浅说隧道垮塌的分析与整治方法

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1坍塌经过

2013年4月9日00：10分，掌子面出完渣后，施工人员发现拱顶处掉渣掉块，立即组织人员及设备撤出掌子面，约10分钟后拱顶产生大面积坍塌，超前小导管被拉出岩面，坍塌深度约5m。坍塌体为土夹石松散堆积体，夹杂大块孤石。K38+652～K38+650立好的2m（4榀）钢拱架被大块孤石冲击变形。

2地质描述

原设计隧道埋深18～20m，围岩为第四系块石、碎石夹少量土层，机构较松散，地表坡角30°～40°，围岩稳定性差。该段成硐条件差，易产生塌顶。根据坍塌后现场塌落体分析为土夹石松散堆积体，夹杂大块孤石，有软弱夹层和滑移面，与设计不符。

3坍塌原因分析

隧道掌子面位于浅埋、土夹石松散堆积体内，且有大块孤石，有夹层和滑移面，坍塌处围岩松散，粘结力和自稳能力极差，拱部松散的土石全部滑坍造成坍塌，也使后方施工完毕的初期支护遭到破坏。

4坍塌处理方案

复喷混凝土5cm，以抑制围岩变位。K38+650～+660未坍塌段的处理，未坍塌段10m范围内沿径向全断面打设内径φ42小导管（壁厚4mm），对围岩进行压浆处理，让松散围岩粘结成整体，增加环向围岩拱形稳定性，防止在清除塌方体时因侧压力导致该段初期支护失稳再次发生塌方。要求导管长度4m，间距1(纵)×1m（环）。注浆固结完毕后，对K38+652～K38+650被大块孤石冲击变形立好的2m（4榀）钢拱架进行拆除换拱，并按设计要求打设锁脚锚杆和初期支护系统锚杆。对掌子面坍塌下来的松散堆积体采用φ42小导管进行注浆固结，使上台阶形成核心土，保证掌子面的稳定。K38+650～K38+640坍塌段处理。从未坍塌段K38+650处向坍塌段K38+650～K38+640打设双排φ42超前小导管，布设范围：拱部180°，小导管长度4.5m，搭接长度不小于2m，并注浆。采用人工风镐环向开挖预留核心土法施工。环向开挖时，要边清渣边喷射砼封闭，防止虚渣渗漏造成小的坍塌。架立I18钢拱架（每循环进尺不大于50cm，开挖面尽量小，能支立钢拱架即可），钢拱架拱脚处各打设4根φ42锁脚锚管，长度4m，并注水灰比1:1水泥浆。钢拱架纵向连接采用φ22钢筋，环向间距1m，与钢拱架焊接。采用Φ8单层钢筋网片，网格间距20×20cm。打设系统砂浆锚杆，长度6m，纵距0.5m，环距0.8m，每根系统砂浆锚杆要求与钢拱架焊接牢固。在通过坍塌段过程中，在K38+650～K38+640拱顶处埋设3根φ150mm钢管，深入坍塌空腔内部。在K38+650～K38+640坍塌段拱顶埋设8根φ50注浆管，深入坍塌空腔内部。通过坍塌段后，埋设φ150mm钢管对塌方空腔内压入C25砼封闭缺口，空腔内压入的砼厚度约为1.5～2m，砼在空腔内自流找平，形成整体保护层。压入的砼达到终凝时间12小时后，通过埋设的φ50注浆管对塌方空腔进行注浆填充、固结处理。

5施工质量控制措施及预防措施

每次开挖进尺能支立1榀钢拱架即可。出现小的坍塌后，及时对裸露岩面喷射C20砼进行封闭。加强监控量测。隧道埋深18～20m，在处理坍塌期间，每1次/2小时的频率观测地表沉降。隧道内洞顶沉降观测点及收敛点在塌方地段加密，每1次/2小时的频率观测洞顶沉降和收敛。洞内监控量测及地表观测如有异常，值班人员鸣哨，洞内施工人员迅速撤离。施工时，应设专人负责统一指挥，施工现场严禁闲杂人员随便出入，洞内施工时必须设专职安全员加强观察，一旦出现险情立即组织人员撤离；加强施工作业面照明设施，避免因灯光较暗，造成安全隐患；在施工作业中，随时注意头顶是否有不稳定碎石，如有发现应及时处理，避免发生掉块砸伤施工人员的情况发生；在进行注浆作业时，要有专人负责，随时监控注浆压力和注浆量，同时设专人观察四周变形情况，并根据量测数据随时调整注浆压力，防止因注浆压力过大，造成变形加剧，造成危险；严格控制钢拱架支护尺寸，严格按照图纸进行施工；钢架接头处是受力的薄弱环节，做好钢架联接及锁脚锚管（杆）的施做；本段围岩结构松散破碎，应按照图纸及规范要求，初支应及早封闭成环，尽快施做仰拱及二衬，以确保施工人员、机械安全。

6结语

等坍塌处基本稳定后，对坍塌空腔进行喷射砼封闭；然后对未坍塌段进行加固；对坍塌空腔内压入砼。最后再按照管超前，人工风镐环向预留核心土法开挖，短进尺，强支护，勤量测的原则通过坍塌段。为以后公路隧道坍塌处理提供了经验。

作者：李荣军单位：中铁一局集团第二工程有限公司