新莊隧道冒頂處理方法探析

郭潤喜

（太原路橋建設有限公司，山西 太原 030006）

岢嵐至臨縣高速公路是山西省高速公路網規劃“三縱十二橫十二環”中西縱高速公路的重要組成部分，全長約125 km，設計時速80 km/h，按雙向四車道高速公路標準建設。本項目的建成將大大改善沿線地區交通環境，可對省道起到較大的分流作用，能有效地緩解岢嵐縣、興縣及臨縣境內S218和S313的通行壓力，使區域內公路交通更加通暢，同時使自然資源和旅游資源優勢得以充分的發揮，對岢嵐縣、興縣及臨縣經濟的快速發展具有非常大的促進作用。在本項目施工過程中，由山西路橋建設集團承建的總包一項目部7分部新莊隧洞在施工中左洞發生塌方，筆者就此隧道的塌方討論處置方法。

1 隧道概況

新莊隧道按高速公路標準設計，為分離式雙洞單向行駛隧道，左線起迄樁號ZK84+285—ZK84+827，全長542 m；右線起迄樁號K84+186—K84+833，全長642 m，復合式襯砌結構，結構限寬10.25 m，限高5.0 m，本隧道地形、地質條件較為復雜，洞口淺埋段偏壓多，不良地質發育。隧道地區屬于大陸性季風氣候區。

巖性為粉土，褐黃色，含少量鈣質結核，大孔發育，具Ⅱ級自重濕陷性，工程性質相對較差。

表1 支護參數表

2 塌方時的情況

2012年9月12號掌子面樁號施工至ZK84+387時，洞內土質含水量大，開挖后滲水嚴重，掌子面土體發生向洞內滑塌，并帶動山頂土體下沉。洞身初期支護砸壞，工字鋼扭曲、變形，土體進入已做完初期支護地段近15 m，地表也形成一個直徑約31 m、寬25.5 m、深3.7 m的坍塌穴。ZK84+387離未施工段洞口110 m（此隧道從大樁號到小樁號開挖）。由于施工人員在聽到幾聲咔咔的響聲后及時撤離現場，沒有造成人員的傷亡。

3 原因分析

在發生塌方后，建管處、設計單位、監理單位、施工單位共同查看現場，分析有以下幾方面原因。

a）ZK84+378樁號洞頂高度60 m，而在往小樁號方向時洞頂高度急劇下降，由ZK84+378的60 m到洞口ZK84+285的12 m，此段落存在急劇下滑的陡坡，且有陳舊的滑動過的痕跡。在隧道左側有一深溝，存在偏壓態勢。

b）塌方區段位于沖溝坡壁，圍巖為松散坡積土，近期雨天頻繁，地表水下滲，土質比較松散，客觀上加速了圍巖軟化。

c）前期沖溝落水洞回填工作不到位，回填高度及范圍不夠。

d）未按照設計要求的開挖方法進行施工，掌子面預留核心土太少。

4 處理方法

a）山頂地表處理。地表沿塌體邊沿5 m以外施做地表漿砌片石截水溝，防止地表水滲入塌體，產生次生滑塌。冒頂處地表塌穴用6%的灰土回填，回填部分分層夯實，每層厚度不得超過15 cm，回填高度為高出原地面50 cm。

對地表裂縫進行封閉處理，按照設計院方案先挖開（50×50）cm溝槽，用6%灰土進行回填夯實，每層厚度不得超過15 cm，回填高出原地面50 cm，防止雨水進入裂縫。

b）對洞外采用山體卸載并將卸載土方反壓回填至洞身兩側沖溝，減少隧道的偏壓態勢。

c）封閉坍塌面在保證施工安全的情況下，對洞內涌土用挖掘機擠壓密實后進行噴射混凝土封閉，噴10 cm厚C25混凝土同時加強臨時支護，采用I20a工字鋼進行扇形支護，并增設臨時仰拱。

d）卸載完成后施做未變形段（ZK84+395—ZK84+405）段臨時鋼拱架，防止塌方體下沉造成二襯裂縫，臨時鋼支撐緊貼二襯內緣，采用I20a工字鋼，間距1.5 m，并用I20a工字鋼做扇形支撐，臨時仰拱封閉，做好斜向支撐，并將鋼拱架封閉成環。

e）在坍穴周圍的圍巖全部進行加固處理后開始處理坍方段，按照從外到內，從上到下的原則，緩慢清除坍塌體，在清除過程中，應加強拱頂下沉及周邊位移收斂的數據觀測，用觀測數據來指導清除坍塌體的工作。

f）嚴格按照三臺階七步開挖法施工，開挖時留核心土長度不小于3 m，環形開挖，進尺控制在0.5 m以內，開挖后及時進行初噴混凝土作業，初噴必須采用濕噴機噴射混凝土。要求初噴混凝土之前用高壓風管將巖壁上的粉塵、雜物吹干凈,經檢查合格后才能進行噴射作業，每段環向長度不宜超過3 m，噴射料應置于鐵皮上，初噴混凝土層厚度為3～5 cm，以減少圍巖暴露時間。

（a）上部弧形導坑環向開挖，開挖后及時進行初噴混凝土，然后施做拱部初期支護。

（b）中、下臺階左右錯開開挖，開挖后及時進行初噴混凝土，然后施做墻部初期支護。

（c）中心預留核心土開挖、隧底開挖，施做隧底初期支護。每部開挖后均應及時支護，隧底初期支護后應及時施做仰拱，盡早封閉成環。

（d）由于此段隧道屬于冒頂處理，所以每個工序完工后都要進行臨時支撐，且應嚴格控制初期支護各工序的質量。

該段落從ZK84+394—ZK84+368采用雙排φ42小導管開挖支護，角度第一排 3°～5°，長6.5 m；第二排15°～25°，長6.5 m。導管環向間距20 cm，超前導管縱向間距為2.5 m，注漿采用水泥水玻璃漿，按照設計壓力注漿（注漿壓力初壓0.5～1.1 MPa，終壓3.0 MPa），要注滿掌子面形成的塌腔。注意在注漿施工時，由于滑塌體為松土，注漿容易串漿，當發生串漿時，應有多臺注漿機同時注漿，當注漿機較少時應將串漿孔及時堵塞，輪到該管注漿時，再拔下堵塞物，用鐵絲或細鋼筋將管內雜物清除并用高壓風或水沖洗，然后再注漿，水泥水玻璃雙液漿進漿量很大，壓力長時間不升高，則應調整漿液濃度及配合比，縮短凝膠時間，進行小泵量低壓力注漿或間歇式注漿，使漿液在裂隙中有相對停留時間，以便凝膠，但停留時間不能超過混合漿的凝膠時間。

ZK84+394—ZK84+368段鋼拱架采用I20b，鋼拱架成環，間距為50 cm；將系統錨桿變為系統錨管，錨管長5 m，縱向間距50 cm，環向間距80 cm，錨管采用水泥水玻璃漿液，注漿壓力初壓0.5～1.1 MPa，終壓3.0 MPa；小導管尾端焊接在工字鋼上。C25噴射混凝土厚度由原設計26 cm提高到28 cm。對ZK84+368—ZK84+395段二次襯砌進行加強，環向主筋間距由25 cm改為20 cm，縱向鋼筋直徑由φ12改為φ16。在二襯施工時成熟一段二襯緊跟一段，不能按正常施工時每10 m進行一次二襯混凝土澆筑。

g）嚴格監視掌子面的滲水情況，由于土體含水量大，存在大量滲水現象，致使掌子面積水嚴重，為防止積水侵泡拱腳，對隧道穩定性造成影響，我們施工時在靠近掌子面左右各挖一個積水坑，24小時不間斷地抽水，隨掌子面前移，集水坑緊跟前移，保障拱腳不受滲水侵泡。

5 安全措施

a）加強對技術及施工人員的安全培訓，提高全體參建人員的安全、質量意識。

b）隧道施工作業地段必須保證足夠的照明。由于洞內比較潮濕，容易造成漏電現象，必須采用高防水性能的電線、電閘，照明應采用防水燈頭和燈罩，并配專職電工進行現場跟蹤服務，洞內抽水機站應專人看管。

c）嚴格按照設計院提供處理方案規定的開挖方法進行施工，特殊情況發生時及時按照變更程序申請改變施工方案。

d）在隧道開挖前，對隧道地表中線附近范圍再次進行勘察，對地表沖溝、滑塌、陷穴等不良地質情況進行統計，并按里程樁號逐一登記、拍照，并及時進行處理。

e）每循環進行測量放樣，嚴格控制超欠挖。嚴禁由于測量放線原因進行返工處理，定期對測量控制點進行檢查、復核。

f）邊墻、仰拱或底板等的地基承載力必須滿足設計要求。

g）黃土隧道在開挖過程中，拱頂、拱墻、拱腳應預留30 cm人工開挖，嚴禁超挖，盡量減少挖掘機對隧道邊沿的侵擾，應采用人工風鎬對隧道周邊進行修整，土質隧道拱墻腳嚴禁被水侵泡。

h）制定安全施工應急預案，日常做好應急物資儲備。

在處理塌方段落的全過程，要加強監控量測，收集準確的數據，動態管理，根據監控量測的結果對支護參數進行適當調整，確保施工安全。

6 體會

在岢臨高速公路隧道施工過程中，黃土隧道是岢臨的一道難題，本項目地質條件差，土質結構不好，而且在黃土隧道施工時有滲水存在，加劇隧道土質的軟化，破壞穩定性。盡管在施工中嚴格按照山西省交通廳關于隧道施工的規范執行，但不免還是出現一些類似這樣的塌方冒頂事件。所以在今后的施工中，遇到這樣的地質情況還是要提前做好預防準備，爭取施工中不出現這樣的問題。