罗岭隧道RK5+069.5处塌方处理施工方案

【摘 要】 罗岭隧道围岩较简单，由第四系松散覆盖层和基底白垩系罗定群砾岩和泥盆系东岗岭组砂岩、铁质砂岩、炭质灰岩及其风化层组成，白垩系和泥盆系呈不整合接触。穿越几处沟谷地带，隧道埋深浅，地质较差，主要由强风化砾、砂岩组成，裂隙发育、岩体破碎、岩质软，遇水易软化崩解，容易出现塌方的情况，并且，罗岭隧道穿越地层会经常碰到上软下硬的围岩，当罗岭隧道施工至RK5+069.5处浅埋段时出现了通天塌方，形成了约10m左右的地表塌陷坑。隧道塌方第一时间启动隧道施工应急预案。

【关键词】 罗岭隧道 塌方 施工方案

罗岭隧道为分离式双向四车道高速公路隧道，位于云浮市郁南县宋桂镇北约10km。隧道穿过罗岭丘陵，分左、右线分离设置。设计标高为103.05～107.93m，隧道最大埋深约117m。隧址处于山岭重丘区，山体走向总体成东西走向。左线隧道进口桩号LK4+840，出口桩号LK6+359，长1519m；右线隧道进口桩号RK4+855，出口桩号RK6+354，长1499m，均属长隧道。考虑结合地形的整体美化效果，进出口洞门均采用削竹式洞门。根据路线设计要求，罗岭右线隧道进口段路面设置2%反向超高；纵面设计左线纵坡（%）/坡长（m）0.8%/710m、-0.5%/809m，右线0.8%/695m、-0.5%/804m。

1 塌方原因分析

RK5+069.5原设计处于小净距Ⅴ级加强段围岩，地质情况差，围岩破碎，水量较丰富，裂隙发育，呈块状镶嵌结构。根据超前地质钻探显示：下部围岩较硬，裂隙较发育；围岩中上部主要由强风化砾岩组成，半岩半土状，极其破碎；上部呈土状，结构松散，颗粒间胶结能力差，遇水软化出现崩塌掉块，当开挖至此时由于爆破震动导致塌方。

2 施工方案

2.1 地表处理

2.1.1 截水沟施工

为防止通天塌方的天井形成进一步的垮塌，在塌方坑口处砌筑截水沟，以防雨水汇集于塌陷坑处汇集，继续流入塌陷坑中。由于塌陷坑处在山坡位置上，截水沟设置成“U”形状，类似洞顶截水沟状，并采用M7.5砂浆片石进行砌筑。

2.1.2 锁口施工

将塌陷坑表面杂物清除后，布置φ6.5@25*25cm钢筋网片，并喷射10cm厚的C20砼，并覆盖两布一膜土工布。

2.2 洞内处理

2.2.1 掌子面处理

将掌子面用洞渣回填处理，由外向内，由上而下，逐段随洞渣及岩壁先喷射一层薄的砂浆，而后分两次喷射C20砼，每次喷射5cm封闭掌子面。

2.2.2 超前支护

在RK5+067～073段拱顶120°处开始施作施作长度6m，环向间距30㎝的双层注浆小导管（原设计为4.5m长，环向间距为40cm，纵向间距为3m的单层注浆小导管），并注浆固结并稳定围岩。由于塌方段渗水严重，注浆浆液采用双液浆浆液（注浆浆液为1：1水灰比的水泥浆掺加15%的水玻璃），注浆前先喷混凝土封闭掌子面以防漏浆，清理干净钢管内积杂物，注浆时将两种不同的浆液分放在两个容器内，使用双液注浆泵按配合比分别吸入两种浆液在混合器混合后注入浆管，注浆顺序由下向上，注浆初始压力0.5～1.0Mpa，终压控制在1.5～2.0Mpa。与此同时，在拱顶及拱顶45°各设置一根5m长小导管，不注浆，以便排水，缓解围岩压力。

注浆过程中，①如发生串浆（浆液从其他孔流出）现象时，应将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗（拔塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序），然后再注浆。另在发生串浆时，如果有多台注浆机的条件下应同时注浆。②如注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，再进行双液注浆。③当注浆时进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整注浆浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。

质量标准及安全措施：a、导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入，孔位误差控制在5～10cm以内，角度误差控制在20～30以内，超过允许误差时应在距离偏大的孔间补管、注浆、角度检查用地质罗盘检查，小导管的尾端外露10cm左右，与系统锚杆或钢拱架焊接牢固。b、检查钻孔打管质量时，应画出草图，对孔位编号，逐孔逐根检查并填写记录。c、注浆过程中，要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量、发生故障情况及处理过程。d、固结效果检查宜在搭接范围内进行，主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管，要认真填写检查记录。固结不良或厚度不够时要补管注浆。e、开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析测量数据，发现问题后必须停工处理。f、注浆前应严格检查机具、管路及接头处的牢靠程度，以防压力超限破裂伤人。

2.3 超前地质预报及地质钻探

为保证施工安全，探明隧道前方地质情况，我施工处通过TSP超前地质预报对掌子面前方围岩进行勘测，同时为了精确定位掌子面10m范围内围岩情况又对掌子面前方10m范围内进行了超前地质钻探。根据掌子面节理及围岩上软下硬的情况，着重对掌子面的中上部进行地质钻探。钻探结果如表1。

以上地质钻探结果显示，掌子面前方10m左右围岩主要为强风化砾岩，砾质结构，呈块状，裂隙发育。

2.4 开挖

在设计开挖断面主圆的半圆部位内实行两台阶留核心土开挖方法，具体见《半圆部位台阶开挖方法示图》，并在施工过程中派专人观察洞内掌子面及其周边的安全状况，如有险情立即通知施工人员及时撤离危险区域（如图1）。

开挖支护步骤：①②③①，上台阶每循环0.5米，待上台阶开挖支护3m后，进行③部开挖支护，③部每循环1.0米，采用人力手持破坏器开挖配合机械开挖，如需爆破开挖时，应采用微震光面爆破技术，尽可能减少超挖及减轻对围岩的扰动和破坏。因此要求施工人员在每次爆破后需作好原始记录，以备下次爆破时调整。开挖时严格按“管超前，严注浆，短开挖、强支护，勤量测，早封闭”的原则进行。采用人工或挖掘机扒碴，装载机配合自卸汽车运碴；当每循环开挖到位后立即用C20喷射混凝土对相应掌子面进行封闭，然后进行下道工序施工。

2.5 型钢钢架支护

工字钢钢架采用I20b型，开挖到位后，先初喷4cm的C20砼并封闭掌子面，而后架设工字钢架，钢架纵向间距为0.5m，纵向用φ22螺纹钢筋拉杆连接，拉杆环向间距为1米；为巩固工字钢受力，锁脚锚杆采用长4m的φ42的注浆小导管并注浆，施作完成后，将其与工字钢及纵向拉杆焊接；钢筋网用φ8的钢筋，网格为20×20㎝，双层，喷C20混凝土（26㎝厚）。

2.6 锚喷支护

根据原图纸设计，RK5+067～073段处于小净距Ⅴ级加强段，锚喷支护采用4m长的φ25中注式锚杆@100*50cm，梅花形布置，中岩柱加强采用5m长的φ25中注式锚杆；φ8钢筋网@20*20；I20b工字钢架纵向间距为50cm；喷砼26cm。为稳固拱顶围岩，于RK5+067～073段拱部120°范围内中注式锚杆变更为4m长的小导管，并注浆以稳固拱部围岩，其余中注式锚杆均安原设计施工。锚杆施工完成后，均与纵向拉杆及工字钢焊接加固型钢钢架。

2.7 下边墙和仰拱开挖支护

上台阶施工完成以后，需尽快完成边墙跟仰拱的施工，形成封闭环，以保证其环向受力：当以上①至③部位开挖支护完成后方可进行下边墙和仰拱的开挖和支护。边墙跟仰拱的施工每次进尺不超过1m。

（1）下边墙按左右侧分边错开开挖支护，工字钢架不得悬空，底脚必须落在有力的支撑面上，且支撑面必须先清理并整平，如遇破碎围岩，需用高强度水泥垫块进行塞垫，同时采用加强锁脚锚杆对工字钢的固定；（2）仰拱以隧道纵向中心线为界进行左右分边开挖支护，并且先施工的一边连仰拱二衬分边也浇筑好，等待另一边施工后可尽快闭合，形成闭合环。

3 监控量测

初支完成后，分别对地表及洞内进行监控量测。

（1）加密塌方段监控量测的点位布置，洞内每2m布置一个断面，地表塌陷坑处沿其轮廓线周围布置点位，如图2。

罗岭进口右端RK5+070处塌陷坑地表布置图（箭头方向为低处）

（2）加强监控频率，2次/d，随时掌握围岩和支护的动态变化信息。并及时对监控数据进行分析处理，同时进行相关计算跟判断，以便指导施工作业。

（3）监控量测数据显示，在对塌方段进行处理后，围岩基本稳定，地表观测中处于地势最低处的DB11点位变化较大，其累积最大水平位移为17.9mm，累积最大垂直位移为19.7mm（沉降）。如图3。

洞内对初支的监控数据显示RK6+072断面拱顶最大沉降速率达到7mm/d，而后连续几天对其进行不间断监控显示围岩逐步趋于稳定，达到预期效果。

4 施工总结

（1）针对上软下硬且水量较充足类型围岩施工，应充分理解并运用新奥法施工原理，严格遵循“早预报，先治水，管超前，短进尺，强支护，勤量测”的指导方针。（2）结合超前地质预报结果，严格控制围岩薄弱处超前小导管注浆，如围岩含水量较大，需灌注双液浆，并且注意“堵、排”结合。（3）严格控制进尺，开挖后先初喷4cm后的C20喷射砼，以避免开挖后围岩暴露太久而降低其强度和稳定性，使两者紧密结合一体共同承载围岩压力，降低塌方的可能性。（4）围岩薄弱处，用注浆小导管对工字钢架进行锁脚处理，并将所有施工的径向锚杆与工字钢架及纵向拉杆焊接以稳固工字钢。（5）每次施工完成后，亦须对掌子面喷射4cm厚的C20砼，封闭掌子面。（6）控制仰拱进尺的同时，尽快施作仰拱，使初期支护形成封闭环。（7）加强监控量测，及时掌握围岩及支护的动态变化信息，以科学预见可能发生的结果，并提前做出相应防范施工措施，以策安全。