软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术概述

软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术

目前在建隧道6600公里，已规划建设隧道7600公里，隧道呈现“三多”特点（隧道数量多、长大隧道多、风险隧道多）。其中软弱围岩隧道占有相当大的比例。

软弱围岩隧道施工，除地质条件差，还会遇到断面大、埋深浅、下穿公路或建筑物等情况，从而使施工更加复杂，难度更大。目前，由于技术措施不合理、施工方法不当、施工工艺不到位、现场管理薄弱等环节的诸多问题，造成了大量的隧道变形和坍方事故，损失巨大，教训深刻。

如何提高软弱围岩隧道施工水平，预防变形和坍方，确保施工安全，其核心是抓住软弱围岩隧道工程特点，落实好“三超前、四到位、一强化”施工技术关键环节。

(1)三超前：超前预报、超前加固、超前支护

(2)四到位：工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌跟进到位

(3)一强化：强化量测

1 软弱围岩隧道变形、坍方事故案例

1.1事故案例

郑西客专南山口隧道大坍方（2007年7月15日发生）。坍

方段埋深86米，地质为强风化粉砂岩及卵石土，采取台阶法施工。掌子面初期支护首先出现掉块、开裂，3天后发生大坍方，坍方长度146米，洞内初期支护全部破坏，造成地表房屋开裂，经济损失较大。坍方原因：快速封闭不到位、衬砌跟进不到位、量测未到位。（上台阶开挖83米，仰拱距掌子面126米，二衬距掌子面146米）。

南三口隧道大塌方照片

贵广铁路东科岭隧道涌砂坍方（2010年1月19日发生）。坍方段埋深21m（属浅埋），地质为向斜构造全风化花岗岩，呈砂状，开挖扰动后呈流塑状，地表为水田和常年流水水沟。进口开挖到398米处，掌子面施作超前小导管时，突然发生涌砂坍方，涌砂量约800立方，随后地面出现坍陷，坍坑直径约35米。

涌砂坍方原因：未进行超前预报、未进行超前加固、未进行超前支护

东科岭隧道涌砂坍方照片

东科岭隧道地面坍塌照片

张集铁路旧堡隧道初期支护开裂变形（2010年2月26日发生）。变形段隧道埋深约300米，地质为麻粒岩夹辉绿岩脉，处于F3断层影响带，构造节理发育，岩体破碎。进口开挖到4136米处，初期支护工25b钢架发生变形，变形速率151mm/d，随后掌子面后方30米范围内初期支护扭曲变形，喷射混凝土开裂、掉块，渗水量增大。该段变形原因：由于对工程地质特性认识不足，工法选择不到位、支护措施不到位。

旧堡隧道初期支护变形开裂照片

集包铁路新旗下营隧道坍方（2010年3月19日发生）。坍方段埋深约70米，地质为变质大理岩，前期施工时经常发生局部掉块。进口开挖到370米处。后方56米位置初期支护（格栅钢架）失稳破坏坍方，造成多名作业人员遇难。

坍方原因：支护措施不到位、快速封闭不到位、量测不到位

新旗下营隧道坍方照片

1.2事故统计与分析

统计2006年至今软弱围岩隧道发生事故

2006年

3月21日:武康二线王家沟隧道坍方，8人受困。

5月16日:大丽线南场岭隧道洞口坍方，6人受困。

5月21日:洛湛线双牌二号隧道洞口坍方，1死3伤。

8月12日:郑西客专秦东隧道坍方，2人死亡。

9月13日:武康二线系家山一号隧道坍方，2人死亡。

2006年发生事故5起，造成5死3伤14人受困2007年

4月30日:太中银吴堡隧道坍方，4死1伤。

7月15日:郑西客专南山口隧道大坍方146米。

8月6日:石太客专南庄隧道坍方，2人死亡。

8月6日:广深港客专水田隧道洞口坍方，2人死亡。9月2日:合宁线亭子山二号隧道坍方，5人死亡。

9月30日:兰青二线八盘峡二号隧道坍方，8人受困。2007年发生事故7起，造成13死2伤8人受困2008年

1月9日:兰青二线杨家店隧道坍方，2人死亡。

1月20日:郑西客专盘东隧道坍方，3人死亡。

3月21日:田德线百安隧道坍方，2死3伤。

3月25日:包西线活沙兔隧道坍方，4人死亡。

7月15日:洛湛线古榄隧道坍方，1人死亡。

8月29日:西格二线克土隧道坍方，4死7伤。

2008年发生事故6起，造成16死10伤

2009年

2月17日:包西线寨山村隧道坍方，2人死亡。

3月8日:石武客专木兰隧道坍方，2死2伤。

3月16日:向莆线宝台山隧道坍方，3死1伤。

7月19日:襄渝二线杨家沟隧道坍方，2人死亡。

8月1日:湘桂线梅子坳隧道洞口坍方，3人死亡。

10月29日:包西线新响沙湾隧道坍方，人员逃脱。

12月19日:包西线邓家楼一号隧道坍方，6人受困。

2009年发生事故7起，造成12死3伤6人受困

2010年

1月14日:南广线白云隧道突水突泥，5人死亡。

3月19日:集包线新旗下营隧道坍方，10人死亡。

7月11日:南黎线那适2号隧道坍方，10人死亡。

2010年发生事故3起，已造成25人死亡。

对统计数据进行分析，软弱围岩隧道事故主要表现在三个方面：

一是洞口坍方，占20%。

二是掌子面变形坍方，占33%。

三是掌子面后方坍方“关门”，占47%。

据以上不完全统计，从2006年到2010年为止，4年多时间内，软弱围岩隧道发生事故28起，死亡71人，事故发生之频繁，死亡人数之多，令人心痛。究其原因，主要有两个方面，一是客观上地质和环境的复杂性，二是主观上技术措施、施工方法及工艺、现场管理等原因。因此，提高对软弱破碎围岩的认识，提高设计和施工水平，做到“三超前、四到位、一强化”，对杜绝工程事故的发生十分重要。

2 软弱围岩隧道地质特征和工程特点

2.1软弱围岩隧道地质特征

围岩强度低，承载能力低。如黏性土、粉土、砂类土、黄土、全风化岩体等。节理发育、破碎、自稳能力差。如岩体破碎的泥岩、页岩、砂岩、千枚岩、板岩等。断层带散体结构、自稳能力极差。受构造影响，断层带结构面杂乱无序，呈角砾、縻棱状或碎裂结构，充填泥质或泥夹岩屑。

2.2软弱围岩隧道工程特点

软弱围岩强度低、自稳能力差，隧道开挖后地应力重新分布，使隧道周边产生较大的松动圈。一旦工程措施（包括设计措施）和施工方法不当，将极易发生初期支护变形侵限和隧道坍方等工