淮南洞山隧道左線塌方施工技術

摘要：淮南洞山隧道左線ZK1+170～ZK1+210產生塌方冒頂，冒頂處地表產生一長43米，寬24米，高17米的塌腔。采用地表φ108雙排鋼管樁加固、φ50小導管加錨網噴邊坡防護、雙層鋼拱架配合φ50小導管環向加固、塌腔處加強護拱施工等施工技術，成功通過了特大塌方。本文就相關技術作了介紹。

關鍵詞：洞山隧道；塌方處理；鋼管樁；小導管加固；護拱

1 工程概況

洞山隧道全長1823m(左線913m，右線910m)，隧道進出口位于不設超高的大曲線半徑上，左右設計線相距約30m～50m，屬于間距較小的分離式隧道。隧道縱坡為+2.2％。隧道設計行車速度為40km/h，凈寬14.50m，凈高5.0m。隧道采用復合式襯砌，錨網噴加型鋼支架初期支護。

隧址區地貌單元屬江淮波狀平原區的丘陵區，區內地形微起伏。地形總體特征是中部高，南、北兩側低，東部為一凹口，其主要不良地質作用為：巖溶、洞口淺埋段。該地段不僅發育溶洞，而且溶蝕裂隙較發育，裂隙的寬度最大達2m，裂隙內均為亞粘土充填。全隧埋深為2m～110m，洞頂覆蓋層薄，南洞口有350m長，洞頂覆土高度2～18m不等，圍巖開挖完后穩定性差不能形成承載拱。

2 塌方情況及塌方原因分析

2007年5月10日下午隧道左線ZK1+170～ZK1+210產生塌方冒頂，冒頂處地表產生一長43m，寬24m，高17m的塌腔，塌方段距離南洞口233m，為南洞口350m洞頂覆蓋薄弱層段，且溶洞發育。塌方前量測信息所反應的圍巖變形速度或數值超過允許值，并且噴射混凝土產生縱橫向的裂紋。塌方原因主要有以下幾個方面：

地質原因。全隧共有7條斷層，其中一條為南北向，6條為東西向，南北向斷層與隧道大致平行，其他斷層與隧道呈80。左右相交。塌方處為穿越粘土、亞粘土、弱風化灰巖段，巖體破碎，鑲嵌碎裂結構，其中在ZK1+175前為薄～中層鮞狀灰巖，薄層狀構造，其后為白云質灰巖，中厚層狀構造，受F4、F5及F7斷層影響，裂隙發育；沿裂隙面巖溶發育，并為泥質充填，圍巖穩定性較差。隧道一經開挖，潛在應力釋放，承壓快、圍巖失穩而坍塌。并且塌方處覆蓋層薄，距離南洞口233m，為南洞口350m洞頂覆土高度2～18m薄弱層段，塌方時覆土深度為17m。

氣象、水文方面原因。塌方時正值長時間雨期，隧道南洞口處于幾個山體匯水面處，由于降雨影響，使裂隙及溶槽內填充土體飽和，巖石之間失去摩阻力，洞頂土石方自重全部落在初期支護上，使隧道拱頂荷載加大，超過初期支護所能承受的范圍，造成變形加大，屈服失穩導致塌方冒頂。

施工方面原因。淺埋隧道地質情況復雜，施工時對地質復雜程度認識不足，對巖石受到裂隙及溶槽切割后對隧道結構的不利影響認識不足、不清晰，重視程度不夠，同時參加施工的人員經驗不足，沒有對不良地質災害很好的進行預測。爆破方面也存在一定原因，由于隧道采用鉆爆法施工，爆破時產生爆破震動和沖擊波的影響，是導致塌方的誘因之一。

3 塌方處理方案

3.1 洞內處理方案

首先自洞內離塌方處20m遠拉設警戒線派專人進行防護，同時在塌方處設置照明燈，以便隨時掌握塌方處變化情況。為了防止塌方對未塌方段的牽連影響，在離塌方處8m范圍內初期支護完好的地段，在初期支護內側設置一層116I字鋼，間距50cm設置一榀，采用φ22mm縱向連接筋間距50cm布設，同時環向布置φ50mm小導管，每根長4.5米，間距30cm布置。鋼拱架之間采用中8mm鋼筋網片，噴射C25砼25cm。采用該處理方法主要是為了增加初期支護的剛度和整體性。

3.2 洞外地表處理方案

洞外沿塌腔四周開裂面2m挖一條60cm*60cm*60cm的截水溝將水引出，開裂面4m外四周搭設腳手架護欄圍護起來，派專人進行警戒，同時設置警示牌及夜間照明警戒燈。

3.3 地表加固方案

為防止左線開挖基坑對右線的影響，減小偏壓對右線造成塌方的可能性，在左右線隧道之間靠近右線基坑開挖邊線4m處設置2排φ108mm注漿鋼管樁，樁間距2.5m，單根樁長20m。鋼管均采用熱扎無縫鋼管，排距250cm，接頭用15cm的絲扣直接對口連接或內套管連接，再加焊連接。相鄰鋼管接頭數至少錯開1.0m，管內采用注1:1.5:0.45(水泥：砂：水)水泥砂漿注漿。

3.4 穿越塌腔處施工方案

根據現場實際情況，現場采用蓋挖法施工，具體如下：

①ZK1+210～ZK1+200段施工采用先施工初期支護再施工護拱的方案，施工流程為：塌方土石方清理→初期支護→護拱施工→二次襯砌→洞頂回填；

②ZK1+170～ZK1+200段采用蓋挖方案施工，施工流程為：塌方土石方清理一護拱施工一初期支護一二次襯砌一洞頂回填，

③ZK1+210～ZK1+200段，初期支護待ZK1+170-ZK1+200段塌體土石方清理完成后施工，土石方清理期間，此段做為挖掘機施工通道，同時此段做為核心土穩定開挖前方及兩側邊坡。

④塌方段二襯厚度加大，由原來的55cm加厚到90cm。

4 塌方處理實施情況

4.1 土石方清理

塌方土石方逐層清理，開挖邊坡坡率控制在1:0.3～1:0.75，地表土層進行了適當放緩；對下部開挖較完整的巖石，盡量減少開挖擾動。

采用“逐層清理，逐層防護”原則，邊坡防護采用錨網噴防護，即15cmC20噴射砼+φ8鋼筋網，錨桿采用6m長中空注漿錨桿，間距150×150cm；對巖體破碎及上部土層采用了φ50小導管注漿加固，間距150×15cm。

4.2 護拱施工

ZK1+170～ZK1+200段，土石方清理至設計初期支護頂面標高后，清理整平再鋪設土工布，施工護拱拱架。拱架拱腳采用φ50×5mm注漿小導管鎖腳，長度為6m。在ZK1+200處，設置端頭木模，砼澆筑采用泵送砼，澆筑過程中采用插入式振搗棒振搗密實。

ZK1+170～ZK1+200段護拱施工完畢后，對ZK1+210～ZK1+200段的塌方土石方進行清理。在清理過程中，邊清理，邊做好兩側邊墻的超前支護，及時跟進拱架立設、施工噴射砼。此段護拱，采用分段澆筑的方式，即每架立2m拱架后及時澆筑護拱。護拱間采用預埋φ25螺紋鋼筋加強連接，預埋鋼筋長度150cm，預埋長度75cm。

4.3 ZK1+170～ZK1+200段開挖支護

對ZK1+210～ZK1+200段初期支護施工完成后，對ZK1+170～ZK1+200在護拱的保護下進行開挖，開挖循環進尺均控制在0.6m以內。開挖時嚴格按照設計圖紙及規范要求施作超前小導管，并對小導管進行注漿。

開挖完成后，及時施工拱架支撐及環向中空注漿錨桿，拱架與護拱間采用噴射砼噴射密實。

4.4 拱頂回填

塌方段的回填是在本段二次襯砌施工完成后實施的。回填采用碎石土進行回填，回填過程中每50cm進行夯實，頂部1米范圍內采用粘土回填，回填至高出原地面不少于30cm。

5 小結

隧道左線大塌方原計劃處理時間為2個月，采用上述施工技術及措施后僅用了40天，大大的縮短了處理時間，對隧道總工期起到積極作用。

在運用初期支護加護拱通過塌腔段時，要保證護拱施工完后的養生及時，待二襯施工完后才能進行洞頂回填，必要時進行護拱及二襯拱頂抗壓強度測試，保證回填的碎石不致重力過大導致再次塌方。