隧道塌方施工处理技术

浅析隧道塌方施工处理技术

【摘要】文章介绍分水岭隧道采用长管棚注浆处理隧道坍塌实例，对坍方原因进行了详细的分析，确定处理方案，探讨了隧道坍塌处理措施，对同类隧道的施工提供了一定的参考价值。

【关键词】隧道；坍塌；长管棚；注浆；处理

0.工程概况

鸦来公路02标段分水岭隧道位于鹤峰县太平镇分水岭境内，隧道进口距s325省道约0.6公里，隧道出口段距s325省道约1公里，隧道起止范围是k30+777～k31+885，隧道全长1.108公里。隧道净空宽度标准为隧道净宽9.0m即（0.75m（检修道）++7.5m（行车道）+0.75 m（检修道）=9.0m），净高7.05m，建筑限界高度5.0m。

施工时采用上下台阶法开挖，采用注浆小导管作为超前支护，锚杆、钢架与喷锚网联合支护紧跟，在隧道开挖至k31+794处，对隧道隐蔽工程旁站过程中，发现k31+765-k31+775段拱顶出现裂缝，同时监控量测点相对以前观测数值下沉量出现突变，现场值班人员立即组织工人迅速撤离，撤出约3小时后隧道开始塌方。在对

k31+700-k31+790段原地面进行观察，发现多处裂缝，最宽处裂缝50cm，距隧道中线最远约35米。

1.坍方原因分析

坍方发生后，经建设、设计、施工、监理和其它相关单位多次到现场勘查和研究，确认其坍方原因如下：

分水岭隧道k31+695-31+794段拱顶埋深30～15m，处于浅埋地段，

地形存在一定程度偏压，地表覆盖土厚度2～8m，堆积体主要由粉质粘土组成，其物理力学指标受地下水影响较大，隧道施工到该段由于连续降雨，使地表堆积体基本处于饱水状态，大量的地表水下渗严重降低了围岩的物理力学指标，围岩压力骤然增大，使正在进行下台阶施工的隧道结构整体受力处于极为不稳定状态，隧道水平收敛急剧增大，在多种不利因素共同作用下，导致隧道初期支护侧向内挤失稳后迅速垮塌，随后垮塌向两侧延伸，致使塌方扩大。因此，大量降雨及其下渗后恶化了隧道围岩条件，是导致隧道塌方的主要原因和直接原因。

2.塌方处理技术方案

在隧道施工前首先进行水防治，在塌方地表周边砌筑浆片石截水沟，辅以砂浆或混凝土抹面，截排地表水，防止雨水的渗入。

2.1塌腔处理

在k31+693-k31+694处修筑1m厚c20砼挡墙，挡墙上部预埋泵送管，待砼强度达到设计的70%时，对塌腔进行泵送砼，为达到密实效果，对坍腔体进一步做注浆处理。

施工顺序：清理塌渣、凿除仰拱混凝土50cm，宽1m、支混凝土挡墙模板髙4米、浇筑混凝土、内侧回填洞渣至拱顶、支立模板到拱顶、浇筑混凝土并预埋φ100钢管、到达设计强度后进行注浆处理。

2.2支护

为确保施工人员的安全，对原设计支护形式进行加强，超前支护

采用φ108自进式管棚，管棚每一循环长度16米，角度控制在3度以内，管棚搭接长度3米；在施工至每一循环中间时进行φ42超前小导管施工，每一循环小导管长5米，搭接长度1米，支护采用hw150型钢钢架，间距50cm，格栅钢架封闭成环；相邻钢架采用φ25钢筋连接，环向间距1.0m，并焊接与钢架内侧翼缘；采用φ6.5钢筋网片，网格尺寸20cm×20cm；采用φ42小导管锁脚并注浆，锁脚钢管长3m，壁厚4mm；喷射c20混凝土21cm，以确保处理过程中不再继续产生塌方。

自进式长管棚施工方法及技术：采用r51n型自进式管棚作为杆体，使用sp50型钻机钻进安装，用sdw型或其它相应泵进行注浆。钻头、管棚杆体、连接套、止浆塞一次性进入土体中构成管棚体。（1）自进式管棚支护参数：管棚设计长度：l=16m；材料标准：r51n型自进式管棚，管径为108mm、壁厚8mm，全长左旋螺纹；布设范围：拱顶120°；管棚外插角：不大于3°；环向布设间距：300mm；管节长度：受洞内施工空间限制，管棚节长2m；施工误差：锚管孔距偏差≤50mm；管节联结方式：管棚连接套连接；注浆压力：不大于5.0mpa；浆液类型：纯水泥浆，水灰比1：1。

（2）自进式管棚施工工艺流程：施工准备、测量放点、设备就位、设备调试、开始钻进、停钻接长管棚（钻进一节管棚长度）、继续钻进、管棚到位、撤掉钻机、配置浆液、接通注浆管路及注浆泵、注浆至达到设计要求、进入下一循环。

（3）单根管棚注浆量计算。单根16m长管棚注浆量计算：浆液

扩散半径r=1m；管棚长度：l=16m填充率：a=0.2；注浆量v=π

*r2*l*a*k=3.14*12*16*0.2=10.05m3。

（4）施工要点及注意事项。

①自进式管棚施工前必须喷射5cm厚的混凝土封闭掌子面，保证注浆时浆液不向掌子面外流出。

②自进式管棚杆钻进时严格控制管棚的点位、仰角、钻深，保证管棚环向间距300mm，外插角不大于3°，钻深16m。

③管棚钻进过程中，随时注意观察掌子面情况，如有出水现象，及时注浆，边注浆边钻进，以防突水事件发生。

④保证管棚管棚间连接牢固，不得有管节脱落现象。保证管棚间的搭接长度3m。

⑤钻机工作平台搭设要牢固，管棚钻进过程中加大仰角测量频度，如超出允许范围及时纠正，保证管棚施工精度。

⑥严格控制注浆工艺，根据地层情况及时调整浆液配比。注浆压力不大于5.0mp。

2.3开挖施工

本段塌方开挖采用上下台阶预留核心土开挖，人工配合机械开挖，每一台阶相差距离不超过5米，因塌方后岩层自稳差，尽量减少爆破，特殊情况以松动爆破为主，开挖后均应及时支护，隧底初期支护后应及时施做仰拱，尽早封闭成环。为确保安全，坍方范围内，始终坚持“管超前，严注浆，短进尺，强支护，快封闭，勤量测，初砌紧跟”的原则通过。

2.4二次衬砌施工

二次衬砌采用12米长衬砌台车，待仰拱和填充施工完12～14米时，及时施工二次衬砌，二衬与开挖上台阶相差不超过10米。

3.施工监控量测

通过监控量测的结果来确定支护的稳定性，洞内每个断面在拱顶、拱腰及边墙共布设了5个监控点，每隔5m设置一组测点，以拱顶和拱腰的下沉监测为重点，边墙以水平收敛监测为主。观测点的埋设一般在喷射砼之前完成，第一次量测时间在喷射混凝土完成，下次爆破前进行。

根据量测结果找出回归方程，并及时绘制成变形曲线及应力-应变曲线，由回归方程推算最终的位移值，以判定最终变形值，再根据变形量及时调整开挖预留变形量和支护参数。

4.结束语

此次塌方事故的处理，效果较好，得到了专家组的好评，主要因方案正确、措施恰当、及时处理、组织严密。主要有以下几点体会：（1）处理塌方必须及时，塌方事故发生后，详细察看塌穴高度、宽度、纵向长度及塌穴稳定情况；研究工程地质、水文地质、洞顶水的流向等特点、范围；检查塌方对初期支护的损坏情况和影响区域；分析塌方可能的发展趋势等。在充分了解了隧道的地质结构及围岩状况的基础上，进行精心调查研究分析，才能确定最佳施工方案。

（2）在隧道内实施监控量测，可以判断围岩的稳定性，及早采