隧道塌方原因分析和处理

Abstract: combining the method of New Orleans supporting structure design principle, in view of the tunnel construction process the new arcane improper tunnel construction principle of the landslide, tunnel collapse of analysis on the reason, and to a tunnel scheme landslides as an example, the processing method is analyzed in detail, for your reference.

Key words: the new Austrian law, landslide treatment, weak rock

1前言

在地质不良的地段修筑隧道，常会遇到洞顶围岩下塌、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重事故，这些现象在施工中称为塌方。塌方威胁人生安全、使施工延误工期、围岩更不稳定。故在施工中应预防其发生，发生塌方后需及时准确处理，减少塌方带来的危害。

2 隧道塌方的分析

2.1 对新奥法理论理解不足

现阶段隧道的开挖都以新奥法理论为指导，特别在软弱围岩隧道实际施工中，常存在未能按规定进行量测，或信息反馈不及时，导致跟踪设计不及时、施工方案不当而造成塌方的现象，塌方的主要原因是隧道围岩变形，造成支护结构的破坏，发生围岩的坍塌。根据软弱围岩施工要求：短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、紧衬砌，充分理解新奥法支护结构设计原理。

1)岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。实际施工中往往因为超挖严重而进行回填，甚至初期支护结构背后留有空洞，致使支护结构不能有效地与围岩粘结紧密发挥作用，锚喷支护结构无法按设计计算要求发挥作用，存在塌方隐患。

2)为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环;另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时支护又能随时加强的柔性支护结构，例如，有锚杆、钢支撑、喷混凝土支护结构，通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间(包括闭合时间)来控制岩体的变形。如果设计支护不足或由于施工方法不当都可能导致塌方。

2.2 采用的开挖方法和措施不当

施工中经常存在施工方法与地质条件不相适应，地质条件发生变化，没有及时改变施工方法;施工支护不及时;地层暴露过久，引起围岩松动;量测不及时，围岩的变形信息无法正常反馈。

1.3 施工工艺及操作不规范，工程质量不合格

施工过程中存在的工艺操作不符合施工技术规范要求，施工管理不到位，质量意识、安全意识不强也是造成塌方的另一个重要原因。实际施工过程中经常发现锚杆长度不足、锚杆未注浆或注浆不饱满引起早期强度不足、喷混凝土强度厚度达不到设计要求、钢支撑未完全由喷射混凝土包围密实、钢支撑与围岩之间存在空隙及钢支撑未置于稳定坚固的基础上等，上述做法直接造成支护结构达不到设计要求或围岩未粘结紧密致使围岩应力分散不均匀，产生弯矩而导致支护结构的破坏而造成塌方。

3 塌方的处理依据

根据施工经验，塌方的处理必须建立在对塌方正确认识的基础上，塌方处理方案制定的一般处理原则是先巩固后方，防止塌方扩大，塌方发生后在一定时间内就会趋于稳定，形成自然拱，经过观测和稳定分析，确定塌方稳定后，再向塌方体逐步加固处理。

4 某隧道塌方及处理

4.1 工程简介

某隧道，隧道区大部分地区基岩裸露，局部缓坡地带有冲积、坡积物覆盖，支沟有冲洪积物堆积。地层主要为第四系中更新统砂质黄土、卵石土，震旦系下统石英岩，全长2465m。

4.2 塌方过程

二00七年六月出口发生了塌方，在大里程方向施工左侧中导拱架时，已施工拱架背后岩体发生漏流(拱部流沙层0.5～1.5m)，大约3立方左右。现场负责人迅速撤出施工人员，五分钟后左半侧四榀拱架滑塌。(该段岩体为云母石英片岩、岩体破碎，含水丰富，掉块严重。)破碎岩体夹软弱夹层不时掉下，约两个半小时后，右半侧四榀拱架连同向大里程三榀突然塌下，拱部下塌约两米，随后掉块不停，约三十分钟后，向大里程侧两榀拱架塌下，其后右侧上中导拱架落底处出现裂缝，且有张大趋势。

4.3 处理方案

根据新奥法理论，根据监控量测数据在分析坍塌体趋于稳定后，即着手对塌方进行处理，步骤如下：1)对塌方体及塌腔采用砂袋及洞渣进行回填，对无法回填的洞顶塌腔预留管道，采用泵送混凝土回填塌方空洞使其回填密实。2)在洞内塌方体表面喷一层20cm厚的C25早强混凝土并挂网将塌方体封闭，且根据具体情况在塌方体上设置排水孔，并将洞内水迅速排出洞外，以保持洞内塌方体稳定。3)在塌方体表面打入Ф50mm小导管，梅花形布设，间距为1.0 m，导管长为6m，注C30水泥浆以固结塌方体。注浆顺序：注浆时先拱墙，后拱部，并采取隔孔注浆方式。4)为加强洞身稳定，对塌方体后方初期支护(无变形且稳定)10 m范围进行小导管注浆加固。5)为加固补强塌方影响段围岩，在塌方影响段洞内施作双排5.0m 长，Ф50X5mm小导管，其环向、纵向间距为50cm和100cm，扇形布置。待超前支护达到强度后，对塌方段进行开挖掘进，钢支撑施作锁脚注浆小导管(每处施作两根3.5m长Ф50X5mm小导管)，变形大时增设临时仰拱(喷射25cm厚C25混凝土)以加强洞身的稳定。6)对塌方处掘进，采取短进尺、强支护形式(挖一榀钢支撑间距立即设置一榀钢支撑并喷射混凝土至设计厚度)，并加强对初期支护监控量测。7)初期支护采用Ф50×5mm小导管和挂网喷C25混凝土(30cm厚)、22b工字钢支撑(间距50cm)。8)二次衬砌厚度按55cm施作，混凝土标号采用C25钢筋混凝土，钢筋直径采用25 mm，间距为20cm。

4.4 实施及效果

在坍塌停止后，对坍塌体后方进行加固，防止了坍塌的进一步发展，然后开始逐榀的进行换拱。二次衬砌厚度加厚至55cm施作，混凝土标号采用C25钢筋混凝土，环向主筋采用Ф25mm、@200mm，塌方段处理后，在继续掘进时，采用20b工字钢支超前锚杆加强支护10m，整个处理过程无发生坍塌现象，且无任何安全事故发生。

5 结语

1)新奥法在隧道施工中已普遍使用，但在实际施工中对其原理的理解不够充分。“设计-施工-量测-设计”动态设计是新奥法原理的根本所在。平时大部分施工人员按图施工，只是在做量测-施工，往往忽略了量测-设计，而动态设计在软弱围岩隧道施工中是极为重要的。2)在软弱围岩地段掘进施工中，应严格遵循“短进尺、弱爆破、紧支护、勤量测”的指导方针。不能一味的为了抢进度违背新奥法施工原理而采用大开挖、强爆破、少支护、轻量测的做法。3)随着科技的发展，施工过程中特别是软弱围岩可采用地质超前预报等科技手段对围岩情况进行探测、预报、分析，为动态设计提供依据，以便更好地指导工程施工，提高隧道施工安全、质量，实现质量、安全、进度的统一。