燕山隧道4#斜井塌方处理技术探讨

摘要：新建张唐铁路燕山隧道4#斜井施工过程中洞内出现塌方的处理方案和技术措施，主要有对塌方范围进行初期支护采用工字钢拱架、安放斜支撑、注浆等措施，安全顺利地通过塌方段。

关键词：隧道 塌方 支护 注浆

中图分类号：U459文献标识码： A

1.工程概况

燕山隧道是新建张唐铁路最长的越岭隧道,隧道地处河北省宣化县李家堡乡李家堡村与赤城县龙关镇八里庄村之间。隧道左线起止里程为改DK52+953~改DK74+106,隧道左线全长21153 m;隧道右线起止里程为改YDK52+960~改YDK74+114,隧道右线全长21154 m, 其中燕山隧道左线Ⅴ级4194m，占19.83%；Ⅳ级8461m，占40%；Ⅲ级6683m，占31.59%；Ⅱ级1815m，占8.58%。隧道为单线双洞，采取双块式无砟道床，洞身穿越的主要地层岩性为花岗岩。隧址区的断层（F2～F7断层6条断层）、构造裂隙带岩体破碎，节理裂隙发育，洞身埋深超过200m硬岩地段存在岩爆，施工风险高。隧道设计行车速度为l20km／h，单线隧道断面轨上净空面积：s=31.6（w=20）。

燕山隧道4#斜井长度1470m，与线路夹角49°，斜井坡度10.2%。

2.塌方情况

9月26日凌晨4：00，燕山隧道4#斜井开挖至4斜01+77里程时，在掌子面中线位置出现股状水，随后变化至右侧边墙，出水量也逐渐增大，监测涌水量达到180m3/h；出现涌水的同时掌子面围岩不断掉块、塌落，且已支护段15米范围出现初期支护开裂、砼剥落现象，当时掌子面堆渣量约为220m3。

已开挖段01+87～01+77地质岩性为角闪斜长片麻岩，浅灰～灰白色～灰黄色，变晶结构，片麻状构造，主要成分为角闪石、斜长石、石英和少量黑云母。掌子面岩石破碎，弱风化，节理裂隙极发育，岩石呈角砾状。但局部裂隙中充填铁、钙质，有掉块现象，掌子面基岩裂隙水发育，节理裂隙面有滴水，渗水，局部有线状出水。

3.塌方段后方处理方法

3.1、斜井塌方后方进行加强支护，自4斜01+97～4斜01+77段增设套拱。套拱钢架采用I18工字钢，间距为1.0m。钢架间纵向连接采用φ22螺纹钢，环向间距为0.5m。采用φ8钢筋网，网格尺寸为20cm×20cm，每榀拱架设长度为3m的φ42锁脚锚管8根。喷射厚度为30cm的C25砼。

3.2、4斜01+97～4斜01+77段增设套拱的同时，在底部增加I18工字钢横向支撑，支撑两端与套拱钢架焊接牢固。底板厚度为40cm的C25砼。

3.3、在施工套拱过程中按照每5m设置1组监控量测点，施工过程中加强监控量测，确保施工安全。

3.4、在加固至4斜01+77时，向塌腔内预埋φ150钢管，泵送C30砼至空腔内进行回填及加固，确保加固的砼保护圈厚度不小于4m。在处理工程中做好涌水的引排。

3.5、以上措施完成之后，按以下要求进行掌子面坍塌堆积体开挖施工以及掌子面，首先在现有稳定安全的工字钢上打斜支撑到塌方面上，里外交错支撑，与工字钢接处的斜支撑与工字钢连接必须牢固。

3.6、施工要点，在施工过程中必须24h三班轮流值班，做好交接班记录，塌方处理过程中全程观察斜井内的变形情况，遇到不正常情况，及时撤离工作人员；并严格进行围岩测量，在初期支护完成后，每隔8h量测一次，并将测量结果及时反馈，使围岩活动处于有效监控之下。断面挖循环进尺根据围岩测量情况随时作适当调整。

4．隧道塌方段的施工

4.1、施工方法及顺序

经现场勘查后，塌方段按斜井V级围岩支护参数施工。

塌方段施工严格按照三台阶法开挖；人工手持风镐，机械配合进行开挖。每循环开挖进尺为0.8m，上台阶高度为2.5m，长度控制在3～5m，中、下台阶开挖时左右侧错开施工，错开距离不小于3榀钢架，一次开挖1榀拱架。

工序流程为：测量放线上台阶开挖初喷出碴支护阶左右侧开挖初喷出碴阶左右侧支护下台阶左右侧开挖初喷出碴下台阶左右支护下循环铺底。

支护参数：

1、拱架采用I18工字钢，纵向间距为0.8m。拱架纵向连接采用φ22螺纹钢，环向间距为0.5m，φ8钢筋网，网格尺寸为20cm×20cm。

2、每榀拱架均施作超前小导管，环向间距为20cm,长度为3.0m。

3、每榀拱架增设4组共8根φ42锁脚锚管，每根长为3.0m。

4.2、塌方处理施工监控量测

为了及时获得围岩动态和支护参数状态的信息数据，预报险情，修正和确定合理的初期支护参数，科学指导施工，施工中高度重视监控量测工作质量，每一循环开挖完成，认真察看围岩地质变化情况、周边位移、拱顶下沉三个项目进行了监控量测 。具体如下

洞内每个断面在拱顶、拱腰及边墙共布设了5个监控点，每隔5 m设置一组测点，以拱顶和拱腰的下沉监测为重点，边墙以水平收敛监测为主。观测点的埋设一般在喷射砼之前完成，第一次量测时间在喷射砼完成，下次爆破前进行。初期量测次数每天1、2次，当出现不稳定征兆时增加测量次数。中期每2天测1次，在1~3个月内，每周测1次。

每次量测后，及时进行数据整理和分析，绘制量测数据曲线和距离开挖面距离图，根据所测得位移量或回归分析所得最终位移量、位移速度及其变化趋势、围岩等级进行综合分析判定

4.3、施工要点。

保持合理的开挖断面和平顺的开挖轮廓线，尽量减少对围岩的扰动。及时施做初期支护，使开挖断面尽早闭合。加强对围岩和支护的监控量测，及时反馈量测信息，确保施工安全。

5 结 语

隧道穿过松散体或软弱土层时，应严格按“管超前、严注浆、短进尺、强支护、紧封闭、勤量测” 原则组织施工。对软弱围岩的开挖应尽量减少对围岩的扰动。采取加强支护、安放斜支撑和注浆相结合的施工技术，安全顺利的通过塌方段，施工过程中未再次发生大面积坍塌和其他不安全的现象，塌方处治完成后，监控量测结果也表明洞内地表下沉、周边收敛和拱顶下沉均处于正常范围内，证明所采用的处置方案行之有效。

隧道塌方治理终归是亡羊补牢之举，隧道塌方防治应从施工源头抓起，施工中应切实做好超前地质预报和现场监控量测，制订完善的应急预案，严格控制施工质量，按照设计开挖方案施工，加强作业人员的安全意识和质量意识，真正做到治标治本。

参考文献

[1] 铁道第三勘察设计院集团有限公司.燕山隧道设计图.天津，2011

[2] 李海军．铁营隧道塌方处理．交通科技，2012（2）78-82

[3] JTG F60―2009公路隧道施工技术规范[S]．北京：人民交通出版社．2009