧址區(qū)中部形成斷裂破碎帶。依照鉆探結(jié)果顯示，破碎帶發(fā)育構(gòu)造角礫巖或斷層泥，與斷層帶相近部位的灰?guī)r存在溶蝕情況。原設(shè)計(jì)當(dāng)中，隧道K3+882-K3+731段采用III深支護(hù)，施工以雙臺(tái)階法為準(zhǔn)。上下臺(tái)階距離可達(dá)到50m左右。在上臺(tái)階掘進(jìn)施工中，當(dāng)施工至K3+731段時(shí)，初次支護(hù)后，第二天進(jìn)行超前小導(dǎo)管等施工時(shí)，隧道頂部偏右2m部位出現(xiàn)巖體局部失穩(wěn)垮塌問題，此時(shí)迅速停止施工，并將設(shè)備、人員緊急撤出，緊接著垮塌范圍進(jìn)一步加大，并有250m3錐形體出現(xiàn)于掌子面位置，可判定為中規(guī)模塌方，本次塌方造成的損失包括：超前小導(dǎo)管完全失效；破壞了最近處的一榀鋼拱架拱頂和右拱腰部位，未見人員傷亡［1］。

2 公路隧道施工活動(dòng)中發(fā)生坍塌的原因

2.1 不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1）隧道一旦通過斷層及其破碎帶，或在薄巖體的小褶皺錯(cuò)動(dòng)發(fā)育地段，潛在應(yīng)力釋放，圍巖失穩(wěn)，引起圍巖坍塌。2）在特殊裂隙發(fā)育地段、破碎帶和軟弱脈夾層地段，相互擠壓的塊體開挖后將失去穩(wěn)定性。3）在地下水的作用下，開挖后巖石表面的強(qiáng)度大大降低，失去了自身的穩(wěn)定能力，導(dǎo)致坍塌［2］。

2.2 隧道設(shè)計(jì)因素

1）選隧址時(shí)，地質(zhì)調(diào)查不詳細(xì)，對(duì)不良地質(zhì)認(rèn)識(shí)不到位，缺乏詳實(shí)的地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，造成施工方案編制錯(cuò)誤。2）不良地質(zhì)條件下預(yù)支護(hù)及加固方案設(shè)計(jì)不合理，施工過程中支護(hù)強(qiáng)度不足，導(dǎo)致塌方。

2.3 施工方法和措施不當(dāng)

1）由于地質(zhì)條件不清或施工方案編制者缺乏相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)，所選施工方法不適合地質(zhì)條件。2）施工過程中，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件發(fā)生變化，支護(hù)方案或施工方法需要變更時(shí)，施工方法未及時(shí)變更。3）初期支護(hù)施工不及時(shí)，支護(hù)搭設(shè)不符合要求。初期支護(hù)是充分利用圍巖穩(wěn)定性，防止隧道塌方的技術(shù)措施。施工不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致圍巖過度累積變形和坍塌。4）隧道開挖后，必須及時(shí)進(jìn)行初期噴射混凝土封閉圍巖，減小變形，使開挖輪廓周圍圍巖變形逐漸穩(wěn)定。開挖后，地層長(zhǎng)期暴露，導(dǎo)致圍巖松動(dòng)、風(fēng)化，失去自穩(wěn)能力，發(fā)生坍塌事故。5）高速公路山區(qū)隧道開挖多采用鉆爆法開挖；6）監(jiān)測(cè)是新奧法建設(shè)的重要組成部分。施工過程中如不及時(shí)測(cè)量，或測(cè)量數(shù)據(jù)異常時(shí)未采取有效措施，已完成的初期支護(hù)部分可能因變形過大而坍塌。7）圍巖開挖后，對(duì)開挖輪廓線內(nèi)的孤石、松散危巖進(jìn)行處理。如果處理方法不當(dāng)，會(huì)造成人工塌陷。

3 公路隧道坍塌的相關(guān)治理措施

3.1 大管棚處理技術(shù)

大型管棚施工的第一道工序是在拱頂以上開挖1-1.5m高的管棚。然而，在管棚開挖階段，坍塌影響的初始變形通常比較嚴(yán)重，也會(huì)引起嚴(yán)重的開裂問題，不能保證人員和工程的安全。崩塌的主要部分是碎石土。由于其粘結(jié)性能差，結(jié)構(gòu)松散，很難準(zhǔn)確控制鉆機(jī)的鉆進(jìn)方向，導(dǎo)致鉆渣在鉆進(jìn)過程中坍塌沉陷，鉆機(jī)方向偏差較大，影響工程質(zhì)量。因此，必須加強(qiáng)對(duì)大管棚施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，有效提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性能，同時(shí)避免出現(xiàn)嚴(yán)重的施工偏差問題，從而保證大管棚的結(jié)構(gòu)性能滿足工程需要防止坍塌事故的發(fā)生［3］。

3.2 小管道超前灌漿方案

小導(dǎo)管的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要開挖工作室，施工速度快，操作方便，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)鉆進(jìn)施工。雖然注漿施工次數(shù)較多，鋼管安裝數(shù)量較多，但小導(dǎo)管注漿施工靈活靈活。同時(shí)，小導(dǎo)管注漿施工可隨時(shí)針對(duì)地質(zhì)條件較差的地區(qū)，確保其結(jié)構(gòu)性能合格。在對(duì)施工路段進(jìn)行綜合分析調(diào)查后，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、施工難度、安全性等因素，選擇合適的塌方處理方案，小導(dǎo)管超前注漿施工應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以更好地消除不良地質(zhì)條件的影響，保證后續(xù)鉆孔施工順利進(jìn)行，確保工程安全，防止坍塌事故。

3.3 超前支護(hù)

施工前應(yīng)調(diào)查確定圍巖標(biāo)高。對(duì)于易發(fā)生塌方事故的軟弱破碎地段，應(yīng)根據(jù)工程需要選擇適當(dāng)?shù)某爸ёo(hù)施工方法，以提高圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免隧道塌方事故的發(fā)生。采用超前支護(hù)可以有效地防止塌方事故的發(fā)生。支護(hù)施工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，以更好地提高隧道工程的安全性。

3.4 應(yīng)急處置措施

穩(wěn)定塌體、控制塌方規(guī)模是本隧道工程塌方應(yīng)急處置的重點(diǎn)，通過應(yīng)急處置，可以有效避免塌方進(jìn)一步擴(kuò)展。具體施工流程如下［4］。

1）采用Ф6.5mm的鋼筋網(wǎng)（25cm×25cm）與C25混凝土（25cm厚）結(jié)合的方式，封閉塌體表面，隨后在塌方底部填筑渣土，并進(jìn)行壓實(shí)。2）當(dāng)塌體恢復(fù)自穩(wěn)能力后，可按梅花型布設(shè)注漿小導(dǎo)管，直徑為50cm，長(zhǎng)度為4m，通過注漿法加固塌體。3）針對(duì)K3+8746-K3+731段，可在拱部120°范圍內(nèi)徑向按梅花型布設(shè)無縫錨管，做注漿加固處理。

3.5 處理山體滑坡

1）若塌方量較小，且在塌方范圍內(nèi)已進(jìn)行噴錨或支護(hù)較牢固時(shí)，可從兩端或先一端再向下逐漸消除塌方。注意拱頂及圍巖變化的可能性，避免二次坍塌。開挖后應(yīng)立即搭設(shè)臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)必須緊靠塌方空腔面。如果坍塌體過大，不能完全保證不會(huì)發(fā)生二次坍塌，不要清理坍塌體。塌方體采用臨時(shí)錨噴支護(hù)、鋼拱支護(hù)或模板混凝土作為拱頂臨時(shí)支護(hù)。在保證安全的前提下，拱腳應(yīng)下挖作剛性支撐。

2）當(dāng)塌方量較大，因塌方塊體無法進(jìn)入塌方區(qū)支護(hù)時(shí)，可采用長(zhǎng)管棚或注漿加固塌方體。崩塌體穩(wěn)定后，按照“短進(jìn)尺、弱爆破、早封閉”的原則開挖塌方體，盡快進(jìn)行襯砌。有時(shí)，為了減少坍塌空洞的暴露時(shí)間，可采用一次性模板混凝土封閉支架。當(dāng)崩塌地段圍巖完整性差或富水時(shí)，應(yīng)采用預(yù)注漿加固塌方段圍巖。

3）如遇塌方冒頂，應(yīng)在塌方體處理前對(duì)洞口進(jìn)行支護(hù)，并對(duì)洞周巖石表面進(jìn)行噴錨封堵，以防塌方體在隧道內(nèi)再次開挖時(shí)，上部頂板發(fā)生二次塌方。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差時(shí)，沉孔周圍的地面也應(yīng)采用錨桿或表面注漿加固。地表四周及洞口以上應(yīng)采取防排水措施，防止雨水進(jìn)入塌方洞軟化圍巖。如果塌陷空洞頂部地表埋深很淺，塌陷空洞較大，可根據(jù)情況開挖進(jìn)行表面處理。

4 結(jié)語

為滿足公路交通運(yùn)輸需求，我國隧道工程數(shù)量日益增多，在建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的同時(shí)，仍會(huì)出現(xiàn)各類問題，尤其是隧道塌方問題。目前，在隧道塌方治理方面已積累了大量經(jīng)驗(yàn)，但每一個(gè)工程的實(shí)際情況并不相同，應(yīng)充分考慮工程具體情況，采取針對(duì)性的治理措施，從而保證隧道施工安全。