隧道大塌方處理方案的探討

張義民

摘 要：塌方是隧道施工中經常遭遇的安全隱患，具有不可預見性和破壞性，處理塌方的方法也很多，沒有統一的標準，應根據具體情況，圍巖級別，巖層走向，穩定情況等綜合因素，制定具體施工方案。文章從技術方案情況，討論隧道大塌方處理方法。

關鍵詞：塌方；原因分析；重要性

1 工程基本情況

哈布特蓋隧道是新建伊敏至伊爾施鐵路中長度最大的隧道，位于內蒙古呼倫貝爾市境內，穿越呼倫貝爾草原，全長185公里。

隧道全長3.4公里，大部分圍巖較好，部分地段圍巖破損，節理較發育，地下水豐富，施工難度較大。

2 塌方經過

隧道進口施工至里程DK130+135時（埋深48m），左側出現傾向于線路方向的節理面，傾角45°～60°，圍巖為全風化花崗巖，掌子面和左側拱墻開始出現坍塌，現場立即噴射混凝土進行封閉，但圍巖持續坍塌，不能達到封閉效果。

經駐現場查看、評估決定立即對未塌方段進行加固，即對DK130+125～DK130+122段按照50cm間距支立鋼架，噴射混凝土進行鎖口，控制塌方范圍進一步擴大。另外繼續觀察塌方區發展情況，待塌方基本穩定后再進行處理，隧道塌方持續至第二天上午8點將整個洞口堵死，塌方體堆積至DK130+120，預計塌方3000方以上，詳見圖1。

3 塌方原因分析

3.1 開挖完成后發現圍巖從DK130+132開始由弱風化花崗巖（Ⅲ級）突變為全風化花崗巖，屬于花崗巖不均勻球狀風化帶，無自穩能力。

3.2 圍巖節理面的突變：洞室左側圍巖有兩組節理面，一組節理面傾向于線路，傾角45～60°（順層），另一組節理面垂于線路，造成巖體破碎，應力釋放后突然失穩。

3.3 巖體內地下水含量增大，雖無地下水滲漏，但節理面處填充物已接近飽和。

3.4 隨著塌方規模的不斷擴大，造成洞室左右兩側及前后強風化巖或弱風化巖體相繼失穩。

4 塌方處理方案

4.1 方案介紹

經現場技術、經濟分析，考慮了三個處理方案，分別為：（1）小導管注漿方案。（2）超前管棚方案。（3）地表注漿結合洞內注漿方案。

4.1.1 小導管注漿方案

（1）首先對塌空區后方進行加固處理：在DK130+125～DK130+122段架立剛架，噴射混凝土加強支護；根據塌方情況分析，樁號DK130+115～DK130+125段輪廓外圍巖已經擾動或坍塌，對此段處理措施為：沿隧道徑向采用Ф42小導管注漿，長度3.5m，小導管間距50×50cm，梅花型布置。

（2）將塌方堆積體表面噴射混凝土10cm進行封閉，防止對塌方體注漿時跑漿；然后對塌方體進行注漿固結，注漿采用Ф42小導管進行循環注漿，每循環注漿長度不小于5m，分4次完成，間距50～80cm梅花型布置，沿隧道輪廓周邊小導管間距30cm，長度不小于3m，并且外插角盡量大（兼作第一循環超前小導管）。漿液采用水泥、水玻璃雙液漿。

（3）漿液達到一定強度后重新開挖，按Ⅴ級巖開挖，先施工超前支護，注漿采用Ф42雙排超前小導管注漿，小導管長度3m，間距30cm，小導管搭接長度不小于1m，開挖采用人工配合機械進行短臺階開挖，開挖后立即進行噴錨支護，并安設鋼架。鋼架采用150×150H型鋼，間距50cm，鋼架之間采用Ф22的鋼筋縱向連接，連接筋間距50cm。開挖支護完成一段后立即沿隧道徑向注漿，徑向小導管長度3.5m，間距50×50cm梅花型布置。

（4）隧道開挖至樁號DK130+135后，往大里程方向加固長度通過超前地質鉆孔確定。為確保下一步施工安全，防止隧道二次塌方，減輕對結構的壓力，待隧道安全穿過塌方段后，在拱頂鉆孔對塌空區回填輕型泡沫材料，回填必須密實。

（5）塌方段處理結束后，仍按Ⅴ級圍巖施工，并盡快進行地質預報，探明地質變化范圍，直至圍巖變為Ⅲ級為止。

（6）塌方處理結束后，盡快施做二次襯砌，二次襯砌采用鋼筋混凝土結構，參考圖號“兩伊施隧（參1）-32”。

4.1.2 超前大管棚方案

（1）從塌方區后方即未受塌方影響，圍巖穩定性較好的地方對隧道斷面擴挖，長10m，高0.8m形成管棚工作室，并且進行錨噴混凝土加固。主要作用是保證施工超前大管棚時，管棚不能侵限。

（2）管棚沿隧道輪廓線以外35cm布設，管棚中心間距40cm，管棚長度40m，共布設約50根，總長2000m。管棚采用Ф108無縫鋼管，管棚分節長度3m，兩節管棚之間設聯接管，扣絲聯接。管棚施工采用地質鋼套管機，安裝完成后灌注M30水泥砂漿。

（3）漿液達到一定強度后進行開挖，開挖采用短進尺臺階開挖，開挖后立即進行噴錨支護，并安設鋼架，鋼架采用150×150H型鋼，間距50cm，鋼架之間采用Ф22的鋼筋縱向連接，連接筋間距50cm。

（4）待隧道安全穿過塌方段后，在拱頂鉆孔對塌空區回填輕型材料，回填必須密實。

4.1.3 地表注漿結合洞內注漿方案

（1）地表注漿范圍DK130+115～DK130+145，注漿寬度隧道中線兩側各20m。鉆孔深度線路輪廓以外要鉆至隧底部位，輪廓線以內鉆至輪廓線30cm以外。隧頂塌方段正好位于山頂部位，埋深約48m。因此平均鉆孔深度約50多米。

（2）鉆孔鉆機采用地質鉆機，注漿孔采用1m×1m梅花型布置，注漿采用Ф78鋼管灌注M30水泥漿。

（3）注漿達到一定強度后進行開挖，開挖采用臺階法開挖短進尺，開挖后立即進行噴錨支護，并安設鋼架，鋼架采用150×150H型鋼，間距50cm，鋼架之間采用Ф22的鋼筋縱向連接，連接筋間距50cm。

4.2 方案比較

綜合以上，經專家論證，小導管注漿所需材料、機具均能滿足要求，現場操作工人熟悉工藝，容易保證施工質量，且施工速度快，資金投入小，較能保證施工安全。因此決定采用小導管注漿方案。

4.3 施工關鍵技術及安全保障措施

4.3.1 注漿壓力控制：注漿壓力以孔口壓力表顯示的值為準。通過注漿泵控制調節。當管路阻力≤0.2MPa時，可略去阻力損失，而由泵壓來監控。根據泵壓與油壓的關系設定油壓值，確保注漿過程安全方便。

4.3.2 注漿結束標準：在正常情況下，采用定壓注漿。當注漿壓力達到或接近設計終壓值時，結束注漿。而當注漿壓力接近或達到設計終壓的80%，如出現圈套的漏漿，經間歇注漿后，也可結束注漿。

4.3.3 注漿檢測：（1）注漿終凝后，進行二次注漿，檢查吸漿率，如果沒有明顯吸漿，證明注漿已經密實。（2）取芯檢測凝結情況及凝結強度。

4.4 對于漿液材料的選用說明

選用水泥、水玻璃雙液漿可以為處理塌方贏得時間；同時雙液漿的良好的滲透性，能提高塌方松散體結石率，降低處理難度及風險。

因處理及時、方案科學可行，該坍方區域很快處理完畢，確保了施工安全，保證了工期，經現場檢測，處理結果滿足質量和安全要求。