隧道大塌方處理方案的探討

張義民

摘 要：塌方是隧道施工中經(jīng)常遭遇的安全隱患，具有不可預(yù)見性和破壞性，處理塌方的方法也很多，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)具體情況，圍巖級別，巖層走向，穩(wěn)定情況等綜合因素，制定具體施工方案。文章從技術(shù)方案情況，討論隧道大塌方處理方法。

關(guān)鍵詞：塌方；原因分析；重要性

1 工程基本情況

哈布特蓋隧道是新建伊敏至伊爾施鐵路中長度最大的隧道，位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市境內(nèi)，穿越呼倫貝爾草原，全長185公里。

隧道全長3.4公里，大部分圍巖較好，部分地段圍巖破損，節(jié)理較發(fā)育，地下水豐富，施工難度較大。

2 塌方經(jīng)過

隧道進口施工至里程DK130+135時（埋深48m），左側(cè)出現(xiàn)傾向于線路方向的節(jié)理面，傾角45°～60°，圍巖為全風(fēng)化花崗巖，掌子面和左側(cè)拱墻開始出現(xiàn)坍塌，現(xiàn)場立即噴射混凝土進行封閉，但圍巖持續(xù)坍塌，不能達(dá)到封閉效果。

經(jīng)駐現(xiàn)場查看、評估決定立即對未塌方段進行加固，即對DK130+125～DK130+122段按照50cm間距支立鋼架，噴射混凝土進行鎖口，控制塌方范圍進一步擴大。另外繼續(xù)觀察塌方區(qū)發(fā)展情況，待塌方基本穩(wěn)定后再進行處理，隧道塌方持續(xù)至第二天上午8點將整個洞口堵死，塌方體堆積至DK130+120，預(yù)計塌方3000方以上，詳見圖1。

3 塌方原因分析

3.1 開挖完成后發(fā)現(xiàn)圍巖從DK130+132開始由弱風(fēng)化花崗巖（Ⅲ級）突變?yōu)槿L(fēng)化花崗巖，屬于花崗巖不均勻球狀風(fēng)化帶，無自穩(wěn)能力。

3.2 圍巖節(jié)理面的突變：洞室左側(cè)圍巖有兩組節(jié)理面，一組節(jié)理面傾向于線路，傾角45～60°（順層），另一組節(jié)理面垂于線路，造成巖體破碎，應(yīng)力釋放后突然失穩(wěn)。

3.3 巖體內(nèi)地下水含量增大，雖無地下水滲漏，但節(jié)理面處填充物已接近飽和。

3.4 隨著塌方規(guī)模的不斷擴大，造成洞室左右兩側(cè)及前后強風(fēng)化巖或弱風(fēng)化巖體相繼失穩(wěn)。

4 塌方處理方案

4.1 方案介紹

經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)、經(jīng)濟分析，考慮了三個處理方案，分別為：（1）小導(dǎo)管注漿方案。（2）超前管棚方案。（3）地表注漿結(jié)合洞內(nèi)注漿方案。

4.1.1 小導(dǎo)管注漿方案

（1）首先對塌空區(qū)后方進行加固處理：在DK130+125～DK130+122段架立剛架，噴射混凝土加強支護；根據(jù)塌方情況分析，樁號DK130+115～DK130+125段輪廓外圍巖已經(jīng)擾動或坍塌，對此段處理措施為：沿隧道徑向采用Ф42小導(dǎo)管注漿，長度3.5m，小導(dǎo)管間距50×50cm，梅花型布置。

（2）將塌方堆積體表面噴射混凝土10cm進行封閉，防止對塌方體注漿時跑漿；然后對塌方體進行注漿固結(jié)，注漿采用Ф42小導(dǎo)管進行循環(huán)注漿，每循環(huán)注漿長度不小于5m，分4次完成，間距50～80cm梅花型布置，沿隧道輪廓周邊小導(dǎo)管間距30cm，長度不小于3m，并且外插角盡量大（兼作第一循環(huán)超前小導(dǎo)管）。漿液采用水泥、水玻璃雙液漿。

（3）漿液達(dá)到一定強度后重新開挖，按Ⅴ級巖開挖，先施工超前支護，注漿采用Ф42雙排超前小導(dǎo)管注漿，小導(dǎo)管長度3m，間距30cm，小導(dǎo)管搭接長度不小于1m，開挖采用人工配合機械進行短臺階開挖，開挖后立即進行噴錨支護，并安設(shè)鋼架。鋼架采用150×150H型鋼，間距50cm，鋼架之間采用Ф22的鋼筋縱向連接，連接筋間距50cm。開挖支護完成一段后立即沿隧道徑向注漿，徑向小導(dǎo)管長度3.5m，間距50×50cm梅花型布置。

（4）隧道開挖至樁號DK130+135后，往大里程方向加固長度通過超前地質(zhì)鉆孔確定。為確保下一步施工安全，防止隧道二次塌方，減輕對結(jié)構(gòu)的壓力，待隧道安全穿過塌方段后，在拱頂鉆孔對塌空區(qū)回填輕型泡沫材料，回填必須密實。

（5）塌方段處理結(jié)束后，仍按Ⅴ級圍巖施工，并盡快進行地質(zhì)預(yù)報，探明地質(zhì)變化范圍，直至圍巖變?yōu)棰蠹墳橹埂?/p>

（6）塌方處理結(jié)束后，盡快施做二次襯砌，二次襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，參考圖號“兩伊施隧（參1）-32”。

4.1.2 超前大管棚方案

（1）從塌方區(qū)后方即未受塌方影響，圍巖穩(wěn)定性較好的地方對隧道斷面擴挖，長10m，高0.8m形成管棚工作室，并且進行錨噴混凝土加固。主要作用是保證施工超前大管棚時，管棚不能侵限。

（2）管棚沿隧道輪廓線以外35cm布設(shè)，管棚中心間距40cm，管棚長度40m，共布設(shè)約50根，總長2000m。管棚采用Ф108無縫鋼管，管棚分節(jié)長度3m，兩節(jié)管棚之間設(shè)聯(lián)接管，扣絲聯(lián)接。管棚施工采用地質(zhì)鋼套管機，安裝完成后灌注M30水泥砂漿。

（3）漿液達(dá)到一定強度后進行開挖，開挖采用短進尺臺階開挖，開挖后立即進行噴錨支護，并安設(shè)鋼架，鋼架采用150×150H型鋼，間距50cm，鋼架之間采用Ф22的鋼筋縱向連接，連接筋間距50cm。

（4）待隧道安全穿過塌方段后，在拱頂鉆孔對塌空區(qū)回填輕型材料，回填必須密實。

4.1.3 地表注漿結(jié)合洞內(nèi)注漿方案

（1）地表注漿范圍DK130+115～DK130+145，注漿寬度隧道中線兩側(cè)各20m。鉆孔深度線路輪廓以外要鉆至隧底部位，輪廓線以內(nèi)鉆至輪廓線30cm以外。隧頂塌方段正好位于山頂部位，埋深約48m。因此平均鉆孔深度約50多米。

（2）鉆孔鉆機采用地質(zhì)鉆機，注漿孔采用1m×1m梅花型布置，注漿采用Ф78鋼管灌注M30水泥漿。

（3）注漿達(dá)到一定強度后進行開挖，開挖采用臺階法開挖短進尺，開挖后立即進行噴錨支護，并安設(shè)鋼架，鋼架采用150×150H型鋼，間距50cm，鋼架之間采用Ф22的鋼筋縱向連接，連接筋間距50cm。

4.2 方案比較

綜合以上，經(jīng)專家論證，小導(dǎo)管注漿所需材料、機具均能滿足要求，現(xiàn)場操作工人熟悉工藝，容易保證施工質(zhì)量，且施工速度快，資金投入小，較能保證施工安全。因此決定采用小導(dǎo)管注漿方案。

4.3 施工關(guān)鍵技術(shù)及安全保障措施

4.3.1 注漿壓力控制：注漿壓力以孔口壓力表顯示的值為準(zhǔn)。通過注漿泵控制調(diào)節(jié)。當(dāng)管路阻力≤0.2MPa時，可略去阻力損失，而由泵壓來監(jiān)控。根據(jù)泵壓與油壓的關(guān)系設(shè)定油壓值，確保注漿過程安全方便。

4.3.2 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在正常情況下，采用定壓注漿。當(dāng)注漿壓力達(dá)到或接近設(shè)計終壓值時，結(jié)束注漿。而當(dāng)注漿壓力接近或達(dá)到設(shè)計終壓的80%，如出現(xiàn)圈套的漏漿，經(jīng)間歇注漿后，也可結(jié)束注漿。

4.3.3 注漿檢測：（1）注漿終凝后，進行二次注漿，檢查吸漿率，如果沒有明顯吸漿，證明注漿已經(jīng)密實。（2）取芯檢測凝結(jié)情況及凝結(jié)強度。

4.4 對于漿液材料的選用說明

選用水泥、水玻璃雙液漿可以為處理塌方贏得時間；同時雙液漿的良好的滲透性，能提高塌方松散體結(jié)石率，降低處理難度及風(fēng)險。

因處理及時、方案科學(xué)可行，該坍方區(qū)域很快處理完畢，確保了施工安全，保證了工期，經(jīng)現(xiàn)場檢測，處理結(jié)果滿足質(zhì)量和安全要求。