（宜昌市虹源公路工程咨询监理有限责任公司，湖北，宜昌，443000）
【摘 要】本文以土地岭隧道工程为例，介绍了隧道拱顶塌方处理方案，提出了预防隧道塌方的根本措施，希望对公路隧道建设起到一定的帮助作用，从技术上预防隧道塌方。
【关键词】土地岭隧道；塌方；处理
1、工程概况
土地岭隧道位于宜都市王家畈土地岭处，进口位于老松王公路第一处回头线附近，出口位于卡板河在猫子岩至杨家坡之间门字形回弯的山坡坡脚，设计为单洞双向行车隧道。起迄桩号为K29+530~K31+540，全长2010米，为长隧道，隧道进口采用削竹式洞门，出口采用端墙式洞门。洞内平面线形为大半径圆曲线和直线。隧道进、出口均位于直线上，隧道采用双向人字坡，K29+530～K31+510段坡度为2%，K31+510～K31+540段坡度为-2.94%，路面设双向2%横坡。
2、隧道地质条件
围岩出口地段为灰白、肉红色薄至中厚层石英砂岩、石英岩，具交错层理。本层岩石由于较硬，且裂隙发育，地表多以陡坎形式出露；进口地段主要为灰色砂质、钙质泥岩夹泥质粉砂岩或中厚层细粒石英砂岩组成。表层易风化呈叶片状突起。本层一般风化带较厚，风化带不仅表层为垂向风化厚度大，而且侧向风化也极显著。
3、塌方情况
塌方段为土地岭隧道出口K31+081～K30+084段，设计为IV级围岩，支护为S4型复合式衬砌（初期支护由超前锚杆、工字钢、系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土组成），2015年6月19日凌晨1点15分该段在立工字钢时（围岩无任何渗水情况下）拱顶突然发生坍塌并出现淋水，水量逐渐变大，拱顶继续掉块，且已支护K31+089～K31+084段初支局部出现裂缝。
4、塌方处理措施
处理方案为：先对开裂段设置临时钢拱套锁定初支并施做径向小导管注浆加固，形成塌方段施工安全作业区；再对塌方段采用提高支护参数加强初期支护；最后对塌方空腔回填混凝土并注浆密实。具体工序如下：
工序一：对K31+094—K31+084已支护段上台阶设置临时钢拱套加固，并在拱顶120度范围内径向用长4m注浆小导管对围岩注浆加固，为塌方段处理作业时形成安全作业区及防止坍塌进一步蔓延。k31+094-k31+084段临时套拱施工采用I18工字钢制作，工字钢制作弧度根据实际断面测量确定，自k31+094断面开始架立，间距1m，共做11榀，逐榀布置设立于原钢拱架下，一一对应，并用钢楔楔合贴紧，以确保钢拱架的稳定性。钢拱架间采用Φ22连接筋连接，连接筋长度1m，环向间距1m，梅花形布置，并每隔1m设置Φ22剪刀斜撑。同时每榀钢拱架设置4根长4m的Φ25中空注浆锁脚锚杆固定。临时钢拱套施工完成后立即布设监控量测点，在k31+087、k31+085布设2个断面，每断面5个点，并按1天2次频率加强观测，做好记录，对量测数据及时处理，以指导施工，确保施工安全。自k31+089开始逐榀在拱顶120度范围内施做长4m注浆小导管，小导管每根长4m，环向、纵向间距1m。施工并安装完成后，注浆加固，注浆采用水泥浆，水泥浆水灰比1:1,注浆压力0.5--1.0Mpa。为防止注浆时围岩变形过大，注浆顺序采用间隔注浆断面及间隔每断面注浆孔的方法注浆。
工序二：对k31+084-k31+081塌方段的施工方案。临时钢拱套及径向注浆固结完成待水泥浆凝结后，在塌方段支护施工前，先在k31+086、k31+085两个断面拱顶150度范围内采用两排Φ42超前注浆小导管对前方塌方段进行超前注浆加固。目的一是形成塌方段支护施工“安全帽”，二是形成一定的堵水效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆两排超前小导管长度6-7m/根，环向间距0.4m，纵向间距1.0m，梅花形布置，外插角10度--15度（塌方范围内调整30度--50度，以塌方段不脱空控制），小导管施做并安装完成后，注浆采用水泥、水玻璃双液浆。注浆参数：水泥浆的水灰比0.8:1--1:1；水泥浆与水玻璃的体积比1:0.5--1:0.8；水玻璃模数2.4--3.4，波美度22--40度，注浆压力0.5--1.5Mpa，扩散半径0.3--0.5m.隔孔间隔注浆，水灰比逐渐调小，注浆压力逐渐升高。
工序三：超前支护施工完成后，开始施工塌方段，在临时钢拱套安全范围内，采用机械与人工相结合进行排险，清除塌方段松动石块。排险完成后对塌方段全断面采用C20喷射混凝土对断面进行全封闭加固处理，同时按疏堵结合原则，埋设环向透水管引水至排水沟。
工序四：塌方断面封闭后，利用开挖台车及k31+084钢拱架设置棚架，对坍塌处进行辅助支撑加固，棚架根据安全、方便施工原则采用型钢、钢管等材料，棚架施工时一端焊接于钢拱架上，一端紧贴于岩面，贴岩面端接触面小时，可在棚架上焊接钢板，增大接触面积。自k31+084断面开始，逐榀安装加强初支钢拱架，钢拱架采用I20b工字钢，间距50cm控制。安装钢拱架时，拱架拱脚位置先固定并支撑，连接处向安全作业区稍微倾斜，使作业人员连接钢拱架时尽量处于安全作业区，连接完成后，再将拱架调整至设计位置。
工序五：每安装好一榀工字钢即利用该榀钢拱架对塌方顶面再进行棚架辅助支撑加固，棚架辅助支撑在斜向辅助的同时，工字钢安装垂直后，竖向也许棚架辅助支撑，工字钢之间连接采用Φ22连接筋纵向连接，环向间距1.0m，梅花形布置，并在工字钢上设置Φ8钢筋网片，网格孔距10cm*10cm。安装完成1-2榀，立即用C20喷射混凝土造壳支护，厚度不小于25cm，以形成下榀施工的安全作业区，同时预埋好泵送混凝土管及注浆管。按以上方法逐榀安装塌方段工字钢，并造壳。工字钢及造壳完成后，立即布设监控量测点，布设2个断面，每断面5个点，并加强观测，做好记录，对量测数据及时处理，以指导施工，确保施工安全。监测点布设完成后，在每榀钢拱架拱腰及拱脚处设置注浆小导管进行加固，拱腰处小导管长5m，环向、纵向间距0.4m*0.5m，拱脚处小导管长4m，环向、纵向间距0.4m*0.5m。拱腰及拱脚注浆小导管施工并注浆完成后，逐榀对塌腔段施做径向系统锚杆，锚杆采用Φ22药卷锚杆，环向间距0.75m，纵向间距1.0m。在径向系统锚杆施工过程中，加强监控量测，加强拱架及围岩变形观察，若造壳顶部发生塌方，应立即停止施工，加强监控量测，基本稳定后，利用已预埋的砼管和注浆管进行回填混凝土或注浆，固结已塌方的石块，并留取混凝土试块，经试验检测有一定强度后再继续施工径向锚杆。
工序六：在塌方段施工造壳时，项目部试验室留取C20喷射混凝土试块，待试验检测喷射混凝土壳强度达到设计70%以上后，对塌腔空洞采用泵送混凝土进行填充。混凝土填充分层间隔施工，即填充一层混凝土待凝固后再进行填充，填充过程中加强监控量测，加强拱架及围岩变形观察，发现异常，立即停止施工，采取处理措施后在施工。待混凝土填充完成并凝固后再进行注浆处理，封闭空隙及混凝土收缩脱空处，塌方段处理完成。塌方段处理完成后，待浆液固结强度达到要求后，根据施工进度情况，在下台阶施工前拆除临时钢拱套。
5、结论
隧道塌方的原因多种多样，但地质因素是决定性的，因此预防隧道塌方的根本措施就是：（1）加强工程地质及水文地质工作，运用先进的科技手段进行超前地质预报。（2）对可能出现的塌方有充分的思想和相应的技术措施。（3）施工中采取合理的开挖和支护方法。只有这样，才能把不利围岩段容易引发塌方的各种因素影响消除到最低限度，才能更好的预防隧道塌方的发生。同时发生塌方后应按合理的方案及时进行处理，防止更进一步灾害的发生。
参考文献：
[1]隧道稳定性评价与塌方预警.刘学增，俞文生.同济大学出版社.2010.12.
[2]软弱隧道塌方机理及治理技术研究.黄志全，王晓睿.科学出版社.2012.10.
论文作者:陈俊林
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：注浆论文; 隧道论文; 断面论文; 工字钢论文; 导管论文; 混凝土论文; 围岩论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;