隧道塌方整治（推荐8篇）
摘 要 宝兰二线新玉石咀1号隧道施工中曾多次发生塌方、掉块，其中进口端较大的一次塌方5600m3，并有11人困于洞中，抢险及整治施工十分危险，随时有发生更大规模塌方的可能，形势险迫，经过及时勘察，合理整治，成功通过了塌方段。本文分析了隧道的工程地质条件、影响隧道施工的地质因素及病害产生原因，针对塌方整治的难点，总结了处理和预防塌方的对策措施。关键词 隧道塌方 整治 对策
1.概况
宝兰二线新玉石咀1号隧道为双线曲线隧道，位于陇西土店子站东渭河北岸，隧道进口里程为DK1536+125，出口里程为DK1536+688，隧道全长为563m。隧道开挖由进口端开始，通过黄土进入岩层后掉块，塌方事故不断。在掌子面掘进至SK1536+270、护拱打至DK1536+260~+270，隧道衬砌到DK1536+
216、仰拱做到DK1536+230时，发生在DK1536+270段的5600m3塌方为最大，洞顶形成一直径10余米、高10余米的穹窿，造成施工人员11人困于洞中，生死不明（后经全力抢救脱险）。由于塌方段穹窿顶与洞外冲沟沟底对应，顶板薄，且均为土体，随时有塌通天甚至引发洞外高陡山坡塌滑的可能，加之围岩松动，掉块不断，给抢险施工带来极大的风险，因而，抢险措施和塌方整治对策成为隧道继续施工掘进的焦点和重点。
2.隧道工程地质特征
2.1 地形地貌
隧道位于渭河峡谷区，两岸地形起伏较大，相对高差大于100m，北岸自然山坡高陡，坡度一般在40º以上，地表植被贫乏，黄土地貌景观，冲沟、陷穴等现象发育。2.2 地层岩性
勘察与施工揭示，工点范围内地层有第四系上更新统风积砂质黄土，有由接触变质、动力变质及区域变质作用形成的压碎岩、板岩、片岩和燕山期花岗岩。
1）砂质黄土淡黄色，土质均匀，粉粒为主，具孔隙及垂直节理，半干硬，II级普通土，σ0=150kpa，II类围岩；具IV级自重湿陷性，湿陷土层厚12m。主要分布于隧道进口及洞身段山体表层，厚10~30m。出口处为坡积成因，夹杂碎、块石，工程地质相对较差。
2）压碎岩以花岗岩为主，局部矿物呈定向排列为花片麻岩，颜色渑杂，青灰、灰黑色为主，压碎或鳞片变晶结构，带状及片麻状构造，节理、裂隙发育，风化严重，局部呈砂、土状，IV级软石为主，σ0=500~1000kpa，III~IV类围岩，多见于花岗岩与板岩、片岩接触带附近。
3）板岩、片岩灰色、灰褐色为主，变晶结构，板状、片状构造，受接触蚀变及构造影响，板理、片理及小的断层构造发育，岩层破碎，风化严重，IV级软石为主，σ0=600~800kpa，III~IV类围岩。一般见于花岗岩之上，局部呈捕虏体于花岗岩之中。4）花岗岩青灰、灰白色，矿物成分以石英、长石、云母为主，中、粗粒结构，块状构造，岩体受构造影响严重，节理、裂隙发育，石质坚硬，风化严重或极严重，风化层一般2~5m，局部厚达10m，为10m, 级软石，σ0=500~800kpa，以下V级次坚石，σ0=1200kpa，IV类围岩。2.3 水文地质
隧道在勘测及施工期间未遇到较大地下水，仅在雨季施工时偶见少量下渗的基岩裂隙水，对隧道围岩及施工不构成影响。
3.影响隧道施工的地质因素
3.1 地形地貌因素
本隧位于渭河峡谷区北岸既有线靠山一侧，线间距20~50m，既有线在此以填方或半填半挖形式通过山坡坡脚，高陡的山坡，发育的冲沟、陷穴，对隧道进、出口的塌方往往直接影响，由于塌方，引起洞顶地表开裂变形，对坡角的既有铁路构成重大安全隐患，处理不当，变形进一步发展势必直接威胁既有线行车安全，给II线隧道施工造成极大困难。故而，必须严控和妥善处理好隧道进、出口段的塌方。3.2 地层岩性因素
隧道原设计图系根据进口一个钻孔和现场调查资料填绘，与工程有关只显示上更新统砂质黄土和燕山期花岗岩两种较单一地层。然在隧道施工开挖中实际还遇到压碎花岗岩（部分为花岗片麻岩）及板岩、片岩等较软弱岩层。而且，在隧道施工中，开挖掌子面较多在侵入的花岗岩与板岩、片岩等的蚀变接触带附近。岩相的复杂与变化，严重制约了隧道的掘进，带来了许多意想不到的麻烦。3.3 地质构造因素
勘察及开挖显示，本隧未穿越大的断层构造，但从隧道掘进中所遇岩性、岩相变化大，较多为动力变质、区域变质作用形成的岩层；围岩节理、裂隙发育，局部有断层破碎带宽度1~2m的小的断层切割，岩层破碎等情况仍可认定：隧道围岩受构造影响严重，岩层风化破碎，而原资料勘测人员显然对此认识不足，很大程度上影响了隧道设计和施工掘进。
3.4 不良地质因素
主要为高自重湿陷性黄土问题。隧道范围广布的"级自重湿陷性黄土及衍生的黄土冲沟、陷穴等，是隧道尤其是进、出口段施工的隐患，往往给隧道施工带来意想不到的不利影响，本隧道施工中几次较大的坍方变形，与其不无关系。
4.塌方原因分析
纵观本隧施工所遇几次较大塌方，除前述地质因素外，分析原因无外乎以下几点：（1）对隧道地质条件的变化及复杂性认识不足，工程措施不到位或针对性不强。这其中有勘测设计存在的问题，更有监理、施工的因素，出现问题及时反映，及时有针对性采取变更加强措施，即可避免事故或减少损失。
（2）施工单位急功近利，为赶工期、抢进度，往往忽视设计文件中要求或设计、配合施工人员屡次强调的“做好超前支护、控制台阶的开挖长度，做到先棚后挖，支护衬砌紧跟”的施工原则，在进、出口段及软弱岩层开挖中，台阶过长、二次衬砌与掌子面距离过大，以至出现坍方，影响了隧道的正常施工。（3）部分工程施工措施不到位，如对进口端洞顶冲沟内黄土陷穴的调查、回填不及时，对塌方的产生起到了一定的促进作用。（4）由于在一定段落内隧道位于侵入岩与片岩的蚀变接触带及部分断层与风化破碎带中，蚀变接触带等出现在隧道开挖面的里程段落不定，没有规律，而且片岩捕虏体在开挖断面上的位置也毫无规律，给制定隧道的施工方案及支护参数带来了一定的困难，在遇到地质条件变化时，不能及时的改变施工方法，是造成塌方的一个因素。
5.塌方整治的难点及对策措施
5.1 进口端5600m3 塌方整治难点及对策措施 本塌方发生在进口端DK1536+227~+247 长20m段，向前距开挖掌子面23m.，往后距隧道衬砌终点11m。塌方处初期支护垮塌，洞顶已塌至黄土层中，形成高十余米的穹窿，距其外对应的冲沟沟底仅约10m。鉴于塌方后围岩松动，掉块不断，洞顶土体薄，随时有塌通天甚至引发洞外高陡山坡的塌滑变形，给清坍抢险带来更大风险，因而，安全施工，避免变形扩大至难以控制，成为塌方整治的难点。
针对塌方整治的难点，经多方共商，集思广益，制定施工抢险措施如下：
（1）对DK1536+216（二衬终点）~+227长11m段既有施工支护进行加强，采用Φ42焊管（4m长）梅花形布置，注浆锚固；加喷C20混凝土10cm厚，确保塌方段两端不再继续产生塌方。（2）从DK1536+224开始在拱部用Φ100钢管按环向间距0.5m做棚架（拦挡大块落石）并挂网（拦挡小块落石），同时按1榀/m架立型钢做为棚架支撑，并用Φ200钢管做竖向支撑至塌方顶，至DK1536+247止，长23m。
（3）在已完成棚架保护下清理塌落堆积物，同时用焊接方法按每次1m向前延伸棚架和型钢支撑，并做竖向支撑、清坍，循环作业一直到未塌方支护地段（DK1536+247）。（4）在塌方段支护稳定后，塌方顶部喷射C20混凝土15cm防护层；在该段起拱线以上部分做排架和模板，泵送混凝土浇筑1m厚护拱（拱顶）。
（5）在拱部护拱混凝土强度达到70%以后，拆除排架、模板，切割竖向支撑钢管进行下部施工———采用马口形式开挖，架立钢架支撑、浇筑混凝土，在护拱强度达到要求后，紧跟进行衬砌混凝土施工，在DK1536+216~+260长44m段采用钢筋混凝土衬砌予以加强。
（6）塌方段拱部衬砌背后穹窿空洞采用黄土水泥浆（水泥掺量10%）注浆回填。5.2 出口端1000m3塌方整治难点及对策措施
塌方发生在DK1536+625~635段，拱部以上覆盖层约20m, 已塌通，山体表面形成一直径约10m，深12m左右的井状陷坑，坑壁陡直，靠山侧表层坡积碎石厚8~10m，中密状，下伏向河陡倾的片岩、板岩。陷坑所在山坡高陡，坡度近45º；洞内进口端衬砌至DK1536+599，出口端衬砌至DK1536+640，相距41m；进口端施工掌子面在DK1536+627，出口端施工掌子面在DK1536+630，相距仅3m，已为塌落物覆盖，塌方尤其陷坑的进一步发展，势必造成上方山体的失稳，危及位于坡脚的既有线行车安全，形势险迫。为此，现场提出的治理原则是，迅速先治理洞外塌落的陷坑，避免其进一步发展，引起山坡变形，危及行车安全，后进行洞内塌方整治施工。采报措施以下。1）陷坑的处理
（1）查明陷坑外山坡变形情况，观测变形发展，增设观测、预警岗哨；准备防水布，雨天及时封盖坑口，防止表水流入，恶化坡体条件。
（2）根据现场实际情况（地形条件、材料及机具设备等资源），在确保坑壁及坡体稳定和行车安全的前提下，灵活采取包括坑内挂网、锚喷、支护；坑外截、排水，夯填地表裂缝等措施。2）隧道内的处理
（1）鉴于隧道上半断面曾以导坑贯通，坍塌后地表陷落，塌方体以松散碎、块石土为主，同意DK1536+627~630长3m, 段围岩类别由IV类变更为1类。（2）施工支护予以加强，设1榀/m的格栅钢梁，拱部设超前小导管。
（3）DK1536+620~+640长20m 段衬砌类型采用“专隧（93）0030~23”，衬砌拱墙采用C20钢筋混凝土。
（4）DK1536+627~+630长3m 段以2榀/m钢筋格栅加强支护，并模筑C20混凝土50cm厚护拱。（5）塌方段衬砌完成后，及时对陷坑进行恢复原地表回填夯实，并在表面设粘土隔水层，厚50cm。
6.结束语
本隧道在各方关注和施工单位努力下业已掘通，各种塌方事故依照所制定整治措施也已顺利治理完成，回顾和反思隧道施工所遇塌方问题，有以下经验教训值得汲取。（1）隧道与其它工程的不同之处是对施工安全的要求更高，任何疏漏、谬误，在隧道施工中都有可能造成无法挽回的人员伤亡和经济损失；而隧道工程地质勘察又不能做到像其他工程那样慎密，从而导致隧道工程施工地质条件变数较大，本隧道及本线其他一些隧道事故多发，变更频繁的事例再次证实了这一点。控制这个变数，靠得是一线地质人员深入细致的地质工作，靠的是广大地质工作者的责任心和事业心。
（2）纵观本线多个隧道施工中出现的塌方掉块问题，绝大部分与隧道初期支护不及时或二次衬砌距施工掌子面距离过远密切相关，各方尤其是施工单位对此应充分加以重视，急功近利，往往因小失大，得不偿失。魏家磨1号、琥珀等岩质隧道，二衬距掌子面最远时达230m、190m，在基岩裂隙水及风化作用下，初期支护无力抵抗变形发展，以至隧道多次发生塌方、掉块、变形、开裂，教训可谓深重。
黄土坍塌有时是瞬间产生, 有时是缓慢发展的[1]。总体上可分为三个阶段:
第一阶段隧道初期支护变形、开裂, 在某一侧坍塌, 然后波及拱顶和另一侧。
第二阶段初期支护和围岩局部失稳, 坍塌也进一步扩大, 拱顶塌落, 另一侧也坍塌, 形成弯隆状塌落顶。
第三阶段形成拱部坍塌, 地层较浅时产生冒顶。一般坍塌冒顶多是因为二次坍塌, 且都离不开水的综合效应。受连续降雨雨水渗透的影响, 围岩自重增大, 同时砂质黄土含砂率高, 雨水渗透快, 围岩承载力下降, 稳定性变差。
1 初期支护的变形规律
黄土隧道初期支护的变形量与黄土性质 (如新老黄土、砂质粘质黄土) 、洞室跨度, 尤其是土体的含水量有着密切的关系。新黄土变形量大, 老黄土变形量小;砂质黄土变形量大, 粘质黄土变形量小;双线隧道变形量大, 单线隧道变形量小;土体含水量大时变形量大, 土体含水量小时变形量小。变形的主要表现形式为初期支护的整体下沉[2,3,4]。黄土隧道变形发展的规律性很强, 施工监控量测资料表明:初期支护的变形发展一般分为3个阶段。第一阶段:上导坑开挖后1～3d, 变形 (下沉) 小, 拱部仅轻微下沉拱脚轻微内移, 变形量一般为1～3cm。第二阶段:迅速发展阶段, 该阶段从下半断面落底挖边墙马口开始, 洞室变形发展迅速, 变形量往往达到3 (无水) ～20cm (有水) 。第三阶段:变形趋于稳定阶段, 该阶段从仰拱初期支护封闭成环, 仰拱模筑混凝土施工完成后开始, 至二次拱墙模筑衬砌施工完成止。施工量测表明, 该阶段变形 (沉降) 趋于稳定。
隧道开挖后总的变形量值和迅速变形阶段结束的时间, 完全受控于仰拱封闭的时间, 仰拱早封闭则总变形量小, 仰拱晚封闭则总变形量大。黄土隧道初期支护变形量与仰拱施作时间的关系如图1所示。
在黄土体中开挖地下洞室, 改变了土体中原来的应力分布状态, 尤其是因开挖形成了临空面, 造成了土体发生变形和位移的自由空间。如果洞室周边的围岩的强度不足以承受作用在它上面的荷载, 它就会向洞室内发生变形和位移, 以致失稳, 向洞内塌落或滑落, 造成坍塌。影响坍塌的主要因素有:围岩岩性, 地下水, 隧道浅埋、偏压, 古地貌综合效应, 施工方面, 及冲沟陷穴等地质环境。
2 洞口浅埋偏压
在隧道洞口浅埋及偏压地段, 受地表水影响大, 尤其是雨季, 开挖后自稳时间很短, 受开挖扰动后, 极易坍塌冒顶;在埋深较大地段, 含水量适中, 自稳情况略好一些, 但是开挖后, 在地下水作用下, 多沿开挖临空面渗水, 也经常沿裂隙面发生坍塌掉块现象, 对施工危害很大。
洞口段往往形成黄土高边坡, 在干燥时强度较高, 具有较好的自稳性;黄土工程性质特殊, 保持原始含水量时结构稳定, 增加含水量时结构不稳定, 随降雨入渗量增加, 强度降低, 边坡土体含水量逐渐增大, 其塑性破坏域不断扩大, 变形破坏过程为坡体蠕滑-后缘拉裂-变形扩展-剪出口形成-坡体滑塌。另外, 洞口浅埋段长期干燥失水发生收缩, 风化剥落, 造成裂纹、剥落掉块;开挖减荷及边坡重力使节理张开或产生新的裂缝, 造成节理坍塌;雨水从坡上下来直接冲刷或进入鸟、鼠洞、根孔等空洞, 不断扩大造成坍塌, 或入洞浸泡洞壁造成崩塌、滑塌。
隧道洞口段多位于岩性变化、土质疏松、强度较低的黄土坡面 (坡腰或坡角) ;埋深变化大, 一般埋深较浅, 地表变化大, 围岩的初始应力状态复杂;隧道上覆土层以新黄土为主, 层厚差别大, 力学性质较差, 崩积层、坡积层往往掩盖了古地貌特征;地下水分布无规律, 这些因素的不利组合影响效应更为显著, 若工程措施不当 (比如没有超前支护、开挖方法扰动太大等) 发生地质灾害的可能性很大。
3 地下水的综合效应
施工过程中遇到地下水流动、渗漏、涌水时, 黄土围岩强度显著降低, 若工程施工措施不当甚至不采取措施, 围岩很快就会发生剪切破坏。
黄土隧道的含水量大小是直接影响围岩稳定, 开挖安全、初期支护、二次衬砌变形量的重要因素。根据既有黄延高速公路隧道的施工经验, 将黄土含水量分为三个等级, 针对不同黄土含水量采用不同的支护参数, 见表1。
预留变形量应根据围岩含水量确定, 含水量较大的黄土隧道变形量应在含水量小的黄土隧道变形量基础上适当增加, 但若允许预留变形量过大, 可能变形尚未达到设计值, 隧道已经发生了坍塌。
4 黄土垂直节理
黄土隧道垂直节理特别发育, 是导致隧道拱顶坍塌的关键因素, “在施工中要特别注意观察垂直节理, 判断、评价其对隧道工程的影响, 必要时应采取工程措施, 防止坍塌事故的发生。”
5 地表冲沟陷穴的影响
黄土地区一大特点是地表冲沟、陷穴发育, 地表冲沟形成地形浅埋、偏压以及陷穴发育导致地表水下渗, 从而降低围岩物理力学指标, 恶化隧道结构的受力条件。应详细收集地表冲沟、陷穴资料及线路关系, 发现后应对冲沟填土反压、陷穴应采取回填夯实、改变地表水经流条件等工程措施, 避免地表水下渗危及隧道工程[5]。同时隧道结构予以加强。特别雨季施工应予以重视。
6 古地貌综合效应
隧道围岩可能夹有古河床、狭槽区、暗沟 (穴) 等古地貌, 或者夹有砂层时, 围岩应力复杂, 若工程措施不当甚至不采取措施, 也发生剪切破坏[6]。如新贾渠沟隧道、辛店隧道、新宝塔山隧道, 施工中发现隧道拱部土石分界面附近, 有一层明显的砂层, 施工到该段时, 发现拱部坍塌不断, 经摸索实践, 采用超前小导管预注浆、短台阶法及时跟进的方法, 防止砂层坍塌。
7 结论
黄土隧道塌方的原因多种多样, 但客观的影响因素是决定性的, 只有将黄土隧道坍塌的客观的因素搞清楚, 才能做好相应的预防措施, 因此, 预防隧道塌方的根本措施是掌握隧道塌方过程规律, 将事故终止在过程中。并加强工程地质及水文地质工作, 包括运用先进的科技手段对围岩稳定性进行探测、预报、分析等工作, 综合隧道现场的地形地貌为设计提供依据及指导工程施工。
参考文献
[1]C.Rampino, C.Mancuso, and F.Vinale.Experimental behaviour and modelling of an unsaturated compacted soil[J].Canadian Geotechnical Journal.2000.37:748-763.
[2]胡再强, 沈珠江, 谢定义.非饱和黄土的结构性研究[J].岩石力学与工程学报.
[3]胡再强.黄土结构性模型及黄土渠道的浸水变形试验与数值分析 (博士学位论文) [D].西安理工大学, 2000.
[4]王景明.黄土构造节理的理论及其应用[M].中国水利水电出版社, 1996.
[5]陈宗基.我国西北黄土的基本性质及其工程建议[J].岩土工程学报, 1989, 11 (6) :9-24.
关键词：软弱千枚岩 塌方 整治
0 引言
2008年6月23日，金元水电站3#支洞0+590～607段开挖过程中发生较大面积自然塌方。初期塌穴距拱顶约6～7m，且不断有松散石块塌落，次日塌穴距拱顶约15m左右。塌方砸坏了已经施工的8榀钢格栅拱架，而且，在0+600处将隧洞封死。隧道围岩为Ⅴ级软弱千枚岩，隧洞拱部有两道接近平行光滑的滑层面，与洞轴线夹角较小，两滑层面间岩体受自重作用塌落，形成自然塌方，本文介绍了该塌方的整治办法。
1 工程概况
金元水电站位于四川省甘孜藏族自治州的康定县境内、大渡河左岸支流金汤河干流中游，为金汤河干流梯级开发的第二级水电站，引水式开发。
3#支洞所承担的主洞区段较长，是金元水电站控制工期的重点。支洞断面为4.5m×5.5m，城门洞型，长度为938.00m。支洞开挖后千枚岩呈碎石、角砾状，为显微鳞片变晶结构，含水量大时呈团块状，含水量少时为鳞片状，片理极其发育，层厚0.01~2mm，片理面手感光滑，有丝绢光泽，遇水即软化、泥化，整体稳定性较差，为V级围岩。塌方区掌子面没有地下水，围岩干燥松散光滑，无自稳能力，见照片1、2。
2 塌方发生原因
2.1 由局部掉小块发展到大面积塌落。
2.2 虽然在塌方之前的洞段采用了初期支护，但由于前期对千枚岩的认识不够，采用的是钢格栅拱架支护措施，支护强度偏弱，导致塌方范围扩大，砸坏已施工的钢格栅拱架。
3 塌方处理措施
3.1 变形段处置
0+590～595段拱顶及左侧受塌方影响已经变形，很不稳定，施工中采取了如下整治措施：
3.1.1 先拆除被砸坏的钢格栅拱架，清除虚渣，换立型钢拱架。
3.1.2 型钢采用‘工18’工字钢，拱架纵向间距50cm。
3.1.3 由于此类松散岩体锚杆作用不佳，将拱架的锁脚锚杆改为锁脚小导管，锁脚导管长3.0m，型钢拱架的直腿较洞挖断面的直腿长30cm，立拱架时，人工自腿脚位置底板面深挖30cm，将直腿立于底板开挖面以下，并用块石混凝土填塞，加强钢拱架的腿脚受力稳定性。
3.1.4 拱架间用Φ42钢管连接，连接筋环向间距1.0m。喷20cm厚混凝土。
此段拱架经过架设喷护后形成了比较安全的作用空间。
3.2 塌方段处理
对封洞的塌方段处理方案为超前小导管固结灌浆塌方体后二次开挖，然后立洞钢拱架推进的处理措施。其工序如下
3.2.1 先用喷射混凝土封闭预固结渣体表面，喷砼厚10cm。
3.2.2 由于塌穴过大(目测拱部及两侧约在10ｍ以上)，且在继续发展，待出完渣再立钢拱架不现实。先对塌方体进行固结灌浆处理。灌浆管采用Φ50无缝钢管，每根长5ｍ，沿塌方体梅花形布置，间距30cm，沿塌方体方向放射状布置。
3.2.3 沿灌浆管向塌方渣体内灌注水泥水玻璃双液浆，水灰比为0.6～0.8：1，且在灌注过程中根据灌注效果适当调整水泥浆浓度。水玻璃参量按水泥重量的6％配置。灌浆压力控制在0.3～0.6MPa，当持续注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min，或浆液顺塌方渣体外溢时，灌浆可以结束。
3.2.4 待浆液初凝后人工用风稿二次开挖塌方体，满足1榀钢拱架后马上立1榀。钢拱架支护施工参数同Ⅴ类围岩安全支护参数。在施工过程中采用上下断面稳步推进。
3.2.5 塌方段处理过后，立即对塌方段原钢拱架内侧每两榀间按同等参数再增加一榀，形成双层钢拱架。以增强塌方段的支护强度，避免再次塌方造成钢拱架变形失稳。
3.2.6 最后对拱架以上脱空空间进行回填灌浆。
塌方处理施工如图1。
4 结论与建议
由于金元水电站3#支洞隧道采取了超强支护措施，灵活动态的施工方法，形成了快速的施工生产能力，使得工程能够安全顺利完成。
参考文献：
[1]高举军.金元水电站引水隧道3#支洞岩土工程勘察报告.
羊角脑隧道不良地质与塌方处理技术
摘要：隧道塌方是一种不容回避的现象，除了加强预防外，更重要的是如何整治处理、减小损失和挽回进度。在隧道出现塌方的情况下，塌方处理分2步进行：首先对受塌方影响的初期衬砌裂缝地段进行加固，及时施作二次衬砌；其次是对塌方体进行抢险处理。在现场把握情况的基础上认真研究处理塌方对策，认真制定处理塌方的步骤、方法及预防塌方的施工措施。公路软弱围岩段隧道施工必须早封闭成环及紧跟二次衬砌，使其与初期衬砌共同参与受力。关键词：羊角脑隧道、塌方处理、小导管加固
1、工程概况
郴宁高速公路是厦门至成都高速公路在湖南省境内重要路段之一，也是湖南等内陆省份通往东南沿海地区前线的一条重要的国防军事快要通道，同时也是构成湖南省五纵七横高速公路网络主骨架组成部分，是连接我国东、中南部及西南地区的主要运输通道。本合同段起讫里程K151+134～K154+100，起点位于桂阳县保和乡上张家村，终点位于桂阳县方元镇周家水村。
其中主要工程为羊角脑隧道（双线），右洞起讫桩号为YK151+155～YK154+025，长2870m，左洞起讫桩号为ZK151+160～ZK154+090，长2930m，属长隧道，其余路基工程178m。隧道左、右洞线型为大半径C型曲线，郴州端为直线，宁远端左、右洞曲线半径分别为2350m、2450m，超高为2%。右洞纵断面郴州端约1960m的范围内位于2.5%的上坡段内，其余位于0.5%下坡段内；左洞纵断面郴州端约1965m的范围内位于2.5%的上坡段内，其余位于0.5%下坡段内。隧道段内地形较为平坦，局部坡陡，冲沟发育，冲沟走向以被动走向为主，呈“U”字型沟谷。隧道区内地层由上至下为 2009论文（技术总结）隧道塌方处理
2.3.3施工方面原因。施工时对地质复杂程度认识不足，对岩石受到裂隙及溶槽切割后对隧道结构的不利影响认识不足、不清晰，重视程度不够，同时参加施工的人员经验不足，没有对不良地质灾害很好的进行预测。
3、处理措施 3.1不良地质：
在不良地质区段进行施工时，就实际情况增加不稳量测断面，并就重点断面进行重点跟踪量测，作好地质报告。
选择最合理的辅助施工措施，包括大管棚支护、超前导管、钢支撑加密等，并在施工中掌握以下几个要点：“勤量测、管超前、严注浆，短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、快衬砌”。3.2塌方：
3.2.1在塌方体表面喷1层30cm厚的C20早强混凝土将塌方体封闭，保持塌方体稳定，防止塌方体继续扩大。
3.2.2后方围岩补强：
a、在后方未稳定区域，确定了不能立即衬砌的段落，环向打入Φ42小导管作为注浆管，（小导管采用φ42mm（壁厚3.5mm）的热轧无缝钢管，）注浆管长度以5米为宜，间距为100㎝×100㎝，主要针对围岩裂隙及受塌方影响变形扰动的松散体。
b、对于上台阶已经施工完的工字钢（ZK151+228.75～ZK151+256左右侧）段锁脚位置打设三层Φ42小导管，每层间距40cm。
c、注浆采用水泥---水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度35波美度，模数：2.4，注浆压力：初压0.5～1MPa，终压2Mpa，注浆后，根据监控量测数据来看，后方围岩已趋于稳定，可以进行下一步施工方案的实施。
3.2.3仰拱施工：掌子面暂停施工，立即采取下台阶仰拱紧跟掌子面封闭成环的原则措施，保证安全，从ZK151+228.75开始在仰拱底部工字钢与边墙工字钢连接封闭成环，直至跟到掌子面位置，仰拱必须采用短跨度开挖，最大不得超过3m。
3.2.4超前支护：
为防止前导开挖继续塌方的发生，同时能够保证施工质量及运营安全，根据实际情况对掌子面前方进行探孔，探孔深度20米，查看前方地质情况，探孔时分别对每米进尺做好地质描述，用以指导下一步施工。根据以上地质描述，经专家、公司、总监办、工作站、设计院、监理处等单位现场仔细勘查后，确定掌子面采取直径108mm的大管棚进行超前支护。根据地质情况，掌子面围岩为全风化泥质砂岩夹黄粘土，结构面发育无序，稳定性较差，对于难于成孔的部位采用跟管施工，一次成型，在桩号ZK151+256处，沿渣堆顶部初支出露的轮廓线施工大管棚，Φ108mm大管棚的环向间距为30cm、外插角为8°、长度为15m，在每2根大管棚间打入外插角为25°、长为7m的Φ42mm的小导管，小导管纵向间距为2.5m，并压浆固结塌方体和周边围岩，注浆压力为0.5～1.0MPa。
2009论文（技术总结）隧道塌方处理
大管棚—跟管示意图
a、大管棚——跟管制作方法
跟管分为：管靴、跟管和管丝三部分组成。其中此工程中跟管制作所用数据如下：管靴长度为30cm，一端内侧做10cm反丝扣，另一端做成10cm长、壁厚8mm，中间段采用直径108mm，壁厚为4mm。跟管采用长度为1.5m，直径108mm，壁厚为4mm，两端内侧做成反丝扣，长度为10cm，一部分要求在管壁钻孔，孔间距15cm，梅花形布置，用于跟管中前部，为了注浆时使浆液外流，一部分不钻孔，主要用于跟管尾部，防止漏浆。管丝长30cm，直径108mm，壁厚为4mm，两端外侧做成反丝扣10cm。
钻头采用直径80mm偏心钻头（偏心后成孔108mm），直径100mm连接头和直径80mm冲击器，钻杆采用直径73mm，长度1.5m。
b、大管棚——跟管施工放样
本次工程中大管棚——跟管环向间距为30cm，为了保证大管棚不侵入开挖轮廓线，顶部的大管棚的导向管应符合隧道纵向坡度、线路曲线要求以及根据管棚机性能以及考虑塌方处围岩情况，本工程技术人员初步定为8度。施工人员用钢筋把定向管按照8度焊接于钢拱架上，使定向管在大管棚——跟管施工中不移动，其中定向管规格直径130mm，壁厚为4mm，长度为1.5m。
c、大管棚——跟管的钻孔
首先在管棚机上安装带有钻头的钻杆，同时在钻杆上套一个管丝和一个有孔跟管，并将管丝与跟管丝扣连接及焊接牢固，将管靴从钻头前端套入与管丝丝扣连接并焊接牢固。管棚机开始钻孔，当 2009论文（技术总结）隧道塌方处理
否运行正常，将运行正常的机械，水泥、水玻璃运至工地。机械就位后，进行浆液的调配，浆液一般为水泥砂浆和水玻璃双液浆按一定的比例参配。严格进行大管棚注浆，注浆采取水泥-水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度：35波美度，水玻璃模数：2.4，注浆压力：初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。施工时由2名工人配制水泥浆，水玻璃浆液是用买好的35波美度浆液，1名工人开注浆机，2名工人连接注浆管。注浆从下往上对称注入双桨液，至从导气孔内流出浆液，关闭导气管的阀门，继续注浆直至压力达到设计要求。注浆时所有跟管的注浆阀门应全部打开，如果发生串浆，应将串浆跟管及其导气管的阀门关闭后再继续注浆，直至注浆压力达到设计要求后方可停止。每一根跟管一定要连续注浆，不间断。
3.2.5坍塌体开挖：
坍塌碴体下部开挖时，从ZK151+256开始初期支护工字钢纵向间距调整为40cm，并施作系统锚杆及铺挂双层φ8钢筋网。钢筋网安设时应注意：施作前，初喷3cm厚混凝土形成钢筋保护层；钢筋横纵相交处焊接或绑扎牢固；钢筋网搭接长度不得小于一个网格，焊接或绑扎牢固；施作前钢筋要进行校直、除锈及油污。塌方空腔采用C20喷射混凝土填满，大里程方向预留钢管到塌方顶部，作为二次填充用。3.3塌方处理的施工要求
本着保安全、保质量的原则，特别事情特别对待，项目部一定要由领导亲自领头带班、技术人员和安全员轮流值班，遇到突发事件，能立即采取应急处理措施。初期支护量测要及时，先期每4小时一测，待围岩收敛量及下沉量稳定后每8小时一测，并及时向值班人员、业主及监理汇报监控结果。对于每步工序都要高标准高质量来施工，杜绝施工队偷工省料等事情的发生。洞外的护栏要拦好，禁止无关人员进入洞内，值班人员要随时注意观察围岩变化。若有突变，所有人员必须立即撤离。加快处理速度，尽量减少围岩变化。
4、经验与体会
隧道塌方不但是由自然因素引起的，而且还有人为因素引起的，更重要的时地质勘测、施工工序与治理对隧道塌方起决定性作用。塌方事故发生后，业主、设计、监理和施工单位应派出相关领导、隧道地质专家、工程技术人员等迅速到塌方点，具体勘察塌穴高度、宽度、纵向长度及塌穴稳定情况；检查塌方对初期支护的损坏情况和影响区域；分析塌方的主要原因和塌方可能继续发展的趋势等。前方封堵，后方加固，对塌方区形成合围，是防止塌方恶化的有效方法。而且必须认真制定处理塌方的施工措施，现场下达抢险口头指令，明确各自任务和要求。
隧道塌方后，不要急着去清除塌方渣体，应先待塌方体相对稳定后，对塌方体表面进行喷混凝土封闭，防止塌方体滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范围扩大，最后向塌方体注浆加固为后序开挖做好预备。
为此在隧道的施工过程中要加强管理，重视地质超前预报及监控量测工作，围岩自稳不稳定地段要多打超前支护，并且不断培养工程技术人员在现场对围岩不稳定段施工的应变能力和处理能力。
浅埋隧道施工塌方的原因分析及对策
分析了浅埋隧道施工塌方的`原因,归纳了浅埋隧道塌方的主要特点,提出了隧道塌方的处理原则,阐述了隧道塌方的处理方法,指出在浅埋隧道施工过程中,应严格遵循短进尺、弱爆破、紧支护、勤量测的指导方针.
作 者：韩永友 HAN Yong-you 作者单位：中铁隧道集团一处有限公司,重庆,401121 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 35(2) 分类号：U455 关键词：浅埋隧道 施工 塌方 原因 对策
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摘要：隧道漏水与隧道所处的环境和结构以及施工质量有关，应在充分调查后，并掌握隧道所处的地质、衬砌构造、施工质量、水源、漏水位置及水量的大小等资料的基础上，再遵循“以排为主，防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则进行整治才能奏效。
关键词： 隧道漏水
病害整治
铁路隧道是在修建铁路中，为了改善线路平、纵断面，减缓坡度，减少曲线和加大曲线半径，克服高程障碍，缩短线路长度，减少盘山绕行，避免深路堑，避开滑坡等不良地段和城市建筑物以及避免修建跨越山川、江、湖等大桥，而在岩石或土体内修建的地下建筑物。
隧道修建运营后，由于隧道所处的地理地质、结构特点、施工质量、衬砌竣工后受腐蚀以及平时对隧道的养护维修不到位等因素，致使隧道漏水病害时常发生。
隧道漏水会造成洞内潮湿，影响洞内设备的正常使用，缩短设备的使用寿命，从而增加了维修工作量。严寒地区隧道漏水，会造成冻胀，损坏衬砌及防排水设施，漏水结冰也可能侵入限界，危及行车安全。电力牵引区段和有电力配线时，会使绝缘失效，发生短路、跳闸、放电等事故，危及行车安全和养护人员作业的人身安全，因此，隧道漏水必须及时整治，消除安全隐患。
一、水源的判断
隧道漏水的水源不外乎地表水及地下水两种。可根据平时和雨季的漏水量变化和持续时间绘制漏水量变化曲线，并采用洞内漏水量观测与洞外地表水调查相结合的办法，具体分析进行判断。即：
1、平时无论晴天或雨天都渗水、漏水，雨时、雨后都无变化或变化不大，则水源大多是地下水。
2、晴天洞内不渗不漏，雨天又渗又漏，且渗漏量与降雨量有密切关系，则水源大都为地表水。
3、平时渗水、漏水，雨时或雨后大渗大漏，则表明水源为地下水与地表水同在。
二、漏水原因分析
水是地下工程遇到的一个大问题。由于施工时爆破围岩引起的震裂或围岩本身就有渗水通道，加上衬砌背后不可避免地存在空隙以及隧道开挖后引起原地下水系的变化，岩层中的水往往集聚在衬砌背后，当衬砌某处有贯通整个厚度的孔隙或裂纹时，洞内就会出现漏水，并逐步发展。
漏水的原因有以下几个方面：
1、由混凝土这一多孔性结构的特点造成漏水。普通混凝土（而非密实的防渗混凝土）较防水混凝土抗渗能力低。
2、由于结构特点和施工质量不高而造成漏水。混凝土衬砌施工中，配料不准，拌和不均，振捣不实以及浇筑厚度不足，都会使衬砌混凝土离析疏松，甚至有空隙蜂窝，抗渗漏能力大大降低。在衬砌施工中横向、纵向接缝较多，如果这些接缝未作防水处理，即成为渗漏的薄
弱环节，也是漏水的主要处所。
3、衬砌竣工后受腐蚀或某些截面强度不够引起的剥落、开裂，也会造成隧道漏水。
三、整治漏水的方法
在运营期间整治隧道漏水，首先要充分发挥原防排水设施的作用，再采取在行车条件下施工的适当措施，使积聚在衬砌周围的水，不能随意渗入洞内，而有控制地引进侧沟或中心沟，再排出洞外。漏水整治常用的方法有：截、堵、排、引。
1、截水常用的方法
截，就是将流向隧道的水源截断，防止水流渗入隧道，截水分地表截水和地下截水。（1）、地表截水方法：
a.地表处理。当围岩内的水主要由洞顶地表水补给时，应将洞顶表面进行处理，以隔断水源。当隧道覆盖较薄，地表水容易渗入隧道围岩，造成隧道漏水时，可清理洞顶杂草丛树，开沟疏导，封闭积水洼地。若覆盖土层易于渗水，可根据地形和土质条件，采取局部换土或铺砌浆砌片石等予以防止。对洞顶岩石裂隙，可根据情况，采取水泥砂浆勾缝、抹面、喷浆或浆砌片石填塞。
b.洞顶天沟。为防止地表水流入隧道、冲刷仰坡或洞口路堑边坡，一般应在洞口边、仰坡上方设置天沟。（2）、地下截水方法：
a.泄水洞截水。泄水洞一般应设在来水方向一侧，并保证泄水洞中最
高水位低于隧道水沟底。泄水洞的纵向坡度不得小于3%。b.钻孔截水。长大隧道一般都有较长的平行导坑和为数不少的横洞，根据地下水的分布和地质构造条件，在平行导坑和横洞打一定数量的截水钻孔，伸到正洞之上围岩中，正洞衬砌周围的积水，通过钻孔从平行导坑排走，也可汇入隧道侧沟排走。
c.拦截暗河。有些隧道与充水的溶洞和暗河相接近，因挖隧道，沟通了溶洞、暗河与隧道的水流通道，常发生季节性大量涌水冒砂病害。在有可能的条件下，将向隧道分支堵死，恢复原来的流水径路。
2、堵水常用的方法
堵，就是防止和杜绝衬砌外围的水自由地从有害径路进入隧道内。常用的堵水方法有以下几种：
（1）压注水泥砂浆，堵塞圬工缝及混凝土蜂窝。
（2）开挖拱顶，铺设外贴式防水层。这种方法对于石质隧道施工时超挖未全部回填又未坍塌者尤为方便，对于覆盖层较薄的也较适用。（3）增设内贴式防水层。其做法是将隧道衬砌凿毛，清洗干净，然后喷射水泥浆或抹防水砂浆。
（4）聚氨酯堵水。聚氨酯也称氰凝，是世界上当前认为效能较高的防水材料，采用聚氨酯浆液压浆，可以堵住较严重的漏水。
3、排水常用的方法
排，就是给水以出路，将隧道围岩的地下水及隧道内的水设法排走，不使其渗潜或漫流。
（1）疏通或增设排水管，使汇集于衬砌外围的水由排水管排除。其
增设方法是沿表面凿深5～10cm，安好￠30～40mm的铁管或竹片，也有采用半圆形钢管、硬塑料管或竹片的，然后做防水层，抹砂浆与衬砌齐平。
（2）扇形钻孔群排水。扇形钻孔群排水是指利用钻孔在隧道周围形成渗水幕，引排出地下水，并将其引入洞内水沟排走。钻孔的位置、长度及角度，应根据地下水及围岩的具体情况确定。
（3）铁皮顶棚引排拱顶水。在无衬砌的隧道中，如拱顶漏水严重，可在拱顶加设铁皮，将水引至边墙，然后由排水沟排除。
（4）引水归槽。在漏水比较集中（如一点或一条缝漏水）的地方，寻找其水源，用凿岩机或钢钎将漏水孔眼扩大并穿透衬砌，使其背后积水通过此孔流入事先在衬砌中凿好的“U”形槽内排除。
引水归槽是隧道治理水害时被广泛采用的方法。其主要优点是施工简单易行，效果较好。缺点是劳动强度高，水流大时难以封口。尤其是拱部漏水的引水归槽作业要占用较长时间，会给运输生产带来较大影响。
4、拱部或边墙漏水的整治方法（1）用快凝水泥或化学堵水材料封堵；
（2）围岩及回填层压注普通水泥或特种水泥浆液；（3）衬砌内灌注速凝止水化学浆液；
（4）涂抹防水砂浆等，禁止使用水玻璃浆液作永久堵水材料。
5、边墙淌水的整治方法
可采用边墙内间隔一定距离设竖向排水排水暗槽或边墙背后设
竖向盲沟排除。为扩大积水范围，在不影响围岩稳定或引起盲沟填塞的前提下，可以盲沟为轴心，在垂直上、左、右三方面钻一些积水孔，以拦截水流，集中排出。
6、施工缝、伸缩缝、沉降缝渗漏的整治方法
对施工缝、伸缩缝、沉降缝渗漏病害，常用嵌填弹性防水橡胶条、防水膨胀嵌缝腻子条、粘贴橡胶止水带等，对施工接缝也可用压注水溶性聚氨酯等速凝止水浆液方法整治。
7、隧底冒水的整治方法
对于隧道基床冒水病害的整治方法，主要有：（1）压注水泥砂浆；（2）加深或增设排水沟；（3）翻修隧底仰拱或铺底；
8、衬砌漏水的整治方法
整治隧道衬砌漏水，宜采取“拱堵边排”方案，整治的部位均应设置临时堵漏、柔性防水、刚性防水等防水层，以防止堵水材料收缩而渗漏。
四、隧道防、排水设施质量要求
隧道内外应有完整的防排水设施，以保证结构和设备的正常使用，要求达到：
1、拱部不滴水，边墙不淌水，安装设备之孔眼不渗水；
2、道床排水畅通，不浸水；
3、在有冻害地段的隧道，拱部和边墙基本不渗水，衬砌背后不积水。
4、隧道全长范围内均应设置排水沟、导水盲沟、纵向盲管（沟）、环向盲管等，组成完整的排水系统，并符合下列规定：
（1）排水底沟及疏水盲沟中心的深度应在铺底或仰拱底面0.5m以下，排水沟断面宽度应便于清淤。
（2）排水沟坡度应与线路坡度一致。在隧道中的分坡平段范围内和车站内的隧道，排水沟底应有不小于1‰的坡度，流入排水沟的横向排水坡宜为2%，不应小于1%。
（3）排水沟间隔一定长度应设置检查井，以便清理和检查，沟顶应设有盖板。
（4）靠近道床一侧的侧沟墙身应增设构造钢筋，并留泄水孔，泄水孔直径为4~10cm，间距为100~300cm。
（5）寒冷及严寒地区的排水设备，应有防寒设施，或设有冻结线以下的深埋水沟。
（6）运营中隧道因电气化改造落底时，其原有排水沟应同时下落，沟底至铺底或仰拱底面不得小于0.5m，必要时边墙基础亦应下落。
五、结束语
关键词：隧道,塌方,处理
1隧道塌方简介及处理方案重要性
1.1隧道塌方定义理解
隧道工程在开挖进尺过程中遇到围岩出现断层、破碎带、溶洞、涌水、流砂等围岩结构变化, 未采取预支护措施、施工不及时或施工质量差等原因, 造成围岩失稳, 形成滑塌, 出现隧道塌方。
1.2隧道塌方形成原因
(1) 在风化、破碎围岩或穿越断层且地下水丰富段落, 未提前采取超前辅助措施, 爆破开挖后围岩坍塌。
(2) 未进行超前地质预报工作, 或预报内容偏差较大, 对前方实际存在的断层、涌水等易滑坍岩层未起到预防作用。
(3) 超前支护搭接长度不足、有效长度短、注浆不饱满等超前支护施工不规范。
(4) 掌子面后方已支护段落有隐性滑动面, 在前方掌子面爆破震动后导致后方滑落塌方。此类情况主要发生在未设计钢支撑的II、III级围岩, 正常锚喷支护后, 表面未发现有滑层, 但在前方爆破震动后, 使后方隐性滑层坍塌。
(5) 施工开挖方法不正确, 如应采用“上下台阶开挖”, 而实际采用“全断面开挖”等。
1.3科学、合理及切实可行塌方处理方案的重要性
在隧道工程施工中, 受地质构造变化、地下水发育及其它原因, 出现塌方频率很高。塌方后造成隧道工作面停工, 少则几日, 多则数月, 人员窝工、设备闲置;且增加塌方处理费用;危及施工安全。因此, 选择一个安全、经济、高效的塌方处理方案至关重要。
2小塌方处理方案
(1) 观察塌方稳定后, 对塌穴表面进行喷射C25混凝土, 厚度10cm, 进行封闭处理;
(2) 以钢支撑强支护, 钢支撑可以采用型号不低于16#的钢格栅或工字钢拱架, 钢支撑间距不大于1.0米;
(3) 钢支撑架立后, 喷射C25号混凝土, 先把钢支撑厚度范围内喷满, 然后自钢支撑侧面向塌穴空洞内喷射同标号混凝土, 直至喷满为止;
(4) 此塌方处理完毕, 向前进尺, 短距离内要遵循“短进尺、弱爆破”, 减少对塌方体的扰动, 避免二次塌方的出现。
3中塌方处理方案
(1) 待塌方稳定后, 对塌穴表面进行喷射C25混凝土, 厚度10cm, 以封闭加固;
(2) 及时施作钢支撑, 钢支撑可以采用型号不低于18#的工字钢拱架, 钢支撑间距不大于0.75米;钢支撑架立完毕后, 把钢支撑厚度范围内喷射C25混凝土;
(3) 在初支内预埋混凝土注浆管, 注浆管至少留2根以上, 保证其中一根注浆管顶部伸至塌穴空洞上部, 注浆管底部与钢拱架焊接;
(4) 使用混凝土输送泵经预埋注浆管向塌穴空洞内注C25混凝土, 应分层进行, 分层厚度控制在1米左右, 待下一层混凝土形成一定强度后方可浇筑上一层混凝土, 以底层混凝土作为承载体, 支撑上部荷载。分层浇筑, 直至混凝土注不进为止, 此时塌穴空洞基本注满。
4大塌方处理方案
4.1塔崖驿隧道右幅塌方
4.1.1 塌方概述
塔崖驿隧道右洞按照II级围岩上台阶开挖施工至距洞口316米处 (桩号RK61+531) , 钻爆法施工爆破后, 掌子面前方9米 (RK66+531～+540) 范围拱部及左侧边墙部位出现塌方, 塌方高度达20多米, 塌方量约3000m3, 塌方为岩层节理交汇处出现滑层所造成, 塌方岩石呈红色, 岩石表面风化、有夹杂物。塌穴内出现较大的空洞, 且不间断向下坍塌, 且石块粒径较大, 人员在下方施工没有安全保证, 下附塌方现场照图1。
4.1.2 塌方处理方案
(1) 封闭塌方表面。
用C25喷射混凝土对掌子面及塌穴表面进行喷射混凝土, 封闭加固。喷射混凝土厚度控制10cm以上, 对塌穴内喷射混凝土可以采用挖掘机斗捆绑喷锚管或喷锚管绑于钢管人工高举等方法进行喷射混凝土。
(2) 加固后方。
自塌方起点位置 (RK66+531) 向后方加固3米, 加固采用立设18#工字钢拱架, 立设7榀, 间距50cm。锁脚锚杆采用Φ50×5mm注浆小导管, 长度4米, 每榀工字钢拱架每侧至少4根。设置系统锚杆, 系统锚杆采用Φ22砂浆锚杆, L=3.5米, 纵、环向间距0.5×1m, 梅花型布置。工字钢拱架之间连接筋采用Φ22mm, 环向间距1m。钢筋网采用Φ8mm, 网格尺寸20×20cm。喷射砼采用C25号喷射砼, 厚度22cm。
(3) 塌方段处理。
第一步:自塌方起点 (RK66+531) 后退1米处开始向前施作超前大管棚, 大管棚设置在拱部1200范围, 管棚长度L=13m, 大管棚采用Φ108、壁厚6mm的无缝钢管, 尾端与附近的18#工字钢拱架进行焊接, 前端伸入塌方终点岩石前方至少2米, 环向间距40cm。大管棚入岩段设置溢浆孔, 塌方悬空段不设溢浆孔, 前端设置止浆阀, 注1:1水泥浆, 保证管内注浆饱满。
第二步:大管棚施工完毕后, 在下方立设I20b工字钢拱架, 间距50cm, 锁脚锚杆采用Φ50×5mm注浆小导管, 长度4米, 每榀工字钢拱架每侧4根;工字钢拱架上下设双层钢筋网, 钢筋网采用Φ8mm, 网格尺寸20×20cm;C25喷射混凝土, 喷层厚度26cm。在初支封闭前在拱部间隔预留注浆管4个, 注浆管伸入空洞长度分别为3、4.8、6、9米, 底部外露0.5米, 管径为15cm (此管径与混凝土输送泵管相适应) , 以备后续注浆。
第三步:待钢拱架加固至塌方终点 (RK66+540) 后对塌方段空洞进行注浆, 注浆使用C25混凝土, 采用HBT-60型混凝土输送泵通过预留注浆管向塌穴空洞内注混凝土。初次注混凝土要连续进行, 确保混凝土形成闭合拱, 闭合拱厚度不少于0.5m。但混凝土灌注速度又不宜过快, 防止侧压力挤垮拱架。
4.2太平梁隧道左幅塌方
4.2.1 太平梁隧道左幅塌方简介
太平梁隧道发生塌方位置为左幅距洞口528米处 (LK61+408～LK61+415) , 此塌方为断层破碎带形成水囊, 爆破扰动后滑塌, 大量涌水, 泥石流大量涌出。塌方范围较大, 局部形成空洞, 采取了预注浆固结, 然后进行强支护的方案进行了处理, 下附塌方现场照图2。
4.2.2 处理方案
第一步:搭设简易脚手架至塌方口, 满足打锚杆及注浆要求, 后开始对塌渣表面进行喷射混凝土加以固结。然后对塌穴口封闭, 封闭采用钢管及钢筋作骨架喷射C25混凝土封闭。在封闭前预留注浆管, 注浆管伸入塌穴空洞内, 外漏端头, 用于接管泵送混凝土。
第二步:对局部空洞采用HBT-60型混凝土输送泵向塌穴内泵送C25混凝土, 泵送混凝土要分层进行, 每次宜控制在1米左右, 层层之间要有一定的停顿时间, 保证下层混凝土形成一定强度后才进行上层混凝土浇筑。对其它未出现塌穴空洞或混凝土难以注入处, 经潜孔钻成孔, 通过所钻注浆孔向孔内采用混凝土输送泵泵送M20水泥砂浆。第一阶段采用注砂浆和混凝土固结3米厚, 然后开始工字钢拱架加固。
第三步:混凝土及砂浆形成一定强度后, 开始对拱部范围出渣, 高度根据现场踏渣稳定情况而定。然后支立钢拱架, 先支立拱部钢拱架。钢拱架锁脚锚杆采用φ50×5mm小导管, 长度4～6米, 每侧不少于8根;及时对下部剩余渣体出渣, 然后把上部工字钢向下顺接, 形成闭合。
第四步:按上述步骤施工至塌方终点 (LK61+415) 后, 为保证塌方的整体稳定性, 向前继续按照“V级深埋”参数加固过渡10米。
第五步:塌方加固处理完毕后, 对塌方段采用潜孔钻斜向上钻孔4～5个, 长度伸入塌穴4～5米, 对塌穴进行补充注浆, 注浆采用1〯1水泥浆, 保证拱顶上方5米塌穴范围内密实、无空洞。
4.3大塌方案例总结及评价
(1) 第一案例主要方法是超前支护形成防护棚, 在下方逐榀架设钢拱架加固, 最后向塌方空洞内注混凝土, 此处理方案适用塌穴塌空情况的处理。第二案例主要方法是对塌穴内塌渣进行预注浆固结, 然后在下方采用钢拱架逐榀加固, 此方案适用塌穴未塌空、塌渣量很大, 难以清空塌方的处理。
(2) 第一案例初期塌穴内不断掉块, 喷射混凝土封闭后塌穴内比较稳定, 发现超前大管棚作用不大。因此, 在塌方处理时需根据塌方稳定情况选择是否需设超前支护。
(3) 针对出现塌空、塌穴基本稳定的塌方处理, 考虑经济性, 可以不设超前大管棚, 而采用费用相对较低的“纵向钢梁法”。纵向钢梁法为在塌穴基本稳定, 在下方进行钢支撑加固时, 在钢支撑上方环向按一定间距纵向设置, 纵向钢梁采用工字钢截取等同钢支撑设置间距长短, 纵向钢梁与钢支撑焊接, 随钢支撑立设进度, 榀榀设置。按此方法施工后使得钢支撑与钢梁形成了一层“钢网格”, 可以阻止大块掉石;且能保证钢支撑受力均匀、整体稳定。如现场掉块粒径相对较小, 可以调整“钢网格”尺寸或在纵向钢梁上另铺设一层钢板。
第二案例总结如下两点:
(1) 在工作面处于坍流体情况下, 上台阶范围可以缩小, 把上下分台阶位置抬高, 根据现场情况灵活确定上台阶支护范围, 但必须保证支护体的稳定。
(2) 超前钻孔法所注砂浆和混凝土扩散范围较小, 固结难以形成整体, 注后继续塌渣, 使得出渣和注浆量增加了许多, 而应采用超前小导管或大管棚注1〯1水泥浆方法。
5预防塌方的措施
(1) 按规范和设计选择正确的施工开挖方法, 降低一次爆破震动力。
(2) 做好隧道超前地质预报工作, 把长期、中期、短期预报有机结合使用, 确保预报的精度, 提高预报的准确率, 对施工起到良好的预报作用。
(3) 在围岩发生变化后, 要及时进行围岩变更, 采取相应的加固措施。
(4) 做好施工质量的控制, 确保施工质量符合规范及设计文件要求, 避免因施工质量差而导致塌方。
6塌方处理的原则
(1) “安全第一”原则, 任何塌方处理方案都要保证施工人员及机械的安全, 确保在安全的条件下进行施工处理。
(2) “方案适用”原则, 因引起塌方的原因众多, 处理方案也有多种, 所选方案要适用, 适合该塌方处理。
(3) “经济性”原则, 同一塌方可能存在多种处理方案, 在保证安全的前提下, 要选择处理费用相对较低的方案, 节约投资。
关键词：隧道塌方；支护结构；围岩压力；防治措施
一、前言
塌方出现在很多工程实例中，常见的有公路隧道，铁路隧道，地下工程以及水工结构中。这种围岩的破坏是复杂多因素且防治困难的。一旦出现很可能对施工人员造成伤亡及相关的施工设施造成巨大的經济损失。本文就重庆本地的工程实例，分析其导致因素，结合相关力学分析，提出一般性的防治及其治理措施。
二、隧道塌方的分类
在公路隧道和铁路隧道施工中塌方出现的形式有很多种，有溶洞塌方、危岩垮落、断层破碎带塌落和突水等原因，而且上述原因出现的塌方没有征兆性，出现时多是突发性、长期性和间隔性的。
1、根据是否贯通地表可分为塌空型和塌腔型两大类。
2、根据塌方形状可分为拱形塌方，异形塌方，局部塌方，膨胀性岩塌方，岩爆及大变形塌方等五大类①。
3、根据塌方机理可分为。
三、导致隧道塌方的原因
四、隧道围岩压力计算
在常规隧道中将隧道分为深埋隧道和浅埋隧道。
1、浅埋隧道。在以钻爆法施工为主的浅埋隧道，这种浅埋隧道不产生显著的偏压和膨胀力时可采用公式
q=0.45×2s-1×γω③
S——围岩级别。S=4～6 B——隧道宽度
i——以B为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率；当B<5时取i=0.2，当B>5时，i=0.1。
ω——宽度影响系数，ω=1+i（B-5）γ——围岩重度，KN/M3
2、浅埋隧道围岩压力计算。
Hp=2bq-①到Hp=2.5hq-②Hp——深浅埋隧道分界深度m；hq——荷载等效高度m
hq=q/γ q——深埋隧道竖向均布压力；γ——围岩重度
矿山法施工的条件下，Ⅳ～Ⅵ级围岩取式②，Ⅰ～Ⅲ级围岩取式①
当埋深小于等效荷载高度时q=γH
侧向压力e=γ（H+1/2Hi）tan2（45°-δ/2）
e——侧向均布压力 Hi——隧道高度m δ——围岩计算摩擦角
而经验公式qv=4.5×26-s-）-γω④
带人各组隧道的参数值算出的围岩压力并不一样，根据围岩与支护的作用原理，两者作用里大小相等方向相反，如果径向压应力大于基佗方向的应力，那么经验公式更接近实际。
五、防治方法⑤
本文只介绍断层破碎带两大类塌方的一些处理方法。
1、对于埋深相对较浅的隧道的防治方法。在地表修建截水溝和雨棚后可采用：①止浆墙+注浆固结塌体+超前支护+分部开挖；②管棚或钢轨超前支护+架设钢支撑骨架+防水层+钢筋混凝土衬砌。
2、对于埋深相对较深的隧道的防治方法。①防水层+泵送混凝土形成护拱+开挖塌体；②止浆墙+注浆固结塌体+超前支护+分部开挖；③锚喷塌腔+腔内钢支承+钢架形成护拱+多次衬砌。可回填少量渣土至衬砌外防止岩体直接冲击力过大。
六、结论
1、本文阐述了隧道塌方的分类方法及分类形式。
2、大致分析了隧道塌方的四种原因。
3、大致分析了围岩压力的影响因素，比对了理论公式和经验公式与实际压力的区别。
4、提出了常见隧道塌方的处理方法。
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