隧道進口右線初支塌陷變形開裂變形處理施工方案

郭兵

（中鐵七局集團第二工程有限公司 遼寧沈陽 110000）

隧道進口右線初支塌陷變形開裂變形處理施工方案

郭兵

（中鐵七局集團第二工程有限公司 遼寧沈陽 110000）

根據新奧法支護結構設計原則對隧道塌方原因進行了分析，認為未能充分利用新奧法原理指導施工，或所采取的施工方法不當，以及施工過程的不規范行為是造成隧道塌方的主要原因。并以林坪1號隧道的塌方處理方案為例，運用平衡拱理論，指導和制定塌方處理方案，對同類圍巖隧道施工具有一定的借鑒意義。

換拱；初支開裂；變形；隧道

1 工程概況

林坪1號隧道右線變更設計后起點樁號YK26+331.4，進口明暗交界里程為YK26+361，終點樁號YK27+589.2，全長1257.8m，設計進口明洞為削竹式鋼筋混凝土洞門結構。洞身最大埋深約140.1m，最淺埋深約7m，左右線間距為28m。洞身穿越區為黃土塬梁峁工程地質區的黃土塬工程地質亞區；右線與山脊近于正交，進口地形較緩，坡面起伏不大，坡角18～19°。圍巖以老黃土、強風化砂巖為主，洞室埋深較淺，圍巖穩定性差。進口山體斜坡處明顯發育一滑坡體（H72），該滑坡為一牽引式黃土滑坡，長144m，寬126m，厚度約8～15m，主滑方向260°；滑體兩邊均發育有沖溝，后壁陡立；滑坡平臺明顯，滑體前緣地形較緩，在天然狀況和飽和狀態下均處于穩定狀態。設計、地勘對該滑坡體的工程地質評價是：“該滑坡體目前處于穩定狀態，對隧道圍巖穩定性影響較大，建議在滑坡體前緣設置抗滑樁或抗滑擋土墻”。開挖易出現大的坍塌、側壁出現小坍塌。

2 初支塌陷、變形、開裂基本情況

林坪一號隧道右線嚴格按設計的上下導坑分部開挖法施工，進口在施工至上導坑K26+394、下導坑左側開挖支護至K26+375、下導坑右側開挖支護至K26+379處，此時，暗洞上導坑施工33m，下導坑左側施工14m，下導坑右側施工18m，仰拱施工8m。正好位于Ⅴ級圍巖的滑坡體前緣范圍內，該處埋深約16m。

2013年5月3日13時50分，在無明顯征兆的情況下，洞內從左側至開挖掌子面突然出現初支塌陷、變形、開裂，并伴有噴射混凝土掉塊、地表塌陷、開裂現象。在地表縱向長約39m，寬22～35m的范圍內，出現多道漏斗形、扇形狀裂縫，裂縫寬1～12cm不等（見圖1）。開裂變形致使下導坑右側開挖支護處（K26+375）至上導坑距掌子面（K26+394）范圍內，初期支護噴射混凝土掉塊、開裂，有32榀鋼拱架扭曲變形。

洞內出現初支拱架變形、噴射混凝土掉塊、開裂及地表塌陷、開裂現象后，我隊立即啟動安全應急、隧道塌方應急預案，迅速撤離掌子面人員、機械設備，并第一時間上報項目部、監理辦和管理處，積極與設計單位取得聯系。由于處治及時，未造成人員設備損失。

3 初支塌陷、變形、開裂處治施工方案和工藝

3.1 前方封堵

圖1 地表漏斗形、扇形狀裂縫情況

在后方加固段施工前，立即采取回運土方的方法對變形開裂段落進行回填，機械不能到位及危險部位采用袋裝土人工拋碼的方法進行回填加固，以免引起變形開裂段落的蔓延加劇。

3.2 施作背拱

在穩定塌陷變形段落之后，對掌子面坍塌后2m開始施作10榀I20a工字鋼對上導坑背拱，確保塌陷變形段落穩定。之后，采用I20a工字鋼在已經施工完成的仰拱前方對全斷面背拱，為后續仰拱延伸及二襯做準備。

臨時工字鋼拱架與原有拱架焊接，并在工字鋼連接部位加2根鎖腳錨桿。特別要加強臨時工字鋼拱架及原有拱架拱腳的支護加固，毎側補強拱腳4根錨桿。

3.3 施作止漿墻及塌陷變形過渡段

（1）距坍塌掌子面后2m進行徑向注漿，固結塌陷變形體施作止漿墻。止漿墻采用φ50打孔小導管注漿，小導管前后打兩排，按縱環間距200× 100cm布置，長度4m打入變形體圍巖；通過鋼管所伸入的范圍內注漿，組成一個固結的灌漿層。經過注漿漿液無規則的穿透，從而達到松散體產生膠結，固結堵死變形圍巖范圍內的塌體裂隙。從根本上達到控制塌方的擴展，提高圍巖整體承載強度，并與初期支護共同形成一個強大的支撐體。

（2）待塌陷變形背拱加固后繼續向前掘進開挖

①超前支護：采用φ50×4mm雙層小導管超前支護。超前小導管施工時，鋼管與襯砌中線平行，上層超前小導管以10～20°、下層超前小導管以5～10°仰角打入拱部圍巖，共兩排。鋼管環向間距40cm。每打完一組鋼管注漿后，開挖拱部及第一次噴射混凝土、架設拱架，初期支護完成后，隔3.0m再打另一組鋼管，超前小導管保持1.0m以上的搭接長度。超前小導管縱環間距300×40cm、小導管長度4.5m，每環29根。

②在二襯斷面輪廓以外采用雙層I20a工字鋼+雙層φ8×20×20cm鋼筋網+雙層24cm厚噴射混凝土的聯合支護參數進行初期支護，見圖4（a）。兩層初期支護分兩次進行，施工步驟為：按擴大后的開挖斷面開挖后，先按常規初期支護施工順序噴射4cm混凝土，鋪設一層20×20cm、架立I20a工字鋼拱架及連接鋼筋、復噴拱架間的混凝土至24cm厚；然后安裝第二層I20a工字鋼拱架并與第一層工字鋼焊接牢固，然后施作第二層鋼筋網及縱向連接筋和24cm厚噴混凝土。

按原設計施工徑向系統錨桿。開挖斷面按原五級圍巖淺埋段襯砌斷面SⅤ-1加大24cm施工，預留沉降12cm。

3.4 延伸仰拱閉合成環及洞口二襯澆筑

（1）由于現有仰拱只有6m，不夠一板二襯長度，需要在已經成環的仰拱前延伸加長5m仰拱。加長仰拱前，需要對已經施作下導坑的段落全斷面背拱8榀I20a工字鋼，確保仰拱安全施工。

（2）待塌陷變形段落按上述方案處理完之后，密切注視塌陷變形段落的斷面變化情況，加強監控量測。在二襯施工前，檢查斷面輪廓尺寸，保證隧道不侵限的情況下，立即組織洞口二襯施工。

4 質量保證措施

（1）工程質量嚴格按照本工程制定，并經甲方和監理工程師認可的施工方案執行，嚴格按照國家有關技術規范、規程、標準控制施工。

（2）從工序質量控制入手，把好質量關，上道工序不合格，不準開展下道工序施工。

（3）嚴格控制噴射混凝土質量，確保符合設計規范要求。

（4）嚴格執行“三交底”制度，充分熟悉掌握工程設計圖紙、文件精神，掌握有關設計、施工規范，質量驗收標準。

（5）把好工程原材料質量關，所有材料必須符合設計規定及相關規定，并經試驗及監理工程師等檢測合格，再投入使用。

（6）嚴格執行施工技術規范和操作流程，加強過程質量控制，確保規范規定的檢驗、抽檢頻率，現場之間的原始資料真實、準確、可靠、及時。接收現場質量檢查時出示原始資料。

5 安全保證措施

（1）加強觀測、收斂觀測，及時根據現場實際情況調整施工。

（2）隧道施工洞內設專人指揮調度，保證照明、通風、排水設施良好道路平順通暢，燈光明亮。設置好運輸線路安全信號標志，確保洞內運輸安全。

（3）施工期間，施工現場負責人應會同有關人員對各部支護進行定期檢查。每班應有專人檢查，當發現異常情況時，應立即分析處理。

（4）做好洞內注漿是排水工作，杜絕浸泡現象。

（5）嚴格控制作業面人員數量，及活動區域，防止意外發生人員傷亡。

（6）專職安全員及隧道工程師現場指導作業，及時處理緊急情況。

（7）所有施工人員必須戴安全帽并掛牌上崗，嚴禁穿拖鞋，高駐鞋、酒后上班。禁止一切非工作人員進入施工現場。

（8）堅持特種工種持證上崗。所有特殊人員、各種值班以上的人員均有符合相關規定的資質，并且持有該項工作的上崗證。

圖2 右洞進洞口塌陷變形處治示意圖

圖3 右洞洞口塌陷變形背拱加固處治布置圖

圖4 右洞進洞口塌陷變形雙層小導管處治布置圖

6 塌方的預防

（1）在施工前和施工中均應采取相應的返防排水措施，盡可能將水引于布林地質以外。

（2）各部開挖工序間的距離要盡量縮短，以減少圍巖暴露的時間。

（3）針對地壓情況，確保支護結構有足夠的強度。

（4）襯砌工作需緊跟開挖工作面進行，力求襯砌盡快成環。

（5）對圍巖發現有變形或異狀，要立即采取有效措施及時處理隱患。

7 人員組織安排

（1）工程部負責處理方案的編制工作。

（2）總工負責方案的復核及上報公司總工辦工作。（3）安質部長負責施工現場的安全工作。

（4）現場副經理負責坍塌段換拱的現場指揮工作。

（5）專職安全員負責洞內施工的安全工作。

（6）質檢部長負責換拱的質量工作。

U455.7

A

1004-7344（2016）29-0160-02

2016-10-5

郭兵（1983-），男，漢族，貴州遵義人，工程師，本科，主要從事公路施工工程等方面工作。