肇兴特长隧道塌方处理施工技术

摘要：本文详细介绍了厦蓉高速公路贵州境肇兴隧道断层塌方的基本情况及原因分析，阐述塌方处理施工方案及注意事项。总结本次塌方处理的施工经验及教训，对今后防范、处理该类隧道塌方有一定的借鉴意义。

关键词：隧道塌方处理

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

厦蓉高速公路（贵州境）水格段AT4标位于贵州省黔东南州黎平县境内，山谷深切，地形险峻，交通不便。其主要控制性工程肇兴特长隧道为贵州省目前在建和已建成的最长的公路隧道，左幅隧道长4752米，最大埋深352米，右幅隧道长4755米，最大埋深357米。隧道场区地处贵州高原东部斜坡地带，受侵蚀-剥蚀影响，地形条件复杂，地表森林植被茂密，属中等切割的侵蚀-剥蚀中低山地貌。隧道穿越震旦系南沱组变余砂岩，变余砂状结构、层状构造。第一段(Zana)岩性为变余砂岩；第二段(Zanb)岩性为变余砂岩夹少量变余石英砂岩；第三段(Zanc)岩性为变余砂岩、局部含角砾；隧道进口断层破碎带岩体。

YK18+147～YK18+160段为Ⅲ、Ⅳ级围岩交界。 该段拱脚至拱顶两侧部位岩体破碎，易掉块，围岩裂隙发育，渗水量大。围岩属第二段(Zanb)：浅灰、浅微紫红色、深灰色中厚至厚层状变余砂岩，少量变余石英砂岩，粗晶结构。

2塌方情况介绍

肇兴隧道进口右洞掌子面施工到YK18+149，在掌子面中部靠右侧有一走向与线路一致的小断层，以此面为界，右侧岩体呈碎石状松散结构，并含风化泥质物；左侧岩体呈大块及块状结构，节理面含泥，掌子面渗水呈雨淋状。2009年7月16日早晨5：50分，在工人对前方岩体进行超前小导管施工过程中，值班人员发现掉块有加剧的征兆，并伴有较大的声响，情况显得相当危险，立即大喊人员赶紧撤离，装载机往后拖移作业台架，正在拖动时，掌子面上方的岩体失稳，从上往下由内向外整体突然塌出，瞬间，掌子面被渣体掩埋，坍塌物充填洞身达15米以上，台架没有完全拖出就被掩埋底部轮胎，不能再拖（见塌方照片）。由于处理得当，人员撤离及时，所幸无重大伤亡。2009年7月18日下午塌腔内部还未稳定，现场仍有塌方声音传出。

3处置方案

根据塌方空洞高度，塌方未稳定，首先要对塌体进行固结。超前采用Φ50×4注浆钢花管；开挖时采用三台阶法开挖，上台阶环形导坑预留核心土，中下层左右错进施工，在上半断面设置临时仰拱；加强初期支护和二衬，仰拱必须紧跟，尽早落底成环。施工时要遵循“管超前，断开挖，强支护，勤量测，快衬砌”的原则进行。

图1 塌方照片 图2 塌方示意图

3.1现场应急措施

塌方发生后，项目部立即成立了抢塌方领导小组，迅速研究布署并立即落实了下列应急措施：

1、立即向驻地监理、总监办、设计院汇报事故概况；

2、迅速组织人员研究下一步的施工措施，同时储备抢塌方所需的材料；

3、布置专人值班，负责塌方段的警戒、观察；

4、加强监测：在YK18+147-YK18+117段每隔5米设置一组量测点，观测围岩动态；

3.2坍塌影响段YK18＋135～＋147段处理措施

该段受塌方影响，初期支护局部产生变形和开裂，但整体稳定，靠近坍塌面拱部局部较为松散或存在空洞，对该段主要采取以下处理措施：

(1)初期支护内表面架设I18钢架进行临时支撑，间距100cm，钢架和喷混凝土表面间的空隙采用喷混凝土填密实或垫钢板，待施工二衬时拆除。

(2)对YK18+140～＋147段围岩采用Φ50×4注浆钢花管进行注浆加固，花管长4m，在拱部180°按100×100cm间距布设。

(3) YK18＋140～＋147段二次衬砌由素混凝变为钢筋混凝土, 钢筋按照Ⅳ级围岩车行横洞交叉处主洞加强段衬砌钢筋设计图进行施工，主筋为:φ20，间距25cm。

3.3坍塌段YK18＋147～＋157段处理措施

该段位于塌方段，坍塌体已充填整个隧道，隧道上部存在空洞，该段需完成开挖并成洞，对该段主要采取以下处理措施 ：

(1)加强初期支护，该段初期支护采用28cm厚的喷混凝土，设置双层钢筋网，并设I20b工字钢钢架，钢架间距40cm。

(2)系统锚杆采用Φ50×4注浆钢花管代替，花管长5m，布置间距为40cm(排距)×160cm（环距），以起到系统锚杆和注浆加固的双重效果。

(3)加强超前支护，在YK18＋147处拱部设置两排外插角为5 °和45 °的超前小导管，小导管为 Φ50×4、长6m、环距40cm。一般段在拱部160 °设置Φ50×4、长6m、环距30cm的超前小导管，超前小导管排距为2.4m。

(4)二次衬砌按照S－Ⅵa进行施工，采用55cm厚的钢筋混凝土结构。

(5)现场施工时如拱部存在明显的较大空洞时，应采用泵送混凝土进行回填。

(6)由于隧道坍塌范围较宽，整个断面特别是靠近掌子面处较大范围为坍塌体，所以现场施工时可结合现场情况采用CD法进行开挖，必要时在上半断面增设临时仰拱。

图3YK18+147～+157段衬砌设计

图4 病害总体图

4施工注意事项

（1）施工中应务必加强监控量测和超前地质预报工作，如地质雷达、超前水平钻孔等，如有异常需及时通知有关单位现场确认。

（2）由于本次坍塌的高度较高，且岩体破碎，存在再次坍塌的危险，所以要求现场应安排专人对隧道支护及坍腔的稳定性进行察看，以策安全。

（3）施工时应严格按照逐榀开挖支护的原则进行施工，并应逐榀施做径向的注浆钢花管，应及时施工仰拱及隧底填充，尽快形成封闭环，加快二衬施工速度。

（4）应谨慎开挖，严格控制进尺长度，弱爆破并及时支护，采取措施加固钢架基础、加强锁脚。应根据监控量测和超前地质预报结果，及时调整支护措施，特别注意超前支护的适应性，杜绝类似事件发生。

（5）做好洞内作业环境：特别加强洞内照明，施工过程中加强对坍塌面的观察；

（6）注意对洞室地下水的引排，坍塌面排水采用原设计岩面排水形式，同时空腔内布设排水盲沟将水引入隧道排水系统。

（7）严格按照抢险方案组织施工，杜绝各种违章违纪行为，加强现场的监护和检查。

5施工体会

（1）加强超前地质预报，以弥补勘测阶段勘察工作的不足，尽可能避免塌方。

（2）在隧道塌方施工中切忌随意开挖塌渣体，必须注浆加固松散塌方体，为开挖和支护的施工创造安全作业环境。

（3）隧道塌方施工中处理水是一项重要环节，应通过“截、排、引”等多种手段将地表水和围岩水引排至施工区以外，为围岩的稳定创造有利条件，泄水降压是预防塌方的重要措施。

（4）在软弱围岩隧道塌方处理中，施做超前和预支护是预防塌方的有效手段之一。

参 考 文 献

[1] 黄成光．公路隧道施工[M]．北京．人民交通出版社，2003．

[2] 胡辉荣，程荣国，秦之富．公路隧道塌方处理方案[J]．公路交通更技术，，2007．