復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道塌方防治分析

趙文學(xué)

(貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽 550000)

復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道塌方防治分析

趙文學(xué)

(貴州省交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽 550000)

主要就簡(jiǎn)單的工程案例分析了復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道塌方發(fā)生的主要原因以及特點(diǎn)，并提出了相應(yīng)的防治措施，以供相關(guān)人員參考。

隧道施工;軟弱巖體;塌方;處治措施

1 工程案例

H市至L市高速公路中某一隧道為上下行分離的四車道特長(zhǎng)的隧道，該隧道由東向西分布，埋深約為305 m，隧道的左線縱坡為單向坡，其坡度為2.4%，而右線的縱坡則為單向坡，坡度為2.4%|以及1.8%.隧道的巖層產(chǎn)狀趨勢(shì)較陡，變化程度較大，并且基巖主要的分布方向?yàn)橛晌髂舷驏|北，基巖的傾角在28°至78°，而淺部的巖石出現(xiàn)風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體比較的散落，不具有一定的整體性，且深部的節(jié)理裂隙主要有兩種形式，分別為不發(fā)育以及較發(fā)育，而隧道圍巖的穩(wěn)定性則會(huì)被節(jié)理裂隙所影響。隧道區(qū)的基巖大多數(shù)都是碳酸鹽類型的巖石，裂隙巖的溶水性較強(qiáng)，大多數(shù)的出口性質(zhì)都是泥質(zhì)的粉砂巖，右線的出口則不包含在內(nèi)，這些出口中都含有風(fēng)化裂隙水，地下水在大氣降水的影響下會(huì)出現(xiàn)滲入補(bǔ)給，導(dǎo)致隧道的水文地質(zhì)條件變得更加的復(fù)雜，并且引發(fā)隧道洞室內(nèi)出現(xiàn)滲流，隧道在實(shí)際施工時(shí)，被地下水所影響，因而該隧道泥巖地段的隧道圍巖出現(xiàn)了塌方。

2 塌方產(chǎn)生的原因分析

(1)工程地質(zhì)因素

此隧道中YK34+620～YK34+680段跟隧道的進(jìn)口之間相距620～680 m,埋深大約100 m，而基巖與基巖之間的性質(zhì)不同，其實(shí)際的風(fēng)化程度、實(shí)際基巖的密度都有所不同，因此常會(huì)出現(xiàn)斷層、構(gòu)造破碎帶、巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)松散等不同的問題。而基圍巖更多都是以強(qiáng)風(fēng)化鈣質(zhì)的膠結(jié)泥巖為主要性質(zhì)，自身所能夠承受的壓力較小，保持穩(wěn)定的時(shí)間較短，一旦雨水則會(huì)發(fā)生軟化膨脹的問題；此外，在此段所進(jìn)行的初期支護(hù)強(qiáng)度較小，導(dǎo)致難以及時(shí)的阻止軟弱的圍巖出現(xiàn)流變的問題，同時(shí)，軟巖流發(fā)生流變的問題則更為突出，且出現(xiàn)異常變形時(shí)，發(fā)生形變的速率也十分的大，巖體發(fā)生蠕動(dòng)的問題十分的突出，導(dǎo)致圍巖的松動(dòng)變得更加嚴(yán)重，最終初期的支護(hù)難以承受后期巖體自身所能夠承受的圍壓，導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)失去其穩(wěn)定性，最終出現(xiàn)塌方事故。

(2)地下水造成的塌方主要原因

隧道塌方段的圍巖性質(zhì)主要都是鈣質(zhì)的泥巖，當(dāng)雨水有軟化以及泥化發(fā)生后，極大的增加了巖體的開挖強(qiáng)度，降低了其穩(wěn)定性，同時(shí)，水的不斷滲入，地表的位移越來越嚴(yán)重，并且，隧道中含有較多的粘土礦物質(zhì)，導(dǎo)致泥巖在遇水后會(huì)發(fā)生膨脹，產(chǎn)生較多的微孔隙，這些微孔隙做具有的吸附作用，會(huì)對(duì)破壞泥巖內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，分解巖體的顆粒，直至其破碎解體。而雨水在侵蝕粘土礦物后，礦物會(huì)發(fā)生溶蝕并產(chǎn)生一定的次生作用，進(jìn)一步降低了泥巖的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。隧道初期的支護(hù)在受到地下水靜壓力或者動(dòng)壓力后，其所承受的負(fù)荷越來越大，進(jìn)一步增加了施工的安全隱患，因此，水則是隧道發(fā)生塌方最為重要的一個(gè)催化劑。

(3)施工因素

隧道由塌方發(fā)生時(shí)，需要對(duì)隧道進(jìn)行二次初砌施工，并開挖掌子面，此時(shí)要將兩者之間的距離控制在95 m范圍內(nèi)，跟隧道開挖的直徑相比，超出了三倍多，此時(shí)，掌子面總的空間效應(yīng)會(huì)不復(fù)存在，跟隧道圍巖的滑移力相比，隧道初期支護(hù)的抗力也會(huì)有所下降，圍巖會(huì)發(fā)生變形，若施工人員未能夠及時(shí)的采取措施來解決，則會(huì)增加隧道塌方事故發(fā)生的概率。而工程所處區(qū)域的地質(zhì)條件較差，也容易引發(fā)塌方事故，跟工程設(shè)計(jì)中所提高的地質(zhì)情況相比隧道工程的實(shí)際情況顯然還有很多差異，盡管設(shè)計(jì)的圍巖類別為Ⅲ～I(xiàn)V級(jí)，但實(shí)際勘察結(jié)果顯示，圍巖的類別只有V級(jí)，開挖過程中并未遵循相應(yīng)的“巖變我變”的基本原則，使用的施工方法比較陳舊，即使對(duì)隧道進(jìn)行了加固，但加固方式也十分的傳統(tǒng)，所以難以對(duì)初期支護(hù)薄弱的問題進(jìn)行抑制，最終會(huì)引發(fā)隧道發(fā)生塌方。

3 防治隧道的主要技術(shù)

3.1 利用注漿小導(dǎo)管施工

進(jìn)行此項(xiàng)施工時(shí)，布置孔位時(shí)，要注意漿液的擴(kuò)散范圍的重疊性，防止其有“盲區(qū)”出現(xiàn)。開挖隧道前，事先進(jìn)行鉆孔，而后清孔，并在孔內(nèi)放入小導(dǎo)管，小導(dǎo)管要沿著隧道開挖的輪廓進(jìn)行排列，并將水泥漿液注入到導(dǎo)管內(nèi)。事先將預(yù)制好的工字型鋼支架放置在小導(dǎo)管的下方，并在其拱腳處利用鎖腳錨桿將其固定。確保注漿小導(dǎo)管能夠跟工字型鋼管形成一個(gè)預(yù)支護(hù)的系統(tǒng)，對(duì)自穩(wěn)能力較差的圍巖進(jìn)行支撐和加固，而噴射混凝土?xí)z結(jié)好不連續(xù)的巖層層面，同時(shí)形成楔形效應(yīng)，使得巖塊之間的摩擦力增強(qiáng)，避免巖塊的軟弱面出現(xiàn)滑移。

3.2 超前注漿錨桿

需要對(duì)隧道塌方Y(jié)K34+645.5～YK34+670.5長(zhǎng)約25 m段進(jìn)行超前注漿錨桿加固。此隧道中錨桿使用的為自進(jìn)式錨桿，型號(hào)為Υ76 mm，環(huán)向之間相距30 cm，注雙液漿，漿液加固時(shí)加固圈的范圍界定為1 m左右。施工過程中確定錨桿的方向時(shí)要根據(jù)巖體節(jié)理面所產(chǎn)生的形狀進(jìn)行確定，為了進(jìn)一步加強(qiáng)共同支護(hù)的作用，則需要在鋼支撐的腹部焊接錨桿尾端，使用卷材材料進(jìn)行粘接，且每排超前的錨桿縱向的塔接要超過1 m。

3.3 排水措施

隧道塌方在地下水的影響下，巖石的強(qiáng)度會(huì)有所下降，削弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，因此完成了上臺(tái)階的開挖后，沿著開挖段的通長(zhǎng)設(shè)置Υ159型鋼管,抽出隧道院掌子面處所涌出的水，及時(shí)向洞外進(jìn)行排出，當(dāng)開挖面滲漏較大，或者滲漏的水量多時(shí)，則可以對(duì)滲漏處進(jìn)行鉆機(jī)鉆孔施工，并對(duì)滲漏水存在的裂隙原因進(jìn)行查找，并由面及點(diǎn)，將若干的排水管放置在初期支護(hù)以及二襯之間，排水管之間的距離為2～3 m，而橫向則每隔5 m設(shè)置一道排水管，并做好跟中央水管之間的連接工作。

[1] 韋正安.復(fù)雜地質(zhì)條件隧道施工中的塌方成因及預(yù)防[J].城市建設(shè)理論研究，2011,(23):63-63.

[2] 祝云華.復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道塌方處治分析[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào),2012,10(1):138-141.

[3] 郭亞冰,關(guān)曉波,姚志豪,等.復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道塌方分析及防治措施[J].中國(guó)水運(yùn)月刊,2015,15(6):253-254.

2016-10-11

趙文學(xué)(1983-)，男，貴州人，中級(jí)，研究方向：交通公路監(jiān)理。

U458

C

1008-3383(2017)03-0170-01