淺談隧道回頭塌方處理施工方法

摘要：論述了隧道施工中常見回頭坍塌的處理方法。

關鍵詞：隧道 回頭塌 處理

新奧法施工技術早已應用于隧道施工中。噴錨支護和圍巖自承形成的支撐體系則是新奧法施工的核心。新奧法施工技術的應用，使隧道坍塌事故大幅度減少，極大程度上確保了隧道的安全掘進。然而，由于隧道圍巖局部變化的無規律性和超前地質預報的局限性，在實際生產過程中，雖然已經進行了錨桿噴射混凝土初級支護，受隧道內滲水和較好圍巖內軟弱夾層以及掌子面爆破震動等的影響，仍然會發生坍塌事故。特別是塌方出現在掌子面后方約20～30米處，俗稱“回頭塌”事故較多。塌方后，由于坍塌處的不穩定和塌方造成的對施工人員的心里影響，對塌方的處理工作就尤為重要。根據本人對數次塌方的處理經驗和總結，認為處理塌方應按以下四大步驟進行。①對尚未坍塌處進行加固處理。②有針對性制定通過塌方段處理方案。③塌腔回填。④置換拱架。

通過以上步驟的實施，能夠有效保護作業人員的安全，同時確保安全通過塌方段，保證后續工程的正常進行。

1 對尚未坍塌段進行加固處理

進行加固處理，必須包括以下工作，以保證安全，確保坍塌不會進一步擴大。

1.1 安全警示。在坍塌處后方安全位置設立警戒線，安排專人負責警戒。嚴禁任何人越過塌方體進入掌子面，同時注意觀察塌方發展的情況。

1.2 觀察塌方情況。觀察塌方現場情況。主要觀察塌方段長度、塌方體石塊大小、巖石破碎程度、塌腔的形狀、塌腔巖層的節理走向、拱頂部滲水情況幾個方面。根據觀察的情況，就可以判斷出塌方處圍巖的結構、穩定性和可能進一步發展的可能走向，為處理塌方提供思路和依據。

1.3 監控量測。對塌方段前后設置的既有監控量測點進行監控，分析數據，判定圍巖變形沉降的情況。同時，要加大監控量測的頻率，為后續處理時提供依據。

1.4 加固處理。

1.4.1 根據對監控量測情況和現場觀察塌方的可能發展情況及隧道滲水情況三方面的綜合情況分析，在尚未塌方，而塌方可能擴展到的位置退后2米左右的位置，確定為加強加固支護位置。

1.4.2 加強加固位置確定后，對該位置架設22的型鋼拱架2榀，間距1米。并在加強位置后方5米范圍內補打錨桿，拱部補打中空錨桿，并注漿，邊墻補打砂漿錨桿。錨桿安裝完成后，施作噴射混凝土。厚度25厘米。

以上工作做完后，加固工作結束。

2 制定通過塌方段方案

一般情況下，塌方段的通過均采用逐榀架設拱架，補打系統錨桿，在拱架上設立支撐，施作噴射混凝土的辦法通過。根據前期對塌方體觀察的情況，如果塌方體中石塊較大，最大石塊在0.2立方米以上，且塌腔高度在2米以上，采用22的型鋼拱架架設，按照Ⅴ級圍巖的設計要求逐榀施工。如塌方體中最大石塊在0.2立方米以下，多為破碎小石塊時，而且塌腔高度在2米以下，就可以采用φ22格柵拱架架設，按照Ⅳ級圍巖的設計要求逐榀或每次2榀施工。具體施工方法如下。

2.1 先采用噴射混凝土對塌方段塌腔進行封閉。噴射混凝土中減小碎石含量，加大水泥用量，且添加鋼纖維。噴漿手在安全地帶對塌腔進行噴射。對塌腔頂部噴射混凝土無法達到的地方，采用將噴漿管固定在挖掘機斗子上，由挖掘機將噴漿管提到拱頂高度進行噴射。噴射混凝土應盡可能的將塌腔范圍的圍巖覆蓋，覆蓋厚度以5厘米左右為宜。噴射混凝土不宜太厚，否則，容易脫落。較遠處，可采用較稀純砂漿噴射，以能將圍巖暴露面覆蓋為標準。過遠處無法施作噴射混凝土的，待到塌方處理向前進行一段距離，再繼續噴射混凝土處理覆蓋。

2.2 根據制定的方案，按照Ⅳ級或Ⅴ級圍巖的要求逐榀安裝拱架，施作鎖腳錨管，補打系統錨桿，安裝鋼筋網片，焊接連接筋，對拱部中空錨桿和鎖腳錨管注漿。

2.3 每一榀拱架架設完成后，用鋼管對塌腔頂部進行支撐。鋼管一端支撐在塌腔的巖石上，另一端焊接在拱架上。支撐的鋼管應盡量垂直于拱架，支撐在巖石上的一端應盡量頂在巖石的凹點處。

2.4 施作噴射混凝土。噴射時，作業人員應遵循從下至上的順序。

在拱架安裝過程中及噴射混凝土過程中，應安排至少2名人員對塌腔進行不間斷觀察，遇見危險及時用哨子發出警報。使作業人員及時撤離。

2.5 安裝2～3榀拱架后，拱架和塌腔間形成的的空洞采用噴射混凝土盡量噴滿。

2.6 逐榀安裝至塌腔最高處時，在此處拱架上預留安裝混凝土泵送管頭，管頭視情況應低于塌腔最高處30～50厘米。以便最后泵送混凝土將塌腔填滿。若塌腔較大或較長時，可以增加預留管頭數量。

2.7 在塌腔最高處還應安裝排氣管，排氣管頂部應適當多打眼，以便對塌腔壓入混凝土時排氣。確保混凝土能夠壓滿塌腔。

2.8 逐榀安裝拱架施作噴射混凝土一直到通過塌方段，到達安全穩定的地段。

2.9 在安裝拱架施工過程中，每2榀拱架埋設監控量測點一組，每組5個。并加強監控量測，為塌方處理提供可靠數據，以便在沉降變形出現問題時，及時采取措施。

3 塌腔回填

雖然在拱架逐榀施工過程中，已經用噴射混凝土對拱架和塌腔間空洞進行了噴射處理，但是，由于在拱架下對塌腔噴射混凝土施工存在一定的風險和難度，因此，拱架和塌腔間仍然存在空洞。之前，由于預留的有混凝土泵送接頭，待噴射混凝土達到一定強度時，便可以對塌腔進行注入混凝土施工，確保塌腔穩定。

3.1 采用泵送混凝土，連接泵車泵管到預留的接頭上。有多個預留管時，應從預留在塌腔中相對較低處開始壓入混凝土。

3.2 壓入的混凝土應適當增大塌落度和流動性，以便壓入的混凝土能夠將塌腔填滿。壓入混凝土的過程應不間斷進行，以免由于混凝土等待時間過長堵塞泵管。

3.3 等到混凝土壓入量與事先預計數量接近時，應注意觀察排氣管，一旦發現排氣管大量流出水泥漿，立即停止壓入混凝土。

4 置換拱架

由于處理塌方段時，在已經做好的初級支護上再次施作了支護，因此，此段支護必然會侵入設計二次襯砌的限界。在塌腔回填處理結束后，在二次襯砌施工前，將處理塌方時安裝的拱架和噴射混凝土鑿出，按照設計斷面換上新的拱架，確保二次襯砌的結構尺寸。在拱架置換時，應在壓入混凝土達到設計強度70%后進行。拱架置換應采用跳槽置換，每次置換數量不超過2榀。

5 結語

隧道回頭塌在隧道施工中較為多見，一般處理方法為上文所述，但是對于特別軟弱的圍巖，在處理前則需要對圍巖和塌方體大范圍注漿，進行加固處理。通過塌方體時也會采取預留核心土或雙側壁導坑法。對于塌方數量較大的情況，也可以采取三臺階七步開挖的方法，進行處理。總之，在處理塌方時，要根據圍巖和塌腔的變化情況隨時采取應對方案，預防二次坍塌，確保安全通過塌方段。