新建龙沟隧道塌方事故原因分析及处理

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施工技术要求
（ ） 隧道采用三台阶法施工 。 １ （ ） 开挖后必要时尽快封闭掌子面 。 ２ （ ） 加强围岩水平收敛 、 拱顶沉降及地表下沉观 ３
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事故处理技术措施
（ ） 隧道内进 行 反 压 回 填 ， 形 成 上 台 阶， 上台阶 １ 长 ３～５ｍ， 高度 ２～２． ５ｍ。 （ ） 塌方处地表陡坎进行刷坡处理 ， 塌陷基坑回 ２ 填土夯实 ， 表层 １ｍ 采用 ３∶７ 灰土回填夯实 。 （ ） 沿地表塌陷处边缘设置 ４ ０ｃ ｍ 矩形 ３ ０ｃ ｍ×４ ， ， 截水沟 沟 身 采 用 Ｍ １ ０浆砌片石砌筑 厚度为３ ０ ｃ ｍ。 （ ） 隧道内全环 （ 含仰拱 ） 设置 Ｉ ４ １ ８ 工字钢钢架 ， 钢架间距 １ 榀／ 每 榀钢架 连接板处设置 ２ 根 ０． ６ ｍ，
· 实例分析 · 新建龙沟隧道塌方事故原因分析及处理 李 刚 水泥砂 浆 配 制 时 宜 采 用 中 细 砂 ， 粒 径 不 应 大 于 ２． ５ （ ， 重量比 ） 水胶比宜为 砂胶比宜为 １∶１～１∶２ ｍｍ； 直至孔口有 ４ ５。 ③ 灌 浆 时 中 途 不 应 停 止 ， ０． ３ ８～０． 浆液溢出 ， 若无浆 液 溢 出 应 进 行 补 注 。 ④ 锁 脚 锚 管 与钢架应连接牢固 。 （ ） 系统锚杆 尽 量 靠 近 钢 架 边 沿 布 置 ， 有条件 １ １ 时锚杆垫板应扣紧钢架翼板 ， 允许拱顶附件锚杆 （ 不 多于 ３ 根 ） 移至拱 腰 、 拱 脚 及 边 墙 附 近， 对围岩不利 结构面或软弱夹层 处 进 行 加 强 ， 但每一环锚杆设置 总数不变 。 （ ） 钢架安装 前 应 清 除 底 脚 下 的 虚 渣 及 杂 物 ， １ ２ 钢架底脚应置于牢固的基础上 ； 应尽量密贴围岩 ， 若 有空隙应采用喷射 混 凝 土 回 填 ， 空隙较大时应先加 设混凝土垫块 ， 后采用喷混凝土充填密实 ， 环向间距 不大于 ２ ｍ。 每 榀 钢 架 的 连 接 采 用 螺 栓 连 接 并 密 贴， 以保证钢架的完整性 。 （ ） 当隧道开 挖 遇 到 渗 水 较 为 严 重 时 ， 下台阶 １ ３ 及仰拱开挖时应增加临时支撑 。 （ ） 严格控制 施 工 用 水 管 理 ， 防止积水浸泡隧 １ ４ 道拱脚 、 边墙和基底 。 （ ） 加强超前地质预报工作 ， 指导施工 。 １ ５ （ ） １ ６ 加强现场应急物资设备储备 。 （ ） 对塌方洞 顶 地 表 进 行 防 护 ， 地表回填时注 １ ７ 意施工安全 ， 以防塌 体 边 坡 发 展 造 成 人 员 与 机 具 等 （ 上接第６ 调查是很关键的一步 。 旗下营隧道出 １ 页） 现病害地段全部为底板 ， 虽基底围岩较好为花岗岩 ， 建议重载铁路隧道基底慎重设置底板结构 ， 隧道的水 沟纵坡宜适当加大 ； 维修养护部门应及时的对隧道侧 沟进行清淤 ， 以防堵塞水沟浸泡道床乃至结冰 。 参考文献
实例
Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｘ ａ ｍ ｌ ｅ ｓ ｙ ｐ
分析
新建龙沟隧道塌方事故原因分析及处理
李 刚
（ ） 中铁十九局集团矿业有限公司 ， 北京 １ ０ ０ １ ６ ０
摘 要： 国内铁路隧道施工由于工程地形 、 地质条件的复杂性和各种不确定的因素 ， 易导致各种施工事故 。 以 对以后类似施工条件下采取有效防范措 新建铁路龙沟隧道的塌方事故为例 ， 分析事故原因和总结 事 故 经 验 ， 施、 杜绝或减少安全事故的发生和减小事故造成的损ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有借鉴意义 。 关键词 ： 龙沟隧道 ； 塌方 ； 原因分析 ； 事故处理 （ ） 中图分类号 ： Ｕ ３ ９ ５ ３ ２ ０ ０ ８ ０ ０ ０ ３ ４ ５ ８． ３ 文献标识码 ： ０ １ ４ Ｓ １ Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ － － －
图 ２ 塌方隧道内部情况
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２． １
事故原因分析
水文地质原因 隧道洞身位 于 片 岩 风 化 层 ， 拱 顶 以 上 ２～３ ｍ
至地 表 为 膨 胀 土 ， 隧道埋深１ ３ ｍ 左 右。 由 于 近 期 连日降雨 ， 雨水下 渗 ， 造 成 拱 顶 上 部 土 体 自 重 加 大， 另外 ， 地表处于冲沟右岸 ， 塌方段地 表 存 在 一 高 约 ８ 陡 坎 下 有 一 蔬 菜 大 棚， 在本次降雨 ｍ 的人工 陡 坎 ， 影响下 ， 陡坎垮落 ， 蔬 菜 大 棚 坍 塌， 对隧道拱顶造成 一定的冲击 。 以上原因是造成隧道垮塌的主要直接 原因 。 ２． ２ 施工技术原因 塌 方 段 施 工 图 设 计 情 况 ：Ｄ ３＋７ ２ ０～ Ｋ ２ ２ 支护参数按Ⅴ级 Ｄ Ｋ ２ ２ ３＋８ ４ ０ 段 设 计 为 Ⅴ 级 围 岩， 围岩复合式衬 砌 设 计 。 初 支 拱 墙 采 用 ８ ｍｍ 钢 筋 网， 间距２ 喷射 Ｃ 仰 ０ｃ ｍ， ０×２ ２ ５ 混凝土厚度２ ３ｃ ｍ； 拱喷射 Ｃ 拱 部 采 用 ２ ５ ｍｍ ２ ５混凝土厚度１ ５ｃ ｍ； 中空锚 杆 ， 边 墙 采 用 ２ 锚杆长度 ２ ｍｍ 砂 浆 锚 杆 ， 拱墙设置 Ｉ 间距 １． ２ｍ×１． ０ｍ； ３． ０ｍ， １ ６ 工字钢钢 架， 间距 １ 榀／ 拱 部 施 作 ４ ２ ｍｍ 超 前 小 导 管 。 １ｍ； 根据 Ｔ Ｓ Ｐ 超前地 质 检 测 并 结 合 现 场 围 岩 的 实 际 情
０ ２ ２ ４ ２ ０ １ ４ 收稿日期 ： － － ， 李 刚（ 男， 工程师 １ ９ ７ ９—） 作者简介 ：
国防交通工程与技术 ８ ０ １ ４ 增刊一 ０ ２
· 实例分析 · 新建龙沟隧道塌方事故原因分析及处理 李 刚 该 处 为 Ⅴ 级 围 岩； 二次衬砌里程 Ｄ ＋７ ８ ６， ３＋ Ｋ ２ ２ 二衬距掌子面４ 均 ７ ９ ６。 仰拱距掌子 面 ３ １ ｍ， １ ｍ， ］ 符合铁道部铁建设 ［ ２ ０ 号文件 Ｖ 级围岩仰拱 ２ ０ １ ０ １ 距掌子面距离不得大于 ３ ５ ｍ 和二次衬砌距掌子面 不得大于 ７ 故排除因安全距离超标因 ０ ｍ 的 要 求， 素导致塌方事故的发生 。 事故发生前现场正在进行线路右侧下台阶立钢 拱架施工 ， 根据调查并结合塌方现场情况 ， 当时下台 并且和线路 阶施工开挖进尺为 ２ 榀钢架 ， 长度 ２ ｍ， 左侧下台阶钢架错 开 ３ 榀 ， 开挖方式符合规范和铁 道部铁建设 ［ 故排除因一次 ２ ０ 号 文 件 要 求， ２ ０ １ ０］ １ 开挖进尺过大因素导致塌方事故的发生 。 现场 检 查 围 岩 量 测 资 料 ， 该段事故发生前围岩 水平收敛和拱顶下 沉 量 均 未 出 现 超 标 情 况 ， 日最大 水平收敛量 ４ ｍｍ， 日 拱 顶 最 大 下 沉 量 ４ ｍｍ， 累计 水平收敛量 ６ｃ 累 计 拱 顶 下 沉 量 ７ｃ 均符合设 ｍ， ｍ， 计文件和铁道部铁建设 ［ ２ ０ 号 文 件 要 求。地 ２ ０ １ ０］ １ 表 沉降观测桩事故发生前 ３ 地表 ０ｄ 累计沉降 ２ｃ ｍ， 未出现 开 裂 异 常 。 但 塌 方 现 场 发 现 部 分 拱 顶 ２ ５ 并且现场询问施工人员发现 ｍｍ 中空锚杆未 注 浆 ， 在施 工 过 程 中 该 段 在 打 锚 杆 孔 时 个 别 孔 钻 进 ２ ｍ 多后钻杆突进 ， 结合塌方现场围岩情况分析 ， 该处岩 层厚度仅为 ２ｍ 左右 ， 背后为膨胀土层 。 综合 以 上 因 素 ， 隧道断面从出现明显收敛到塌 方时间非常 短 ， 主 要 直 接 原 因 是 隧 道 浅 埋、 围岩较 差、 岩层厚度薄承 载 力 低 、 雨 水 大 量 下 渗 造 成 塌 方， 部分拱顶 ２ ５ｍｍ 中空锚杆未注浆是导致塌方的次 要原因 。 测。 （ ） 钢 架 背 后 要 喷 砼 密 实， 严禁钢架背后有露 ４ 空， 钢架基础加水泥预制块或槽钢垫实 ， 防止沉降 。 （ 开 挖 后 严 格 遵 循 初 喷 —（ 钢 架） 锚杆（ 锚 ５） ） — — 。 管 挂网 复喷的施工步骤 （ ） 下台阶开挖 前 在 钢 架 拱 脚 及 时 施 作 锁 脚 锚 ６ 管， 下台阶开挖后边墙必须及时初喷混凝土封闭 ； 并 立即安设下部钢架 ， 严禁拱脚长时间悬空 ， 坚决杜绝 同一榀钢架拱脚同时悬空 ， 严防施工机具钩碰拱脚 。 （ ） 加 强 围 岩 监 控 量 测， 及时分析反馈量测信 ７ 息， 指导施工 。 （ ） 隧道采用机械开挖时 ， 隧道拱脚及墙脚应预 ８ 采用风镐整修到隧道开挖 留不小于 ７ ０ｃ ｍ 整修 层 ， 轮廓线 。 （ ） 仰拱施工必要时 ， 仰拱钢架一次施工不应大 ９ 于３榀， 仰拱钢架封闭成环后方可进行下一步开挖 ， 初支仰拱应于 ８ｈ 内分别完成开挖 、 架设钢架 、 喷射 混凝土作业 ， 确保初支仰拱开挖 、 快支 、 快速封闭 、 坚 决杜绝积水浸泡隧 底 ， 初支仰拱开挖施作全过程要 设专人监控指挥 ， 严禁钢架基础悬空 ， 防止施工机具 钩碰钢架 。 （ ） 锁脚锚管 应 严 格 按 照 有 关 施 工 工 艺 施 工 ： １ ０ 除锈 、 除油 。 应在杆体前 ① 锚管杆体使用前应平直 、 端预留 注 浆 孔 。 ② 采 用 Ｍ ２ ０ 水 泥 砂 浆 锚 固， Ｍ ２ ０ 施作 ３ 环 ， 搭接 ５ｍ， 每环长度 Ｌ ＝ １ 距４ ５ｍ， ０ｃ ｍ， 注水泥浆 。 大管棚 中 间 设 ４ 每 ２ ｍｍ 超 前 小 导 管 ， ， 注水泥浆 间隔 １ 榀钢架设置 一 环 ， 小导管倾角４ ０ ° 加固松散体 。 （ ） 上台阶每榀钢架拱脚设 Ｉ １ ８ 临时钢架横撑 ， ５ 仰拱施作完成后方可拆除横撑 。 ） 其他支护参数按照 Ⅴ 级围岩加强衬砌施作 ： ６ （ 拱部采 用 ２ 边 墙 采 用 ２ ５ ｍｍ 中 空 注 浆 锚 杆 ； ２ 锚 杆 长 度 ３． 间 距 １． ｍｍ 砂浆 锚 杆 ， ２×１． ０ｍ ０ ｍ， （ ； 环 × 纵） 拱墙采用 ８ ｍｍ 钢 筋 网 片 ， 网格间距２ ０ 拱墙喷射 Ｃ 仰拱 ０ｃ ｍ； ｃ ｍ×２ ２ ５混凝土厚度２ ５ｃ ｍ， 喷射 Ｃ 拱墙及仰拱为 Ｃ ２ ５ 混凝土厚 度 ２ ５ｃ ｍ； ３ ５钢 仰拱填充采用 Ｃ 筋混凝土 ， ２ ０ 混凝土 。
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新建龙沟隧道塌方事故
新建铁路龙沟隧道（ 单 ２ ０ １ １年７月１ ０ 日上午 ， 从出口进洞施 线） 在Ｄ ３＋８ ０ ２～Ｄ Ｋ ２ ２ ３＋７ ９ ６（ Ｋ ２ ２ 工） 段进行二 次 衬 砌 施 工 。 下 午 Ｄ ３＋７ ７ ４线路 Ｋ ２ ２ 右侧台阶进行打 眼 、 放 炮 施 工， 炮 孔 布 置、 装药量均 符合施工组织设计 要 求 ， 放炮后没有发现各断面有 确保洞内空气 异常变化 。１ ０通 风 排 烟， ５： ０ ０～１ ５： ５ 质量不影响 下 一 步 工 序 施 工 。１ ０隧道 ５： ５ ０～１ ８： ５ 出渣 。１ ８： ５ ０ 后装载机将拱架运 入 隧 道 准 备 立 下 台 阶钢拱架 ， ３＋７ ７ ６隧道线 １ ９ 点立架工 人 发 现 Ｄ Ｋ ２ ２ 路方向右下和右中 连 接 板 处 有 所 变 形 ， 想抓紧时间 立架 ； 现场负责人 １ ９： ２ ０ 听见岩壁发出吱吱 的 声 响 ， 立即组织人员 、 机械撤离 ， 观察等待 。２ ２ ２ ３ ０： ０ ８， Ｄ Ｋ 导致上导 ＋７ ７ ６ 右下与右中连接板处突然迅速收敛 ， ， 坍塌冒顶 （ 该处隧道埋深 １ 地表坍塌成 ８ｍ× ０ ４ｍ） １ ｍ×８ｍ 大洞 。 由于撤 离 及 时 未 造 成 人 员 伤 亡 和 设 备受损 。 塌方 后 及 时 对 该 段 进 行 隔 离 警 戒 ， 并安排人员 看守 。 同时对相邻 既 有 隧 道 进 行 查 看 ， 塌方处与既 有线隧道线间距为 ３ 未发现既 有隧道异常 。 塌 ２ｍ， 方隧道地表塌陷见图 １， 塌方隧道内部情况见图 ２。
图 １ 塌方隧道地表塌陷情况
况， 该段为 Ⅴ 级围岩 ， 与设计相符 。 施工 采 用 ３ 台 阶 法 开 挖 ， 塌方事故发生时掌子 中台阶里程为 Ｄ 面里 程 为 Ｄ ３＋７ ５ ５， ３＋ Ｋ ２ ２ Ｋ ２ ２ ， ， 下台阶里 仰 拱 里 程 程 为 ７ ６ ５ ３＋７ ７ ４ Ｄ ３ Ｄ Ｋ ２ ２ Ｋ ２ ２
４ ２ ｍｍ
锁 脚 锚 管， 钢 架 底 脚 处 设 置 ４ 根 ４ ２ ｍｍ
锁脚锚 管 ， 锚 管 长 ４ ｍ， 采用 Ｍ ２ ０ 水 泥 砂 浆 锚 固。 管棚环向间 拱部 １ 范围内施 作 ８ ９ ｍｍ 大 管 棚 ， ２ ０ °
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