隧道明洞沉降变形分析及治理技术

摘要：本文以隧道施工为例，全面细致阐述分析了施工中的险情因素，寻找有效的防范措施和解决途径，变事故被动处理为事故主动预防，希望能够给类似工程项目安全施工提供一些鉴戒。

关键词：隧道明洞；沉降变形；原因；治理措施

中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

某隧道出口明洞段DK77+980～DK78+120段，全长140m，设计为：缓冲式洞门（27m）+偏压式明洞（43m）+路堑式明洞（70m），该段地质为全风化花岗岩，极软岩，风化呈砂土状，遇水软化、崩解，可能出现坍塌及突泥、突水。DK77+986～DK78+015段下穿鱼塘，实际埋深为0.23m～6.1m。

本区段明洞基底处理措施为浇筑30cm厚C25混凝土垫层，并通过预埋注浆管进行加固。其仰拱及拱墙厚度分别为85cm（偏压式明洞）和90cm（路堑对称式明洞）。明洞回填自下而上依次为M7.5浆砌片石、干砌片石、过滤层碎石、夯填土石及粘土隔水层。其中洞顶填土厚度DK77+980～DK78+050段6m，DK77+050～DK78+103段2.5m，约2.87万方。

2、险情分析

2012年1月2日，发现明洞DK78+060处仰拱填充及拱墙表面有裂纹现象。仰拱填充表面裂纹最大为2.4mm；拱墙5m以下裂纹最大为0.6mm，其中仰拱表面于明洞回填前已发现有细小裂纹。进一步检测发现本区段已出现不均匀沉降，局部地段拱顶已侵限。依据设计院给定的最新观测方案，自2012年4月3日到2012年7月底，经我部连续观测，沉降已趋于稳定。

自明洞施工完成后，截止2012年3月20日，经观测DK77+980～DK78+103段衬砌及仰拱均有下沉，并且未停止；DK78+060处两侧边墙裂纹各长5m，宽1.5mm，仰拱处裂纹贯通，宽2.5mm。DK78+071处右侧边墙裂纹长3.5m，宽1.3mm。

3、原因分析

3.1施工经验不足

由于本项目水文地质情况复杂，项目部配备的技术工程管理人员缺乏全风化花岗岩富水段隧道施工经验，仓促上阵，急于进洞，对明洞施工中一些细节控制不到位，埋下了隐患，结果，我们交了学费，还要承受不利的后果。在明洞基础施工过程中，就地质验槽和基础处理问题，经理部两次发文，要求分部引起高度重视；但是，明洞还是下沉了，经理部领导有不可推卸的责任：发现了问题，提出了预警；但重视程度不够，没有亲历亲为，一竿子插到底，把问题消灭在萌芽状态之中。

3.2基底扰动

该隧道开挖至基底30cm时，按施工方案要求须停止机械开挖，采用人工开挖。但由于施工过程中边坡和基底渗水量较大，地质情况差，为缩短隧底浸泡时间，不得不以机械开挖为主，人工为辅。在机械施作过程中对基底扰动较大。此外，明洞段采取的一系列降水等措施，可能亦对基底造成扰动。

3.3基底注浆效果影响

该隧道出口明洞段基底承载力小于250KPa，设计要求采取仰拱基底注浆加固处理。因本区段为全风化花岗岩且含水量较大，注浆过程中虽然不断优化注浆参数和注浆措施，但注浆没有达到预期的效果。注浆总量约371方，水泥浆整体分布不均。这也是造成基底不均匀沉降的一个原因。

4、事故处理

4.1沉降分析

按照公司《沉降变形观测评估细则》及设计单位提供的观测方案进一步加强沉降观测工作确保观测数据的连续性、准确性。通过长期观测积累原始数据，采用数理统计等方法预测沉降的发展趋势及最终沉降值分析查找可能由于观测失误造成的数据，分析拱顶下沉与仰拱下沉相差大的原因。

4.2具体措施

按照施工图要求进行明洞段回填施工。由于明洞段下沉造成拱顶部局部侵限，采取调整线路原设计变坡点位置，降低轨顶标高的方式满足净空要求。由此引起对该隧道、A特大桥、隧桥之间路基标高进行调整。

具体措施为：在保持线路纵坡不变的情况下通过调整DK75+600和DK78+500变坡点竖曲线位置将DK75+600~DK78+500段线路轨面标高整体降低7cm，以保证明洞二衬已侵限段净空满足设计要求。线路变坡点由原DK75+600、DK78+500分别调整至DK75+597.297、DK78+481.579，其余曲线参数均不改变。（如下图）

4.2.1线路原设计情况

隧道内DK74+373～DK75+600段（其中DK75+211.5～DK75+600为竖曲线）单面上坡，坡度11.4‰；DK75+600～DK78+120段（其中DK75+600～DK75+988.458为竖曲线）单面下坡，坡度14.5‰。DK75+600变坡点为竖曲线（R-30000m，T-388.4999m，L-776.955m，E-2.515m）。

A特大桥（DK78+349.15～DK79+630.18）的DK78+349.15～DK79+443.009单面下坡，坡度14.5‰，其中DK79+443.009～DK78+500为竖曲线。DK78+500变坡点为竖曲线（R-30000m，T-56.991m，L-113.982m，E-0.05415m）。

4.2.2调整后竖曲线位置情况

隧道内DK74+373～DK75+597.297段（其中DK75+211.5～DK75+597.297为竖曲线）单面上坡，坡度11.4‰；DK75+597.297～DK78+120段（其中DK75+597.297～DK75+985.756为曲线）单面下坡，坡度14.5‰。DK75+597.297变坡点为竖曲线（R-30000m，T-388.4999m，L-776.955m，E-2.515m）。

A特大桥（DK78+349.15～DK79+630.18）的DK78+349.15～DK79+443.009单面下坡，坡度14.5‰，其中DK79+424.594～DK78+481.579为曲线。DK78+481.579变坡点为竖曲线（R-30000m，T-56.991m，L-113.982m，E-0.05415m）。

4.2.3标高调整后对施工的影响

（1）该隧道进口已从DK75+208.824开始按调整后标高进行施工控制，该隧道出口已按按调整后标高进行施工控制。

（2）该隧道出口至A特大桥间的路基段施工已完成，对其调整标高不会对路基施工造成影响。

（3）调整标高后A特大桥的0#台～6#墩之间降低标高1.3mm～70mm不等（见DK75+208.824～DK78+556.988段竖曲线调整前后标高比照表），目前A特大桥0#台～7#墩支座垫石凿除部分垫石混凝土，标高调整后将完成箱梁架设。

5、结束语

根据DK75+600～DK78+500段线路纵坡调整预案，施工单位加密扫描明洞断面轮廓，并与各单位进行对接细化完成最终的调坡方案，严格按照明洞施工图及设计要求规范进行明洞防水及回填施工，确保了施工质量。2012年8月经岩土力学研究所对该隧道DK77+929～DJ78+103段研究评估得出结论：隧道出口明洞工程整体上已基本处于稳定，在经过建设、设计、施工、监理及评估单位综合会议讨论通过后，可以进行进一步施工操作。

参考文献：

[1]铁路隧道设计规范[S]

[2] 郭衍敬，魏英华 ，黄明琦.厦门海底隧道明洞沉降变形及治理技术研究. 《铁道工程学报》 2010年05期.