淺談一種隧洞塌方的處理措施

胡順利 王晗 向陽

摘?要：本文結(jié)合實(shí)際工程案例，對隧洞塌方原因進(jìn)行分析，并介紹一種隧洞塌方有效的處理措施，為以后隧洞施工中類似問題提供了解決思路與施工工藝。

關(guān)鍵詞：隧洞塌方;原因分析;處理措施

隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展，工程建設(shè)日益增多，隧洞工程的施工也越來越頻繁。在不良地質(zhì)條件下，隧洞工程施工過程中難免會遇到塌方甚至冒頂?shù)那闆r，如果處理不當(dāng)很可能會發(fā)生二次坍塌，造成更大的損失和影響。本文結(jié)合湖北某物流廊道工程隧洞施工中的塌方事故，介紹利用超前管棚支護(hù)來處理隧洞塌方的技術(shù)措施。

1 工程概況

湖北某物流廊道工程是為了響應(yīng)國家礦業(yè)綠色發(fā)展的號召，主要承擔(dān)輸送砂石骨料產(chǎn)品。物流廊道軸線沿線地形地貌類型較為復(fù)雜，山體連綿，縱向起伏較大，為低山、剝蝕殘丘地貌，沿線穿越多座山體，穿越山體的隧洞斷面采用7.5m×5.0m城門洞型。

隧洞塌方位于樁號K1+268掌子面處，掌子面處隧洞埋深約40～45m，塌方前破碎錘在鑿壁施工，不久后，大量小塊徑巖石（約2至10cm）自左側(cè)拱角處掉落，隨之掉落了大塊徑的巖石。地質(zhì)勘察報(bào)告顯示塌方位置洞身和洞頂均為B15a3層中風(fēng)化泥質(zhì)細(xì)砂巖，地層產(chǎn)狀N65～70°E，SE∠55～60°，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，圍巖易掉塊，圍巖穩(wěn)定性差，該段隧洞圍巖分級為Ⅳ級。

2 塌方原因分析

在隧洞施工中發(fā)生塌方的原因有很多，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，塌方原因主要為以下兩個(gè)方面：

（1）地勘資料不詳實(shí)。為了節(jié)約工程投資，對必要的地質(zhì)勘探工作沒有做到位，對隧洞洞身段的地質(zhì)勘察采用野外觀測、歷史調(diào)研的手段，這種方法得出的地勘資料往往不夠充分，對可能塌方的位置不明確，一旦遇到軟弱、破碎層很可能措手不及造成塌方。

（2）施工原因。設(shè)計(jì)上此段位置使用鋼拱架支撐，注漿小導(dǎo)管超前支護(hù)，但由于施工單位使用的注漿設(shè)備性能不足，導(dǎo)致注漿小導(dǎo)管的注漿效果差，從塌方現(xiàn)場來看，小導(dǎo)管與周圍巖體沒有粘結(jié)。此外，施工單位擅自更改支護(hù)方案，沒有采用全斷面加強(qiáng)支護(hù)，僅對以前掉塊的隧洞右側(cè)采用錨桿沿洞軸線方向超前支護(hù)，本次事故恰恰發(fā)生在沒有錨桿支護(hù)的隧洞左側(cè)。

3 塌方處理措施

3.1 石渣回填

隧洞塌方后頂部形成了較大的空腔，并且由于巖體破碎導(dǎo)致掉塊不斷，若不及時(shí)處理很可能引發(fā)更大規(guī)模的塌方，造成工期嚴(yán)重滯后甚至人員傷亡。最終確定的思路是向空腔內(nèi)澆筑混凝土，再使用管棚超前支護(hù)。

在給空腔澆筑混凝土前，將設(shè)計(jì)開挖線內(nèi)往洞口方向用石渣回填適當(dāng)距離，以封堵塌方位置，并且為下一步的灌注混凝土起到止?jié){墻作用，這一方法可以減小混凝土的回填工程量并降低后期開挖難度。石渣回填至隧洞頂部時(shí)，需給塌方留下的空腔位置預(yù)留混凝土泵管、注漿管和出氣管。石渣回填結(jié)束后給回填出的掌子面素噴C25混凝土，起到固結(jié)封閉的效果。

3.2 空腔灌注混凝土

待上一步石渣回填工序完成后，下一步就是使用混凝土將石渣層頂面與巖體間空腔位置填滿。

在石渣回填過程中已經(jīng)預(yù)埋了混凝土泵管、灌漿管和出氣管，需要注意的是灌漿管、出氣管需盡量預(yù)埋在空腔最頂部。混凝土灌注完成后，通過預(yù)埋灌漿管灌注水泥砂漿，水泥砂漿能夠充填巖層面與混凝土間的縫隙，還能夠使巖體與所灌注的混凝土更好地粘結(jié)。

灌注水泥砂漿時(shí)，根據(jù)出氣孔里是否開始冒漿來判斷空腔已填滿。

3.3 管棚支護(hù)

混凝土灌注24h后即可開始管棚施工。

管棚支護(hù)采用12m長，直徑80mm，壁厚8mm的無縫鋼管，管壁四周鉆直徑16mm的壓漿孔，孔間距為20cm，壓漿孔按梅花型布置。鋼管前端加工成錐形，尾部設(shè)150cm長的止?jié){段，當(dāng)鋼管需要焊接加長時(shí)，應(yīng)保證同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量不超過鋼管總數(shù)的50%。

管棚環(huán)向間距40cm，為保證支護(hù)效果，管棚外插角越小越好，應(yīng)控制在7°以內(nèi)，具體角度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況定。管棚施工前設(shè)置直徑108mm的孔口管以嚴(yán)格控制管棚的打設(shè)方向，還可在鋼拱架的腹板開孔以穿管棚。

管棚注漿采用水泥漿液，注漿壓力控制在1.0～2.0Mpa，注漿前進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整注漿壓力以及設(shè)計(jì)終壓。隨著注漿壓力逐步升高，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)定10min，或者進(jìn)漿速度為初始進(jìn)漿速度的1/4時(shí)即可結(jié)束注漿，注漿結(jié)束后采用M10砂漿充填鋼管以提高管棚強(qiáng)度。

回填混凝土和管棚注漿在初期支護(hù)外圍形成了拱形加固帶，使其能夠有效承受塌方位置松散體的壓力，保證了開挖和初期支護(hù)施工的安全。

4 結(jié)語

湖北某物流廊道工程隧洞塌方處理，由于處理技術(shù)方案總體合理可行，使得工程繼續(xù)順利進(jìn)行，工程損失以及工期延誤最大程度地減小。

實(shí)踐證明：對隧洞塌方段采用先石渣回填，再在空腔處灌注混凝土，最后管棚支護(hù)的處理措施，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)節(jié)約，易于操作。該方法是治理隧洞塌方的一種安全有效可行的手段，可資類似工程借鑒。

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