淺談淺埋隧道塌方冒頂處理技術

摘要：淺埋隧道施工過程中，塌方是比較常見的一種問題或者災害。實踐中，為了能夠有效避免隧道工程項目施工建設過程中因塌方而造成的不利后果，除工程建設項目動工之前必須做好地質勘探工作以外，還要在塌方時，快速做出反應。本文將對淺埋隧道塌方原因進行分析，并在此基礎上以某淺埋隧道為例，就淺埋隧道塌方冒頂處理技術應用，談一下自己的觀點和認識，以供參考。

關鍵詞：淺埋隧道；塌方；冒頂；處理技術；研究

隧道是地下建筑物，施工和應用過程中存在著較多的不確定性因素，其中多為突發性事件，具有較大的可變性。從當前的預測技術手段來看，難以對地層狀況精準勘探，而且在施工時也會遇到突發性地質變化問題，如果采取的應急和處理技術措施不當，則必然會導致嚴重的后果。

1、淺埋隧道塌方原因分析

通過對淺埋隧道塌方的原因分析可知，造成塌方的主要影響因素表現在兩個方面，一是擬建隧道工程所在地的水文地質條件，二是施工操作。具體分析如下：

第一，水文地質條件。淺埋隧道工程施工前，工程規劃和設計人員因未能充分勘察擬建工程所在地的水文地質情況，而導致施工時遇到各種類型的意外地質情況。就隧道淺埋地段而言，其在長期的自然環境條件下形成，因自然和人為因素的影響，該處的水文地質介質特征也發生了較大的變化，而且表現出隨機性特點。淺埋隧道所在地的水文活動，會對隧道施工產生一定的影響。總之，水文地質條件對隧道淺埋段的影響，主要表現為不確定性、復雜性以及多樣化。

第二，施工操作。隧道工程施工過程中，施工技術、管理人員，應當對擬建工程工況、環境條件等有清晰的認知，而且還要做好交底工作。然而，實踐中卻并非如下，很多隧道工程施工單位為搶進度，缺乏對施工人員的專業技術培訓，也沒有做好技術交底，以致于隧道工程施工過程出現了與原先計劃方案相脫節的現象。在該種情況下，淺埋隧道塌方問題頻發。

2、工況概述

本文所研究的隧道是雙向四車道，左線全長1940米，右線全長1970米，其斷面為三心圓拱頂曲墻樣式，內部襯砌采用的是復合式，結構凈寬度、凈高分別為11米、9米左右。從實地勘察數據來看，該淺埋隧道塌方冒頂段地形比較緩，而且地形坡角大約為l0度左右，隧道、地形之間有一定的傾斜角。從地質結構來看，自上而下分別是碎石、塊石以及全風化花崗巖和弱風化變粒巖等；同時，該隧道圍巖多處透水性，所以在隧道開挖施工操作過程中，難免會遇到滲漏水問題。在隧道左線施工過程中，出現了坍塌冒頂等事故，最初洞身的支護結構已經遭到了破壞，尤其是其中采用的工字鋼，也出現了嚴重的扭曲，地表形成直徑為4米的坍穴，拱頂覆蓋的土層厚度約為6米，屬于淺埋暗挖段隧道。

3、淺埋隧道塌方冒頂處理措施

3.1隧道洞內臨時加固措施

首先，將坍塌面封閉。在淺埋隧道塌方冒頂處理過程中，為了能夠有效防止塌方擴大，應當先結合實際情況，對塌渣外露面用混凝土封閉，并且根據具體的工況鋪設鋼筋網。

其次，臨時支頂塌方周圍加固措施。實踐中，為了能夠有效避免塌方段對周圍產生的不利影響，洞內已經開挖支護段作為臨時性的支護加固措施。從臨時支護段工況來看，加固施工操作時，建議選擇工字鋼進行施工作業，而且縱距以0.5米為宜，而且沿隧道環向應當緊貼著最初階段的支護臨空側布設。在對工字鋼進行布設時，重點部位是洞身上臺階處，后期下臺階施工過程中，一定要逐榀將其拆除，并做好善后處理。

3.2處理好洞外地表

在隧道洞外處理過程中，采用自上而下的方式對邊坡進行維護和修正，用挖掘機對坑穴周邊進行擴挖，將其中的泥土、碎石以及腐植土等徹底地清除干凈，其深度一般在3米左右，冒頂洞室呈漏斗狀。采用該種方式既可以確保其穩定性，又可以達到卸載之目的。在洞外地表處理過程中，四周設30*30厘米的排水溝，施工完成后用水泥砂漿對其進行有效的封閉。

3.3塌方漏斗應對措施

第一，漏斗坡面加固。當坍塌面體整好以后，對坍塌面注漿加固，其中漏斗坡面用小導管注漿加固處理。一般而言，小導管的長度為3.5米，使其垂直坡面操作，并且以梅花型對其進行布設，間距控制在1米*1米，漏斗四壁用規格為C20的混凝土進行噴涂，其厚度應當在10厘米左右。

第二，塌方漏斗處理。對塌落孔口下方的掌子面而言，其平行于拱頂用挖掘機安放鋼管，環向的間距控制在30厘米左右，長度為6米，用鋼管將其焊接好，使其一端與未塌方段工字鋼搭接，另一端置于塌碴之上，在鋼管上方蓋上厚度為2厘米的木板，以免坍穴頂回填土施工操作過程中，從坍穴處散落到洞中。坍穴回填過程中，從洞頂開始向坍穴中回填風化土，注意石塊掉落；回填土頂面，需鋪設雙層鋼筋網，上下兩層之間的距離應當控制在20厘米左右，鋼筋網應當布滿整個坑穴底面。綁扎施工完成后，對混凝土進行澆筑，其厚度以30厘米為宜。如下圖所示：

（圖1：淺埋隧道坍穴處理）

坍塌體漏斗回填過程中，可以用土和石頭，然后分層對其夯實，而且每一厚的度應當控制在25厘米以內，拱頂上方回填厚度為3米，用小導管注漿加固。

3.4洞內處理措施

在塌方相鄰段拱頂加固過程中，在拱頂6O度角范圍垂直初期支護面施打長度為3.5米、間距為1.5×1.5米的小導管，然后注入泥漿，其壓力應當控制在1.0MPa左右，對該段圍巖進行加固處理。坍方段處理過程中，主要是對坍穴周圍圍巖進行全部加固處理以后，在對坍方段進行處理，基本的操作步驟是：第一，嚴格按照由外而內、自上而下的操作步驟，緩慢將坍塌體清除干凈。在清除坍塌體過程中，應當不斷加強拱頂下沉以及周邊位移收斂的數據的觀測和收集，并且用觀測所得的數據指導坍塌體的清除工作。第二，環形清理開挖面土方，初噴時混凝土為4厘米厚，并且架設工字鋼，彼此之間的距離加密到0.5米/榀，然后掛上鋼筋網，再對其復噴混凝土至26厘米厚。第三，塌落孔口外到上臺階這段，每隔大約4榀工字鋼，就要進行一循環50×5毫米雙層超前小導管支護，其長度為5米，環向間距控制在30厘米左右，而且上、下兩層小導管彼此之間應當相互錯開，外插角分別控制在15度和10度左右。每一個循環的超前小導管，相互搭接的長度應當大于2.5米，而且超前支護范圍為拱頂180度。第四，塌落孔口以外的洞身系統，需要錨桿全部由徑向中空注漿錨桿改為徑向小導管，其長度為4米左右，用水泥水玻璃雙液漿對圍巖進行注漿加固，并且將小導管尾端與工字鋼焊接在一起。塌方后續段處理過程中，需對其進行適當地加強，開挖過程中預留核心土，其長度應當超過3米，并且采取環形開挖方式，進尺以0.5米以內為宜，而且還要對初期支護各工序的施工質量進行嚴格控制。

結語

總而言之，塌方是隧道工程施工建設過程中常見的一種事故問題，如果不及時采取有效的措施予以防治，則可能會給隧道施工造成非常大的風險，甚至造成嚴重的安全隱患。因此，應當加強思想重視，不斷創新和改進淺埋隧道塌方冒頂處理技術，只有這樣才能確保淺埋隧道施工質量和安全可靠性。

參考文獻：

[1]賈艷領，劉立博，周勇狄.隧道冒頂塌方的結構穩定性分析及處治措施[J].西部交通科技，2011，46（05）.

[2]趙存明，沈斐敏，張燕清.隧道含水破碎帶的探測與治理[J].公路工程，2010（06）.

[3]齊廣林，吳風，周旺.公路隧道淺埋段塌方冒頂的預防與治理[J].森林工程，2011（05）.

[4]關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5]JTGD70—2004，公路隧道設計規范[S].