隧道突发塌方的处理过程

隧道突发塌方的处理过程

1．工程基本概况

1.1隧道概况

**隧道位于安徽省境内，起讫里程为DK**，隧道设单面上坡，坡度1.2%，隧道坡长746m。

1.2工程地质与水文地质

1.2.1地形地貌

**隧道位于长江冲积平原丘陵地段，该地段所在地区地貌主要为剥蚀丘陵、岗地、河流一级阶地及冲积平原。丘陵地形起伏较大，自然坡度大多在15o~30o之间，地面标高20~200m，植被发育，树木茂盛；丘间谷地一般呈狭长状，但地形较平坦，谷地区一般宽50~200m，两侧谷坡陡缓不一，其地面标高一般为8~20m；岗地零星分布，地形略有起伏，自然坡度15o左右，其地面标高12~60m；坳谷地形平坦，地面标高8~20m左右。

1.2.2地层岩性

（1）1 Q2fgl ：粉质粘土，硬塑，褐黄色，棕红色。

（2）2 Q2fgl ：含砾粉质粘土，硬塑，褐黄色，棕红色，碎石主要成分为砂岩。

（2）1 Q2fgl ：粉质粘土，硬塑，灰白，灰绿。

（2）3 Q2fgl ：粗圆砾土，灰白~灰褐色，中密~密实，局部含卵漂石。

（3）1T[3]h：粉砂岩，全风化（W[4]）紫红色~灰黄色。

（3）2T[3]h：粉砂岩，强全风化（W[3]）紫红色，节理裂隙发育。

（3）3T[3]h：粉砂岩，弱全风化（W[2]）紫红色，节理裂隙发育。

（4）1J[3]c：石英二长斑岩，全风化（W[4]），灰白色，节理裂隙发育。

（4）2J[3]c：石英二长斑岩，弱风化（W[3]），浅灰色，节理裂隙发育。

（4）3J[3]c：石英二长斑岩，弱风化（W[2]），灰白色，深灰色，节理裂隙发育。

1.2.3水文地质

地表水不发育，地下水主要为孔隙水和基岩裂隙水，水位埋深3.5~10m。地下水主要赋于(1)2、(2)3层中，隧道洞身位于地下水位以下，受地下水的影响，粉质粘土和全风化层易变形，向洞室临空面挤出，粗圆砾土（夹有漂石）组成的岩石很不稳定，易渗漏，容易造成围岩内细粒的大量流失，极易发生坍塌，引起洞壁失稳、冒顶和地表沉陷。

1.3 隧道施工方案与施工方法

1.3.1 初始设计方案

**隧道进口端洞口Ⅴ级围岩浅埋段里程DK139+970~DK140+005，共计35m采用明挖法施工，其中预留17m的斜切式洞门长度，施作18m的明洞。出口端浅埋段里程DK140+638~DK140+716，共计78m 采用明挖发施工，其中预留17m的斜切式洞门长度，施作61m的明洞。明洞段临时边坡初始设计坡度为1:0.75。

隧道开挖采用新奥法施工原理进行开挖，洞身Ⅴ级围岩初步设计采用三台阶临时仰拱法。开挖时采用多功能作业台架配凿岩机钻眼。软弱围岩段采用机械配合人工开挖、人工持风镐开挖及微震爆破，围岩较完整地段采用光面爆破。

1.3.2 现场施工方案

2010年8月3**明洞按初始设计边坡坡度开挖后，边坡出现坍塌。后更改右侧边坡设计为1:1.5，现已施工完成。

隧道断面开挖初步设计采用三台阶临时仰拱法，洞室累积变形量达到300mm，变形过大，后改为“六部CD法”施工，隧道变形得到控制。

2．塌方过程

2.1施工现状

2011年7月23日正在进行CRD工法转换准备工作；至2011年7月23日上台阶开挖支护至里程DK**，中台阶开挖支护至里程DK**，下台阶开挖支护至里程DK。仰供封闭成环至里程DK，距离掌子面19.8m；仰供及填充砼浇筑至里程DK，距离掌子面20.4m；二衬拱墙砼浇筑至里程DK，距离掌子面40.4m。

2.2.1塌方经过

2011年7月23日9时～13时，隧道上台阶左侧正在进行开挖一榀0.6m，同时中台阶左侧开挖完两榀1.2m，14时30分初喷完混凝土，14时50分中台阶初喷混凝土开始掉落，拱架背后涌出含圆砾石粉质粘土，现场立即组织人员撤离掌子面，15时05分里程DK140+260.0处上台阶拱架开始坍塌，直至15时10分，里程DK140+258.2～268.4段上台阶左侧初支钢架全部坍塌。现场立即应急处理：设置警戒线，设警戒标识牌；相应地表位置设警戒线和标识牌，并派专人看护现场。隧道顶部坍塌未停止，时间至2011年7月24日10时坍塌冒顶。洞顶塌出一个直径约10米大坑。

2.2.2塌方影响

塌方发生后对DK140+235至258段沉降增加明显，自7月23日

至7月31日，通过每天监控量测对洞顶沉降及净空收敛进行观测，发现洞顶沉降和收敛发生明显变化。

2.2.3应急处理

隧道塌方后，立即向上级汇报，对现场封闭警戒。

2011.7.26塌落稳定后，按设计纪要要求对塌落下来的土堆进行注浆加固并回填土反压；对洞内衬砌未施工段内初期支护增加竖向钢支撑；

对衬砌未施工段侧壁进行注浆处理，在DK**施工Φ89单层管棚，DK**设双层管棚，管棚为Φ89mm壁厚5mm无缝钢管，长L=9m。

2.2.4原因分析

2011年1月27日组织召开专家会，分析初支拱顶下沉及处理办法，形成如下共识：

（1）隧道地质条件差且浅埋偏压，围岩松散，易变形，自稳能力不足，特别是遇水后，围岩强度迅速降低，自稳能力丧失。

（2）降雪的影响，隧道整体下沉前几日降雪量较大，融化后的雪水下渗，对洞顶围岩产生非常不利影响，围岩自稳能力迅速下降，导致初支受力增大，形成不稳定因素。

（3）地震作用可能产生影响。

3、塌方处理

2011年4月26日重新换拱施工至DK**后继续按照CRD法向前施工。

施工过程中，围岩变形一直较大，尤其是线路左侧上、中台阶拱脚向洞内方向45度角左右变化最大。

对于这种情况，采取了以下加强措施：

（1）锁脚钢管由原来的2根增加至6根，增加预留沉降量到400～450mm；

（2）扩大拱脚，增加拱脚的稳定；

（3）临时仰拱喷砼厚度由100mm增加至180mm；

（4）对线路左侧变形较大处，在永久仰拱施工完初支稳定后进行换拱。

4、塌方整治总结

（1）隧道发生塌方，应及时迅速处理，不得随意拖延时间。处理前，必须仔细观察塌方的范围、形状、数量大小及坍体的地质状况、地下水的分布、活动情况等，分析塌方发生的原因，研究制定处理方案。

（2）隧道塌方应根据发生的部位、规模及地质条件、采取“治塌先治水、治塌先加强”的原则，采取喷锚支护、注浆、管棚、加强二次衬砌、设置护拱等技术措施，不失时机、不留隐患地进行处理。

（3）清理塌方前，应采取下列技术措施，加强防排水工作：