摘要：介绍某高速公路隧道地下水丰富大孤石塌方情况及处理方法，得出隧道施工中地下水丰富段易发生塌方的岩层地貌、塌方时处理时机与支护方法。可为今后公路隧道施工处理类似工程情况提供参考。
关键字：公路隧道；塌方处理；锚喷支护；地下水
一、工程概况
某高速公路隧道设计为双向四车道分离式隧道，全长1751米，属于中长分离式隧道。隧道建筑限界净宽11.00米，净高为5.00米，隧道最大埋深为277.3米。隧道围岩主要为粉砂质页岩区，以薄～中厚层状构造为主，裂隙以风化裂隙为主，发育密度大，呈破碎状结构，年平均降水量1470mm，属聚水导水破碎带。
二、塌方概况
该高速路隧道进口段左线开挖到ZK30+492时（开挖进尺657米），在出渣过程中，出现掉块现象，局部裂隙渗水丰富,掌子面正中间呈涌状水渗出，瞬间拱顶掉块加剧出现塌方，两榀已经做好初支的拱架瞬间被压垮。塌方段桩号为ZK30+490～ZK30+498，塌方段纵向长度为8米，环向弧形宽度为9米，最高处约7.5米。塌方现场见图1。
图1 隧道塌方现场
三、塌方原因分析
该塌方段埋深为195.2米，掌子面岩层主要为中风化粉砂质页岩，夹砂岩，呈大孤石状，内由泥土填充，裂隙发育密集，地下水丰富。设计围岩为Ⅳ级，围岩与围岩之间无张力，自稳能力极差，拱顶及左侧围岩都是由断层及大孤石夹泥填充。开挖时采用上下台阶法，开挖进尺为2.0米左右，且未预留核心土。隧道开挖后受爆破振动影响，突遇涌状水冲刷孤石与泥土从而造成掌子面瞬间塌方。
四、塌方处理
塌方处理总体思路为先加固后处理，先护后挖、确保施工安全。为了确保安全，防止掌子面二次塌方，现场立刻安排回填洞渣与初喷相结合封闭掌子面，由于掌子面水量大，回填时必须预埋导水管将地下水排出至洞外。具体步骤为：（排水）回填洞渣
预埋导水管
初喷封闭掌子面
上台阶注浆
施作超前环形逐榀开挖
施作仰拱封闭成环
C20砼回填拱顶塌腔
施作二衬。
1.塌方处理概况
该塌方发生后，塌腔内陆续有掉块现象，为确保安全，立即组织人员与设备运送洞渣至掌子面进行洞渣反压，反压后立即初喷封闭掌子面，随即进行全断面注浆加固围岩，同时加强洞内排水。初期支护加强并采用小导管超前注浆，处理历时9天，初期支护施工顺利通过塌方段。
1.1塌方段排水措施
掌子面塌方后立即组织人员加工Φ114镀锌消防专用管，采用潜水泵（上台阶4台，下台阶5台）直接一次性抽至已经加工好的集水箱中，集水箱采用1cm厚钢板加工焊接而成（长2.5m×高1.6米×宽2.0米），采用高压水泵与Φ114镀锌钢管相接抽运至洞外，同时采用砼罐车配合抽水运送至洞外排水沟，上台阶开挖导水坑加强排水能力至下台阶，以防掌子面被水浸泡。
图2 断面注浆示意图
图3 监控点布置图
1.2塌方堆积体洞渣反压及注浆处理措施
塌方发生后立即组织机械设备运送洞渣至掌子面，反压洞渣封闭整个掌子面，以防止掌子面突涌（反压至掌子面涌水口时预埋Φ100mm的导水钢管，将掌子面水流引出反压的洞渣外）。洞渣反压回填完毕后立即使用C25砼速喷封闭整个断面，待喷射砼终凝后及时进行整个上台阶注浆。注浆采用Φ42无缝钢管间距为1.0×1.0米，梅花型布置，长度为6.0米、4.0米、2.0米交叉布置，外插角宜取5～25°，注浆材料为水泥浆，取0.6:1～3:1（重量比），注浆压力为0.5～1.0Mpa。注浆顺序先施作短孔，再施作长孔，最后施作检查孔，见图2。按“由外到里，从上往下”原则进行施工，按“有水孔到无水孔”顺序施作，如图2所示。压浆完后待水泥浆有一定的强度后，配合锚喷支护遵循暗挖隧道施工“十八字”方针，即管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，勤测量，采用环形开挖法逐榀开挖支护。
1.3塌方初支加强措施
从桩号ZK30+490起，初期支护按照S5-A衬砌类型式施工初支，拱顶135°范围内超前小导管采用Φ42无缝钢管，长4.5m，环向间距30cm，纵向间距2.0m，外插角10～15°。每榀拱架安装I20b型钢拱架，间距为50cm，锁脚锚杆上台阶每榀为8根，长度为4.0米的Φ42无缝钢管，拱架之间采用Φ25螺纹钢按间距50cm连接。挂设双层间距为15cm×15cm的Φ8钢筋网，喷射厚度为24cm厚C25砼，预留变形量增加至20cm。在施工洞内初支过程中预埋泵送砼管3m与6m各一根，同时预埋深度为1m、1.5m、2.5m、4.0m、6.0米检查管各一根。
1.4塌方段二次衬砌加强及塌腔回填措施
塌方段及过塌方段10m的仰拱底部均布设初支与钢筋，采用I20b拱架与初支拱架连接成环，钢筋采用Φ22mm螺纹钢纵向间距20cm。仰拱内预埋Φ100mmHDPE双壁打孔波纹管，纵向间距为5m/道。仰拱封闭成环后根据检查管的深度逐次泵送回填C20砼填满塌腔。二衬防排水采用复合式衬砌，土工布及防水板搭接长度增加至15cm，环向排水采用Φ50单壁打孔波纹管5m/道，每道预埋2根与横向排水管相接。二衬钢筋采用Φ22mm螺纹钢，搭接长度为1.0m,纵向20cm,混凝土标号为C30防水。
2.塌方处理过程中施工监测
塌方处理过程中必须加密加强对隧道围岩的监控，塌方段监控点为纵向3m布设一处，环向每处5个点如图3。处理过程中现场随时都安排两个安全员轮流进行安全观测，及地下水变化，重点对塌腔内是否还有塌方及施作完成的初支进行连续观察，观察是否开裂。同时现场配有全站仪在二衬未施作完成前均应进行每天3次观测监控，以监测初期支护的拱顶沉降及周边收敛动态变化。
3.处理效果
该塌方段处理完成后，掌子面继续掘进，由于地下水仍然较丰富，因此后续开挖排水仍是重点。经过后续施工监测观测，塌方段拱顶下沉最大仅仅22mm，周边收敛最大为12.42mm，初期支护均无开裂，二衬也无渗水出现，安全的通过塌方段完成了施工，为后续隧道正常施工做出有力的保障。这充分说明塌方段处理取得了良好的效果，采取的方法是安全切实可行的。
五、结论
①隧道有塌方征兆应优先安排人员撤离，保证施工人员的安全。并尽快封闭塌方掌子面，做好塌方后方隧道加固措施，防止塌方向后延伸造成更大的损失。
②塌方时应遵循“先封闭，再加固，后处理”的原则，采用小导管注浆配合锚喷加强支护是能安全成功顺利的通过塌方段。
③塌方段通过后应及时施作仰拱封闭成环，塌腔回填砼时应在仰拱封闭后进行，这样对拱顶沉降有很好的控制。处理过程中及二衬施工前均应对塌方段加强监控量测。塌腔回填完后应尽早进行二衬施工。
参考文献
[1]公路隧道施工技术规范，JTGF60—2009
论文作者:王四霁
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/18
标签：隧道论文; 围岩论文; 拱顶论文; 间距论文; 地下水论文; 注浆论文; 纵向论文; 《基层建设》2018年第32期论文;