淺談上海至瑞麗高速公路貴州境三穗至凱里屯州隧道Ｋ８３＋８５８～＋８４５段通天塌方處理方案

代永前

【摘 要】隧道施工中出現通天塌方時怎樣對施工方案的選擇與確定。結合三凱公路第五合同段屯州隧道發生的通天坍方，介紹其原因分析、治理方案的選擇與確定及對通天坍方的處理方法。

【關鍵詞】隧道 通天塌方 處理方案

一、概述

在2004年7月28日，屯州隧道左洞出口段K83+858處頂部在正常爆破后發現爆堆中混雜著淺黃色的泥夾石狀態，在開挖輪廓線的拱頂出現一個環向２米，縱向４米，深約５米的小塌洞。為防止塌洞進一步擴大，于當晚采取打錨掛網噴射混凝土等措施進行固防處理。８月４日進行鉆爆作業時加密了步孔，減少了爆破藥量后，塌洞繼續擴大。形成環向７米，縱向５米，深約８米的塌洞。８月５日晚在圍巖處于土夾石地質不斷的小型坍塌作用下，將做好的超前支護全部壓塌。由于處于淺埋段對山體表面進行觀察沒有發現變形及坍塌，但在８月６日晚因降暴雨，左洞原塌方部巖體受地表水浸泡及沖洗粘聚力和巖體摩擦系數急劇減小造成巖體下塌，致使坍洞擴大；形成環向12米，縱向10米，深約12米的大型塌洞。上部覆蓋山體表面也下沉。形成32米的通天塌方。

二、原因分析

屯州隧道造成的通天坍塌的原因是多方面的，它既與巖體本身的強度和結構構造有關，又與水的作用和人為因素有關。因此它是在多種因素的綜合作用上造成的坍塌。屯州隧道左洞的拱頂原來是一段寬約８米～12米，走向NE79度傾角約65度，傾向SW的斷層斜穿隧道。由于受到雨水的浸泡作用而形成軟弱帶巖體，從而造成此段的地質條件極其惡劣，圍巖的穩定性極差。由于上述幾項軟弱巖體的交匯開挖后，使得軟弱巖體失去承載能力。巖體內部的粘聚力和破碎巖體之間的摩擦系數又極小，軟弱巖體在無支撐力的情況下勢必出現第三次塌落，致使塌洞擴大加高，上部覆蓋下墜，造成32米的通天塌方。

三、治理方案的選擇與確定

（一）常見的治理方案

1.明挖法：此法一般用于接近洞口的隧道的拱頂覆蓋在10米內的隧道拱頂坍塌，出現這中塌方時，可從地表開挖直至路基設計標高，改隧道暗洞為明洞或雙壁路塹。

2.明穿法：隧道塌區已離洞口較遠，其拱頂覆蓋超過10米，塌落高度已接近地表或形成通天塌方，出現這種塌方可以從地表逐步向下處理，直至將塌方區的隧道拱頂恢復而向前繼續推進。

3.暗穿法：隧道塌方情況和上述明穿法的塌方情況相同，但處理塌方時，是從塌落體的底部開始處理，直至塌落區的拱頂恢復而繼續向前推進。

（二）明穿方案和暗穿方案的比較

屯州隧道左洞塌方的底部中心點標高為524.643，其里程樁號為Ｋ82+851.5，地表塌方標高為556.9，里程樁號為Ｋ83+852，塌落區距離洞門37米，塌落高度32米，起具體形狀如圖（圖１—1）。從圖上可看出明挖法是不可能的，那就在明穿法和暗穿法中進行設計和比較。

（三）方案確定及施工處理

通過上述明穿法和暗穿法的分析，兩種方案都可行，但考慮到施工單位已對暗穿法施工已有豐富的經驗，最后經業主、設計單位、監理、施工單位代表共同討論確定。屯州隧道塌方采用暗穿法施工處理方案。處理分以下步驟：

1.強化隧道中的坍落體：為了提高塌跨體的承載力和自然坡度的穩定性,首先對隧道中滑落的松渣堆積體進行噴射厚15cm的Ｃ２０混凝土，以保證土體穩定和避免注漿流失。同時，將水泥漿注入塌落拱頂的整個塌落土，將塌落土強度提高，穩定角加大，為安全開挖塌落土替和架設鋼支撐創造條件。

2.塌落區的支護的處理：由于塌落的周圍巖體十分破碎，因此在這塌落區范圍內的支護加大了安全系數。

3.塌洞的處理工藝：具體施工工藝是首先拱部（左側至中隔墻頂，右側至中心線偏角75度范圍內）超前支護才采用雙排φ42mm×4mm、長4m的小導管，并進行注漿，注漿壓力為１～1.5MPa．上排小導管支護參數為：插入角45度，環向間距80cm，排距1m.下排小導管支護參數為：插入角5~7度，環向間距40cm，排距2m，小導管尾部焊接在已立鋼支撐上，鋼支撐采用22a工字鋼，間距50cm，噴射28cm鋼纖維砼，徑向系統錨桿采用φ25中空注漿錨桿，環向間距１m，縱向間距50cm，同時預埋垂直向上的φ42mm×4mm，長４m的小導管，環向及縱向間距均為40cm．豎直向上壓水泥漿，以將拱頂松散體固結，再對拱頂坍坑進行處理．在考慮到盡量減少拱頂的壓力時用Ｃ２０混凝土，從坍塌處地表向空洞打設５－６根注混凝土管從幾個不同方位均勻灌入，使在拱頂堆積體上形成一個護拱混凝土厚為４m。待混凝土強度達到設計強度的70%后將坍坑剩余部分回填壓實，用漿砌片石封閉地表。

按上述施工工序和步驟循環，即完成整個塌洞的初期支護處理。與此同時還對塌洞前后區段實施加強性支護、加強段長度為13米。這樣就大大增加了儲備安全系數，也就把全部的天井塌方宣布理完畢。

四、體會總結

1.極壞的地質構造是造成大跨度公路隧道塌方的主要原因之一。一般對隧道的地質勘探，其網度都較大，僅有的幾個勘探孔很難控制住隧道的斷裂情況，巖體的巖性和裂隙節理的發育程度，巖石的類型及隧道開挖段落所存在的破碎帶及大斷層也很難判清楚。

2.拿屯州隧道來說，正是由于一條大斷層，與K83+858-+845段相交，致使此處圍巖極端破碎和軟弱，造成隧道的開挖支護及其困難，加上預見性不足，從而造成塌方。因此在隧道施工中，必須加強圍巖觀察，掌握地質構造變化規律。凡有大的構造斷裂，必須及時摸清楚走向、傾向和傾角，同時密切注意與各斷裂帶的相交情況。要提前掌握它們的交匯位置，準備好應變措施。要在其交匯處采用“短進、強支、早封”的施工工藝，千方百計不讓其垮塌，但以求得“優質、高效”的施工效果。

3.在隧道的施工中，必須使用正確的施工工藝。目前的公路隧道均采用的是新奧法施工，但在各個環節上，又各具特色。在遇到巖體破碎軟弱時，其放炮藥量必須嚴格控制，要盡可能的減少對圍巖的擾動。開挖斷面盡可能的小，超前支護必須強化，支護類型必須滿足強大地壓的需要。鋼拱架支護除該鎖腳描桿外，還要保證支架不下沉。同時要用掛網噴漿及模筑砼及時把開挖隧道的拱頂、拱墻予以封閉，借以增大支護承載力，保證隧道順利向前掘進。

4.隧道一旦出現塌方，必須抓緊時間處理，不然會造成塌洞越來越大，甚至通天。而處理必須采用綜合措施，即首先抓緊治標，不使漏洞擴大，然后治本，保證隧道長治久安。塌方處理必須要有多種方案進行選擇。一方面要按照“經濟、合理、安全、可靠”的原則擇優選取，同時還要充分考試施工單位處理塌方的經驗和原材料的及時供應情況，一旦施工方案確定，就要立即組織精干隊伍搶進度、抓質量、指揮協調到現場，技術指導到現場，以最快的速度，最短的時間，最好的質量完成塌方處理任務，從而保證整個隧道的綜合效益提高。

(作者單位：貴州省交通建設咨詢監理公司)