摘要：隧道塌方是在软弱围岩隧道施工中的多发事故。本文针对湖北十房高速公路通省隧道，在软弱围岩开挖施工过程中的三次塌方展开分析，重点从塌方形成、原因分析、塌方处理等方面进行了阐述，并对处理结果进行分析，探讨隧道塌方的综合防治要点。
关键词：隧道施工；塌方；注浆；监控量测
一、隧道地质概况
通省隧道系湖北省十房高速特长公路隧道，左线全长6900米，右线全长6874米，是十房高速公路的控制性工程。隧道区属构造剥蚀中山地貌区，多发于“V”型沟谷。隧道主要穿越地层为元古界武当群片岩，鳞片变晶结构，片状构造，地质构造复杂，区内基岩大都直接裸露。
二、塌方形成
第一次滑塌：通省隧道左线开挖至里程ZK110+395时，在清理危石过程中，左侧拱腰部位岩石突然爆出，形成一个长3m，高4m，深3.3m的孔洞，孔洞侧壁光滑有光泽，渗水较大。
第二次滑塌：通省隧道左线开挖至里程ZK110+399时，左侧拱腰部位滑塌，形成一个长2m，高3.3m，深2m的孔洞。该处孔洞的表现形式与里程ZK110+395处塌方大体一致。
第三次滑塌：通省隧道左线开挖至ZK110+407里程时，掌子面从左侧拱脚到拱顶整体滑塌，掌子面滑塌持续时间较长，直至塌方岩体初步稳定时，孔洞最高处距离隧道拱顶9m。施工单位在征得指挥部与设计方同意后，按照Z5+支护类型施工，拱架间距为60cm，拱顶孔洞预留注浆孔，计划分层注入混凝土将空洞填充密实。由于围岩破碎，掌子面连续滑塌，无法封闭，空洞顶虚碴不断从掌子面滑出来，拱顶孔洞不断增大，并最终在ZK110+396处地表形成直径15m深7m的陷坑。
陷坑形成后，洞内停止施工，滑塌洞碴固定未动，陷坑情况无发展；洞内渗水加剧，达到流水的程度。
三、分析原因
1、隧道开挖过程中，围岩发生突变，片岩中云母，锰，铁等矿物质含量大，岩层节理发育，岩面光滑，渗水严重，岩石遇水软化，极易滑塌。
2、施工中已经发生过两次塌方事件，施工单位没有对此引起足够的重视，没有及时改变施工工法。
3、施工单位在塌方形成后，没有有效的应急措施，不能第一时间对塌方做临时支撑，以至于塌方愈塌愈大，最终导致大范围垮塌，甚至地表塌陷。
四、处理方案
对于第一、二次塌方处理如下：
1、及时做好支护，初喷3～5cm厚混凝土，施工钢支撑、锚杆、钢筋网支护。
2、在塌方孔洞的侧壁设置锚杆，锚杆长6米，深入岩层3米，分层铺挂钢筋网，并将钢筋网焊接在锚杆尾端。
3、喷射混凝土，孔洞侧壁分层喷射混凝土。
4、布设监控量测控制点，做好监控量测工作。
对第三次塌方的处理如下：
1、洞内从里程ZK110+405开始采用HW150型钢，榀间距60cm紧贴初期支护面立架，拱脚处用HW150型钢施做横撑，使内撑拱架成环，以保证在拱架注浆加压后原有初期支护不变形，确保洞内工作人员的安全。
2、在ZK110+405～ZK110+415范围内，设置3m长φ42mm注浆小导管，按照50cm×50cm间距梅花形布置。注浆固结初期支护外3m范围内的虚碴，使虚碴形成圬工拱环，起到缓冲拱架的作用。锚杆布置范围为左侧拱脚至拱顶右偏4m。
具体操作方法为：注浆初期压力为0.5～1.0mpa，稳定时间30min。由于虚碴钻孔容易卡钻，先按照1m×1m间距梅花布置3m长φ42mm注浆小导管注浆，再进行加密布置，固结拱架3m范围内虚碴。
3、洞内加固完成后，用土方回填夯实，并将现场地势抬高，防止雨水大量进入。
4、布设监控量测点，做好监控量测工作。
五、结论及建议
根据ZK110+397收敛量测时间、周边位移关系曲线图中的时间—位移曲线可以看出，位移收敛随时间逐渐趋于稳定，表明ZK110+397里程的初期支护已基本稳定，由此可以判断ZK110+395和ZK110+397里程处的塌方处理方法合理，满足施工要求。
ZK110+397收敛量测时间、周边位移关系曲线图
通过施工现场塌方观察和ZK110+406收敛量测时间、周边位移关系曲线图可以看出，岩体塌落后的堆积土落在初期支护拱圈上以后，初期支护发生形变，随着注浆固结形成注浆拱圈，初期支护趋于稳定，处理结果符合要求。
ZK110+406收敛量测时间、周边位移关系曲线图
三处塌方体积虽然不同，但是ZK110+395和ZK110+397里程处的塌方处理及时，方法得当，没有给项目造成较大影响；而ZK110+405里程处塌方后，没有及时对其进行稳定性支护，造成后期ZK110+405～+415段大塌方，给施工安全、工程进度造成极大影响，同时也为项目带来巨大经济损失。
在隧道工程施工中，对隧道塌方应以预防为主，开挖前做好超前地质预报，通过预报结果及时调整开挖工法和支护参数，开挖中尽量减少对围岩的扰动，开挖后及时做初喷混凝土施工。如发生地质变化或开挖中岩体塌方，应首先确保施工安全，并在第一时间对塌方体进行处理，不要使塌方因长时间处于应力释放状态，导致大范围坍塌。塌方处理后应做好监控量测，待稳定后或位移突然变大时，要及时施做二衬。
随着我国建设和谐社会，工人的人身安全越来越受重视，工人也越来越避免高危险工作，这就要求需要加快我国公路隧道行业的施工技术水平和机械化施工进程，引进先进的施工工艺和施工机械，在隧道施工中就可以尽量避免塌方事件的发生，为保证公路隧道事业的健康发展和百年工程奠定基础。
参考文献
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[2] 李守巨，王永毅.岩土工程师实物手册[M].北京：机械工业出版社，2006.
[3]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.
论文作者:鲍宏伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/23
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