浅谈隧道回头塌方处理施工方法

摘要：论述了隧道施工中常见回头坍塌的处理方法。

关键词：隧道 回头塌 处理

新奥法施工技术早已应用于隧道施工中。喷锚支护和围岩自承形成的支撑体系则是新奥法施工的核心。新奥法施工技术的应用，使隧道坍塌事故大幅度减少，极大程度上确保了隧道的安全掘进。然而，由于隧道围岩局部变化的无规律性和超前地质预报的局限性，在实际生产过程中，虽然已经进行了锚杆喷射混凝土初级支护，受隧道内渗水和较好围岩内软弱夹层以及掌子面爆破震动等的影响，仍然会发生坍塌事故。特别是塌方出现在掌子面后方约20～30米处，俗称“回头塌”事故较多。塌方后，由于坍塌处的不稳定和塌方造成的对施工人员的心里影响，对塌方的处理工作就尤为重要。根据本人对数次塌方的处理经验和总结，认为处理塌方应按以下四大步骤进行。①对尚未坍塌处进行加固处理。②有针对性制定通过塌方段处理方案。③塌腔回填。④置换拱架。

通过以上步骤的实施，能够有效保护作业人员的安全，同时确保安全通过塌方段，保证后续工程的正常进行。

1 对尚未坍塌段进行加固处理

进行加固处理，必须包括以下工作，以保证安全，确保坍塌不会进一步扩大。

1.1 安全警示。在坍塌处后方安全位置设立警戒线，安排专人负责警戒。严禁任何人越过塌方体进入掌子面，同时注意观察塌方发展的情况。

1.2 观察塌方情况。观察塌方现场情况。主要观察塌方段长度、塌方体石块大小、岩石破碎程度、塌腔的形状、塌腔岩层的节理走向、拱顶部渗水情况几个方面。根据观察的情况，就可以判断出塌方处围岩的结构、稳定性和可能进一步发展的可能走向，为处理塌方提供思路和依据。

1.3 监控量测。对塌方段前后设置的既有监控量测点进行监控，分析数据，判定围岩变形沉降的情况。同时，要加大监控量测的频率，为后续处理时提供依据。

1.4 加固处理。

1.4.1 根据对监控量测情况和现场观察塌方的可能发展情况及隧道渗水情况三方面的综合情况分析，在尚未塌方，而塌方可能扩展到的位置退后2米左右的位置，确定为加强加固支护位置。

1.4.2 加强加固位置确定后，对该位置架设22的型钢拱架2榀，间距1米。并在加强位置后方5米范围内补打锚杆，拱部补打中空锚杆，并注浆，边墙补打砂浆锚杆。锚杆安装完成后，施作喷射混凝土。厚度25厘米。

以上工作做完后，加固工作结束。

2 制定通过塌方段方案

一般情况下，塌方段的通过均采用逐榀架设拱架，补打系统锚杆，在拱架上设立支撑，施作喷射混凝土的办法通过。根据前期对塌方体观察的情况，如果塌方体中石块较大，最大石块在0.2立方米以上，且塌腔高度在2米以上，采用22的型钢拱架架设，按照Ⅴ级围岩的设计要求逐榀施工。如塌方体中最大石块在0.2立方米以下，多为破碎小石块时，而且塌腔高度在2米以下，就可以采用φ22格栅拱架架设，按照Ⅳ级围岩的设计要求逐榀或每次2榀施工。具体施工方法如下。

2.1 先采用喷射混凝土对塌方段塌腔进行封闭。喷射混凝土中减小碎石含量，加大水泥用量，且添加钢纤维。喷浆手在安全地带对塌腔进行喷射。对塌腔顶部喷射混凝土无法达到的地方，采用将喷浆管固定在挖掘机斗子上，由挖掘机将喷浆管提到拱顶高度进行喷射。喷射混凝土应尽可能的将塌腔范围的围岩覆盖，覆盖厚度以5厘米左右为宜。喷射混凝土不宜太厚，否则，容易脱落。较远处，可采用较稀纯砂浆喷射，以能将围岩暴露面覆盖为标准。过远处无法施作喷射混凝土的，待到塌方处理向前进行一段距离，再继续喷射混凝土处理覆盖。

2.2 根据制定的方案，按照Ⅳ级或Ⅴ级围岩的要求逐榀安装拱架，施作锁脚锚管，补打系统锚杆，安装钢筋网片，焊接连接筋，对拱部中空锚杆和锁脚锚管注浆。

2.3 每一榀拱架架设完成后，用钢管对塌腔顶部进行支撑。钢管一端支撑在塌腔的岩石上，另一端焊接在拱架上。支撑的钢管应尽量垂直于拱架，支撑在岩石上的一端应尽量顶在岩石的凹点处。

2.4 施作喷射混凝土。喷射时，作业人员应遵循从下至上的顺序。

在拱架安装过程中及喷射混凝土过程中，应安排至少2名人员对塌腔进行不间断观察，遇见危险及时用哨子发出警报。使作业人员及时撤离。

2.5 安装2～3榀拱架后，拱架和塌腔间形成的的空洞采用喷射混凝土尽量喷满。

2.6 逐榀安装至塌腔最高处时，在此处拱架上预留安装混凝土泵送管头，管头视情况应低于塌腔最高处30～50厘米。以便最后泵送混凝土将塌腔填满。若塌腔较大或较长时，可以增加预留管头数量。

2.7 在塌腔最高处还应安装排气管，排气管顶部应适当多打眼，以便对塌腔压入混凝土时排气。确保混凝土能够压满塌腔。

2.8 逐榀安装拱架施作喷射混凝土一直到通过塌方段，到达安全稳定的地段。

2.9 在安装拱架施工过程中，每2榀拱架埋设监控量测点一组，每组5个。并加强监控量测，为塌方处理提供可靠数据，以便在沉降变形出现问题时，及时采取措施。

3 塌腔回填

虽然在拱架逐榀施工过程中，已经用喷射混凝土对拱架和塌腔间空洞进行了喷射处理，但是，由于在拱架下对塌腔喷射混凝土施工存在一定的风险和难度，因此，拱架和塌腔间仍然存在空洞。之前，由于预留的有混凝土泵送接头，待喷射混凝土达到一定强度时，便可以对塌腔进行注入混凝土施工，确保塌腔稳定。

3.1 采用泵送混凝土，连接泵车泵管到预留的接头上。有多个预留管时，应从预留在塌腔中相对较低处开始压入混凝土。

3.2 压入的混凝土应适当增大塌落度和流动性，以便压入的混凝土能够将塌腔填满。压入混凝土的过程应不间断进行，以免由于混凝土等待时间过长堵塞泵管。

3.3 等到混凝土压入量与事先预计数量接近时，应注意观察排气管，一旦发现排气管大量流出水泥浆，立即停止压入混凝土。

4 置换拱架

由于处理塌方段时，在已经做好的初级支护上再次施作了支护，因此，此段支护必然会侵入设计二次衬砌的限界。在塌腔回填处理结束后，在二次衬砌施工前，将处理塌方时安装的拱架和喷射混凝土凿出，按照设计断面换上新的拱架，确保二次衬砌的结构尺寸。在拱架置换时，应在压入混凝土达到设计强度70%后进行。拱架置换应采用跳槽置换，每次置换数量不超过2榀。

5 结语

隧道回头塌在隧道施工中较为多见，一般处理方法为上文所述，但是对于特别软弱的围岩，在处理前则需要对围岩和塌方体大范围注浆，进行加固处理。通过塌方体时也会采取预留核心土或双侧壁导坑法。对于塌方数量较大的情况，也可以采取三台阶七步开挖的方法，进行处理。总之，在处理塌方时，要根据围岩和塌腔的变化情况随时采取应对方案，预防二次坍塌，确保安全通过塌方段。