摘要：在多种因素的影响下，隧道塌方现象在隧道施工中时有发生，严重影响工程的施工安全与质量，本文以狮子坪1号隧道左洞施工中的坍塌事件为背景，分析其塌方形成的原因，并提出针对性的处理方案，该处理方案安全可靠，也取得预期效果，对类似隧道塌方处理有一定的借鉴和指导作用。
关键词：隧道塌方；原因分析；处理方案
一、工程概况
狮子坪1号隧道是洛栾高速公路嵩县至栾川段的第一长隧道，位于洛阳市栾川县潭头镇狮子沟附近，该分离式隧道总体走向呈南北展布，最大埋深约为275米，其中：左线起讫桩号为：L4K101+346～L4K103+700，长2354米；右线起讫桩号为：K101+328～K103+720，长2392米。
二、塌方基本情况
该分离式隧道左洞在L4K102+960处施工时，L4K102+961～L4K102+967段（埋深约258米）拱顶发生塌方，此处位于该洞的紧急停车带处，其断面尺寸比洞身正常段宽2.75m、高0.57m。为了保证隧道提前贯通，该处紧急停车带采用洞身正常段开挖通过，等待隧道贯通以后拆除前期已安装好的拱架，然后进行应急停车道处加宽段的二次扩挖。二次扩挖施工时，施工人员拆除2榀拱架后发生了拱顶坍塌，初次塌方量约200m3，砸毁拱架3榀。随后在对塌方面喷射砼时发生二次坍塌，塌腔又迅速扩大且砸毁拱架2榀，塌腔高5～18m，纵长约6m，宽7～10m，呈三角状。同时靠近大里程方向有两榀拱架变形较大且已喷射砼表面产生裂纹。
三、塌方原因分析
该分离式隧道属于秦岭余脉之伏牛山区，在地理位置上地处华北地台南缘与秦岭褶皱系北侧衔接部位。历史上经历了多次地质构造运动，造就了该隧道的岩体以褶皱构造为主，且节理裂隙较发育，洞体围岩多为中风化英安岩，局部岩体裂隙中有地下水赋存。其塌方主要原因是：
1、工程地质原因：隧道塌方部位在设计上虽地处Ⅲ级围岩，但实际围岩是：拱顶为破碎状安山岩，岩石强度较低，用手即可掰断，整体性较差；左右侧拱腰至边墙为层状英安岩，节理裂隙发育，分层明显，层面有滑腻感，局部为泥状；塌方是二次开挖时的扰动和左右洞相互施工的影响下，造成围岩失稳。
2、施工方面原因：该隧道塌方段位于紧急停车带处，在二次开挖过程中未对未对初期支护做任何加固措施，直接拆除原受力钢拱架支护后进行重新支护，使围岩的稳定性造成较大扰动，从而造成拱顶塌方，这是塌方的主要原因。
3、塌方处理措施不当：该隧道第一次塌方后，仅是采取先对隧道塌方面进行喷射砼，然后利用二衬台车模筑一层并预留注浆孔向塌空区注浆的方法。在对塌方面喷射砼的过程中再次发生塌方，万幸之处是没有造成人员伤亡，实践证明此处理措施不当。
四、塌方处理方案和方法
根据该隧道塌方情况和塌方原因的分析，处理方案应按○1把塌方段两端临时封堵；○2待围岩相对稳定后，强支护处理坍塌段；○3适当加强支护过渡段及塌方段的“三阶段”处理原则。具体处理措施如下：
1、临时加固（L4K102+951～L4K102+980.8段）
塌方段临时封堵完成后，在已施工完成的小里程初期支护表面，每榀拱架的中间部位临时增加一榀工18钢拱架，纵向间距1m，临时钢拱架与已施工的初期支护不密贴之处采用垫块填塞密实，临时钢拱架纵向之间采用直径22mm的HRB335钢筋连接，纵向连接钢筋环距1m，拱架脚部坐落在稳定的基岩或基础之上加锁脚锚管稳固，最后在施工该段落下一道工序时分段逐榀拆除临时钢拱架。
2、塌方段处治（L4K102+961～L4K102+967段）
隧道在塌方处两端临时填埋封堵及临时加固后对塌方处作如下处理：
○1采用长15米，壁厚6mm，直径108mm的管棚，环向布置间距30cm，管棚管体预留直径8mm的注浆孔，在小里程位置拱部120°范围内设置一排；在局部施工管棚困难处，采用直径75mm的自进式注浆锚杆进行补充或多根替代。
○2拱顶120°范围内，采用壁厚4mm，直径50mm的超前小导管注浆加固，外插角采用30°和60°双排布置，长度3.5m，环向间距30cm，与管棚环向交叉布置，纵向间距2m。
○3管棚及超前导管均采用水泥单浆液，水泥浆水灰比W/C=1.0，水泥采用P·O·42.5普通硅酸盐水泥；结束注浆控制标准为：全部注浆量达所加固塌落体范围体积的30%即终止注浆。
○4加固完成后，待临时支护稳定后重新开挖临时填埋区，采用环形预留核心土法开挖，逐榀分段开挖；扩挖施工前，超前支护必须按设计要求施作：扩挖时逐榀分段开挖；严格控制爆破效应，采用小炮爆破，严禁放大炮；边角扩挖处，以机械开挖及人工风钻开挖为主。
图1 隧道断面示意图
图2 塌方处理示意图
3、塌方段及过渡段的个别施工参数调整（L4K102+951～L4K102+980.8段）
初期支护的钢拱架由原设计的工18钢架调整为工20a，纵向间距原设计100cm调整为50cm。二衬的环向钢筋（包括仰拱）由原设计的HRB335直径22mm的螺纹钢调整为HRB335直径25mm的螺纹钢，其他施工参数均维持原设计保持不变。
4、施工过程中的监控量测及塌方处理结果
施工过程中认真做好各项施工监测，详细记录数据，根据对监测数据的分析和判断，对围岩及支护体系的稳定状态进行判断和预测，以便及时采取措施来确保围岩和结构的稳定，确保施工安全。在该段塌方处理完成后，通过一个月的监测，拱顶下沉最大下沉量为23mm，周边位移最大值为15mm，均在允许范围内，故表明该处理方案得当，所采取的措施效果明显。
图3 监控量测时态图
五、结束语
隧道塌方处理是隧道施工必不可缺少的一项内容，由于塌方情况和原因不同各种处理方案不尽相同，但是总的处理思路一致。首先，是考虑施工人员的安全性，塌方发生后应及时对塌方段落进行封堵，对塌方区形成合围，防止塌方事态恶化。其次，是及时制定有效地处理方案，并采取有效措施防止二次塌方。最后，塌方的处理必须遵循“短进尺、弱开挖、强支护、早封闭、勤量测”的处理原则。
从此次塌方处理结果来看，本次的处理方案是安全可靠的，对类似塌方处理具有一定的借鉴和指导作用。
参考文献：
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[3]JTDGF60-2009；公路隧道施工技术规范[S].
论文作者:李超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：隧道论文; 围岩论文; 拱顶论文; 直径论文; 方案论文; 原因论文; 间距论文; 《基层建设》2019年第19期论文;