石膏山水库沁南公路改线隧道塌方处理措施

郭永峰

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

沁南公路改线1号隧道为石膏山水库配套工程，也是沁南公路改线中的一部分，该隧道为单向隧道，起点桩号0+000.00，终点桩号0+518.00，长518 m，属山丘重岭隧道，隧道型式为城门洞型，洞口开挖断面宽5.4 m，高 6.746 m，净宽 4.4 m，净高 5.796 m，进口高程1 152.4 m，出口高程1 150 m，设计纵坡0.46%，初期支护喷C20混凝土厚度为15 cm，直径20 mm钢格栅间距1 m，直径25 mm超前锚杆长3.5 m，间距30 cm。该工程于2008年8月洞口明挖，2009年3月洞室开挖，2009年8月全线贯通。

2 公路隧道塌方段情况

1号隧洞于2009年3月进行洞室施工，初期支护紧跟开挖工作面，按计划和规范施工作业，因地质问题，同年9月初洞内发生大塌方，塌方段桩号0+446—0+483。该段工程地层岩性为太古界泰岳山群石膏山组第五岩组混合花岗岩、浅粒岩。洞顶围岩厚14~32 m，主要发育 3 组节理：第 1 组 N30°~51°E.SE∠52°~68°，第 2 组 N59°~80°W.NE∠62°~78°，第 3 组 N82°~89°E.SE∠60°~74°。其中第 1 组节理较发育，延伸较长，宽0.1~0.2 cm，裂隙面较平直，无充填；其余两组节理不甚发育，延伸0.4~0.8 m，宽0.2~0.3 cm，裂隙面粗糙，有少量泥土充填。第1组和第2组裂隙组合结构面走向与洞轴线夹角较小，对隧洞产生不利影响。围岩类别为Ⅴ类。塌方影响段桩号0+441.79—0+446和0+483—0+496出现严重的洞室变形和纵横向裂缝，且随着时间的推移，变形和裂缝逐渐加大。

3 塌方处理方案设计

根据现场塌方情况判断分析，分两部分处理，塌方影响段处理（进口段桩号0+441.79—0+446、出口段桩号0+483—0+496）和塌方段处理（进口段桩号0+446—0+483）。

3.1 影响段处理方案

首先从进口、出口两段开始处理塌方影响段，考虑到塌方段距出口仅25 m，向洞内运送材料和出渣距离短，且节约投资、缩短工期，所以处理完塌方影响段后从出口处理塌方段。

3.2 出口塌方影响段

首先对塌方影响段进行临时十字加固，采用18号工字钢进行横向和竖向支撑，用22号槽钢对洞室两侧墙沿岩壁支撑，间距1 m，槽钢间用直径25 mm纵向筋连接，间距0.5 m，待小导管和初期支护完成后拆除。对原隧道两侧墙每榀拱架垂直岩面钻孔，安装14根直径40 mm、长4 m、间距700 mm小导管并注浆。小导管注浆采用42.5等级普通硅酸盐水泥，注浆压力0.4 MPa；对变形凸出部位进行修复，将原变形的直径20 mm钢格栅换成18号工字钢拱架，拱架间距用直径25 mm纵向筋连接，间距0.5 m；挂直径6 mm，在长宽两个方向放置间距均为200 m的钢筋网，喷250 mm厚的C20混凝土；然后进行钢筋混凝土衬砌至桩号0+483，混凝土衬砌后进行塌方段0+446—0+483的处理，之后再处理进口塌方影响段。

3.3 进口塌方影响段

首先及时排除洞内积水，保持工作面无积水，再对塌方影响段进行临时十字加固，保证施工场地安全，其施工工艺和设计参数同出口塌方影响段一致。

3.4 塌方段处理方案

首先用麻袋装黏土封堵掌子面，以防止管棚注浆时浆液流失和拱部石渣滑落，下次处理时可重复使用。

隧道拱部纵向钻孔，安装30根直径40 mm、长6 m、间距300 mm的超前小导管并注浆。小导管注浆用42.5等级普通硅酸盐水泥，注浆压力0.4 MPa；小导管安装在钢拱架上面，仰角5°，每排小导管搭接1 m，注浆后12~24 h开始开挖，开挖后立即设钢拱支撑，开挖最大进尺为超前导管长度的1/3~1/2，开挖后导管尖端留在围岩内的长度应不小于0.5 m，且前后排交错布置。

开挖（清渣）分上、下两部分台阶式进行。上半部分开挖高度3.89 m，下半部分开挖高度3.0 m。上半部分每开挖2 m，拱部纵向钻孔、安装一排超前小导管并注浆，为保证施工作业安全，一次3个循环（约6 m）后再开挖下半部分。

上半部分每开挖0.5 m，立18号工字钢拱架，每榀工字钢拱架间距0.5 m，拱架间用直径25 mm纵向筋连接。每榀拱架两侧垂直岩面钻孔、安装直径40 mm、长4 m、间距500 mm小导管并注浆。下半部分每开挖0.5 m，接18号工字钢腿，间距0.5 m，钢腿间用直径25 mm纵向筋连接。每榀工字钢腿两侧垂直岩面钻孔、安装直径40 mm、长4 m、间距500 mm小导管并注浆。两部分小导管注浆均采用42.5等级普通硅酸盐水泥，注浆压力0.4 MPa；然后挂直径6 mm、在长宽两个方向放置间距均为200 mm的钢筋网，喷250 mm厚的C20混凝土。

3.5 注意事项

为确保开挖安全，需在拱顶中部，起拱点两侧布置变形观测点，根据变形观测数据及时对围岩变化进行跟踪判断，调整设计参数，优化施工工艺。

在用小导管注浆的过程中，如果围岩发生较大变形或水泥浆液溢漏，应立即停止注浆，分析出现的原因，改变注浆压力，采用快凝注浆材料，以缩短浆液凝结时间，对串浆、跑浆的地方及时封堵。

4 结语

隧道塌方处理不仅对施工技术有严格要求，还需要具备完善的组织领导机构，保证生产安全，现场若有突发事件应立即汇报，保证塌方处理顺利。

塌方处理时，应尽量减少对围岩的扰动，避免形成二次坍塌；加强初期支护和超前支护，隧道存在空腔的地方要回填密实；初期支护完成一段应及早按原设计施工进行二次钢筋混凝土衬砌。本隧道按设计方案历时一个多月顺利完成，没有发生安全事故。