维普资讯 http://www.cqvip.com ・５８・ 北 方 交 通 ２ｏｏ６ 浅谈隧道施工塌方与处理 蔡明珠 （辽宁驰通公路工程监理事务所，沈阳１１０００５） 摘要阐述了隧道施工过程中塌方进行有效处理。 关键词隧道塌方预防 随着国民经济的不断发展，公路客货运的飞快 （６）地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用，加 增长，公路修建等级也逐步提高，在山岭地区修建的 剧岩体的失稳和塌方。 隧道也越来越多，在隧道施工中，经常会出现塌方现 （７）围岩比较差、断层或节理面呈楔型状态，构 象。隧道的塌方，不仅影响工程进度和施工期间及 成不利组合，在内应力或地下水的作用下，产生突然 使用期间的安全，更直接影响到隧道的投资费用，如 塌方，这种塌方是最不易观察和发现的，也是比较危 何减少隧道塌方，是施工和设计人员共同关心的问 险的。 题。 １．２施工方法和措施不当 抚顺（南杂木）至沈阳高速公路修建的铁背山２ （１）地质勘察不准，而施工人员经验又不丰富， ＃隧道，左右各长６４０ｍ，由中铁十三局集团有限公司 在不良地段没有做好钻探工作，施工不认真引起塌 承建，该隧道地质状况比较复杂，开挖中有Ｉ类、Ⅱ 方。 类、Ⅲ类围岩，穿越断裂带较大的有六条均呈压扭 （２）施工方法选择不当或工序间安排不合理， 性，对隧道有明显的破坏作用，另外还有两段不良地 各工序拉得较长，一但暴露时间过久，引起围岩松 质地段。施工难度较大，施工中由于加强了施工控 动、风化、招致塌方的发生。 制，采用了一些辅助措施，使塌方有所减少，通过实 （３）喷锚不及时或喷射混凝土质善、厚度不符 践证明，施工中有些塌方是可以预防的，隧道施工人 合要求，锚杆没有达到设计要求的数量及间距。锚 员如果了解和掌握了塌方的原因，塌方前的征兆，提 杆的拉拔力不满足设计要求。 前采取果断措施，就会避免有些塌方的产生。 （４）采用钢支撑时，支撑架设质量欠佳，支撑与 １发生塌方的原因 围岩不密贴，两者间的空隙填塞不密实或联接不牢 １．１地质因素 固，不能满足围岩压力所需要求。 （１）地壳在构造运动的作用下，薄层岩体形成 （５）爆破作业不当，用药量过多。 小褶曲，错动发育地段，隧道施工从此处通过，常发 （６）处理危岩措施不当，引起危岩坠落，牵动岩 生塌方。 。 层坍塌。 ， （２）隧道穿过断层及其破碎带，一经开挖，潜在 从以上原因可以看出，地质因素是坍塌产生的 应力释放，承压快，围岩失稳而塌方。 决定因素，加强施工地质工作是避免和防止塌方事 （３）通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间 故的根本手段，加强地质预报、不断总结经验，就可 无胶结或胶结差，开挖后引起塌方。 以避免一些塌方的产生。 （４）隧道穿过浅埋或隧道进出ＩＺｌ附近，围岩自 ２塌方前兆 稳能力差或受偏压影响，开挖中引起坍塌。 大部分掌子面出现塌方前都有一些前兆．作为 （５）岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地 隧道施工人员了解和掌握塌方前兆很有必要，一般 下水的作用下，软弱面的强度大大降低，因而发生塌 前兆是： 方。 （１）量测信息所反应的变形速度或数值超过充 维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ２期 许值。 蔡明珠：浅谈隧道施工塌方与处理 料采用水泥浆。 ・５９・ （２）已喷射的混凝土产生纵横向的裂纹或龟 裂。 （２）对２０２边坡表面挂‘ｐ８钢筋网后喷射混凝 土，钢筋网间距为２５ｃｍ×２５ｃｍ。喷射混凝土强度为 Ｃ２０，厚度为１５ｅｒａ。 （３）为减少偏压，对洞口的左侧进行填土来平 （３）在坑项或坑壁发现不断掉土块，小石块或 构件支撑间隙不断漏出砂、石屑。 （４）岩层层理、节理缝或裂隙变大、张开。 （５）支撑粱、柱变形或折断，楔子压偏、压劈，填 衡右上部的土压力。减少了偏压现象，保证２０２线边 坡稳定。 塞木弯曲折断，扒钉受力变形、木支撑发出破裂声 等。 （６）坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑。 （７）掌子面涌水较大，根据经验一般掌子面漏 水量在１００Ｉｌｍｉｎ时，可作为稳定和坍塌的判断基 准。在５００Ｌ／ｒａｉｎ以上时，一般都会出现坍塌。 ３稳定围岩、预防塌方 一座隧道在开挖前，施工技术人员首先要对隧 道的设计及地质情况进行分析，确定合理的开挖方 案，根据投入的设备、人员及施工经验情况，确定可 能会发生的围岩变形，失稳所要采取的措施。开挖 开始时，首先要进行的是开挖洞口段工程及浅埋段 施工，这一段是施工时最困难时期，中短隧道从一侧 进洞开挖在出洞时也同等重要。２００４—２００６年修 建的公路铁背山２｝｝隧道，在控制围岩失稳、预防塌 方方面采取了一些辅助施工方法，取得了较好的效 果。 在铁背山２＃隧道南杂木端洞口段，范围ＹＫＩＩ＋ ３２５一ＹＫ１１＋４００及ＺＫ１１＋３１９一ＺＫ１１＋４ｏ６两段 面积约１．７万平方米，由２０２国道隧道挖方回填堆 积而成的松散体，主要成分为混合岩块石，粒径２００ ￣６００ｒａｍ，含量约为８０％，充填有混合岩及角砾，松 散、脚踩既滑塌，个别地方还有松散堆积粘土。隧道 从２０２线边坡中部穿过，洞顶距国道路面高差约为 １０ｍ，国道在该处为小于１５０ｍ平曲线，隧道和国道 交角为４ｏ。斜交，在开挖该段时，为了确保２０２国道 正常通车，防止出现塌方、滑坡等事故，施工单位结 合自身的技术水平、施工经验、机械设备状况，因地 制宜采用了如下一些辅助施工方法（以左侧洞口为 例）。 （１）对２０２国道边坡进行加固，采用 Ｏ×５ｍ 的热轧钢管，钢管前端制成尖锥状，管壁四周钻 ８ｍｍ间距２０ｍｍ的压浆孔，钢管末端１．５ｍ位置不 钻孔，尾端加焊‘Ｐ６管箍，打入路基边坡进行注浆， 注浆压力为０．５—１．０ＭＰａ，钻孔间距洞口附近采用 ｌｍ×ｌｍ，较远处为１．５ｍ×１．５ｍ，布置形式为梅花 形，注浆范围洞身左侧约５０ｍ，右侧为３５ｍ，注浆材 （４）在２０２线路基顶面两侧路肩位置打导管进 行注浆。 （５）选用合理的开挖方案，在浅挖段开挖进尺 前，首先进行超前支护，标定钻孔位置，采用手持式 凿岩机钻孔，横向相邻两孔间距不大于３０ｃｍ，外插 角度为５。左右，钻孔完毕后打入外径５ｃｍ小导管， 管长５ｍ，纵向水平投影搭接长度不小于１ｍ，开挖方 法选择短台阶法开挖，本着短进尺、弱爆破、强支护、 勤观察的原则进行，短进尺开挖针对围岩实际情况。 每次进尺０．５—１．０ｍ进行开挖，弱爆破施工采用控 制用药量，一次爆破到位。能用机械开挖的松散围 岩，用机械或人工开挖，成型一段立即进行支护，待 支护形成一定强度后再进行开挖，距出洞１０ｍ左右 时。上台阶开挖采用保留核心土环形开挖，减少悬空 跨度，边开挖边支护，总之浅埋段采用了喷、锚、网、 拱架相结合，形成了强支护受力体系，保证了施工中 没有出现较大塌方，也保证了２０２国道安全使用，更 保障了铁背山隧道今后的长久安全使用。 （６）地表下沉量测，隧道在开挖浅埋段时，施工 单位对２０２线地面进行了地表下沉（滑移）量测和 观察，对下沉产生的裂缝进行了处理，根据开裂下沉 情况，反馈给施工人员及时采取加固措施。 ２０２国道边坡和路肩注浆后，从隧道开挖的周 边围岩和掌子面观察分析看，松散碎石注浆后，虽然 水泥浆用量较大，但注浆效果比较好，碎石之间通过 水泥浆的连结，形成了整体，具备了围岩的自稳能 力，部分黄粘土地段，由于注浆压力偏小，水泥浆没 有扩散，仅包在钢管外侧，形成直径１５ｅｒａ的水泥 柱，未起到加固围岩的作用，所以对黄土地段，要达 到围岩稳定，采取的措施应用其他方法如钢插板法， 也可采用周边短孔劈裂注浆法，来达到开挖面周边 形成一定厚度的固结围岩，使之形成一个薄壳，提高 围岩的整体性，防止塌方的出现，也起到堵截地下水 的作用。 ４铁背山隧道塌方的处理方法实例 铁背山隧道在开挖左线Ｋ１１＋５９０（掌子面） 时，后边Ｋ１１＋５９３～Ｋ１１＋６１５段由于岩层破碎，风 维普资讯 http://www.cqvip.com ・６Ｏ・ 北 方 交 通 化严重，节理裂隙发育并成不利组合（三角形），喷射 （４）立１６＃Ｉ字钢拱架，钢拱架间距１ｍ。 的混凝土及锚杆还没有达到一定的强度，突然发生了 （５）安装钢支撑（１６＃Ｉ字钢）及钢筋网，钢支撑 小范围塌方，塌方位置在拱顶左侧（去南杂木方向）， 一端焊在工字钢上，另一端直接顶在岩面上，支撑塌 长２２ｍ。最深处为２．６７ｍ，塌方体积２６１ｍ ，塌方后施 方体岩面，安装间距１ ｍ。 工单位与上级有关单位和设计人员及时取得了联系， （６）在塌方处安装中空注浆锚杆，间距１．２ｍ， 经过研究采用了如下处理方案：（见图１）。 长度３—４ｍ。 ＫＩ ｌ－ＷｏＯ２－ＫＩ １＋５９３断面 （７）左侧围岩挂网喷射到３．７ｍ高达到要求后， 右侧喷到拱顶，其他部位因超挖太多，喷射２０ｃｍ，中 间预留天窗尺寸为１ｍ×ｌｍ。 （８）二次衬砌按Ｉ类围岩设计强度和厚度施工， 厚５０ｃｍ。 （９）二衬在强度达到８０％以上后进行拱顶回 填。 （１Ｏ）回填采用轻质材料（煤渣）从预留天窗回 Ｋｌ１＋６１２．５＂－／ＫＩＩ＋６０２断面 填，回填密实后采用二衬背后注浆。 （１１）最后进行封闭窗口，封闭窗口保证防水板 的焊接要求，确保防水质量。 ５结束语 （１）隧道塌方将会给施工带来很大困难和经济 损失，因此需在施工前考虑各种因素，采取必要的预 防措施。 （２）严格规范施工，采取“短进尺、弱爆破、强支 圈１ 护、早衬砌、勤量测”的施工方法，制定出切实可行 （Ｉ）原设计采用Ｓ３支护形式，改用了ｓ１围岩 的施工方案和安全防护措施。 处理形式，先将右侧边墙及拱部围岩扩大到Ｓ１围岩 （３）塌方一旦出现应马上处理，分析情况，找到 断面，用机械和人工开挖。 原因后应对未塌方段进行加固处理，防止继续发展。 （２）对全断面及塌方位置围岩初喷混凝土。 （４）塌方洞穴较大及时采用型钢拱架强支护， （３）在塌方段附近，增加锚杆数量，用 ５中空 注水泥浆进行背后压浆使衬砌背后与围岩密实。 注浆锚杆，防止塌方扩大。 Ｓｉｍｐｌｙ Ｔａｌｋｉｎｇ ａｂｏｕｔ Ｔｕｎｎｅｌ Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｉｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｌｕｃｉｄａｔｅｓ ｖａｌｉｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｔｕｎｎｅｌ Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ
