浅析铁路双线隧道塌方处理措施

文宁

【摘 要】隧道开挖时如出现大面积塌方事故会为后续施工带来严重影响，不但延误了工期，耗费了大量的工程资金，还为未来隧道的使用带来了潜在的安全隐患。因此，施工单位必须加强对隧道塌方原因的分析，尽可能排除各种造成塌方的因素，保证隧道的工程质量。

【关键词】铁路隧道；塌方处理；施工技术

一、隧道塌方的类型

1、地质原因造成的隧道塌方

地质因素是造成隧道塌方的重要因素之一，不同的地质条件会造成不同的塌方事故。地质因素主要包括变质岩体、断层带、溶洞、滑坡、泥石流等，当隧道在这些地区进行施工建设时，必须要对当地的地质条件进行深人分析，稍有不慎就会造成严重的塌方事故。

2、地下水渗漏造成的隧道塌方

当隧道上方或者隧道周围的岩石中存在大量地下水时，就容易造成严重的塌方事故。地下水的存在影响了岩石的稳定性和安全性，降低了岩石强度，使隧道的耐压性逐渐降低，隧道结构面的稳定性下降，从而较易造成塌方事故。

3、地压造成的隧道塌方

地压主要包括偏压、滑坡及高地应力区等，其很容易造成隧道周围的岩体出现松动、开裂等现象，使完整坚硬岩体发生岩爆、隧道挤出性破坏现象，造成隧道主体结构的不稳定，从而造成隧道的塌方事故。

4、设计和施工不当造成的隧道塌方

在隧道建设前，设计单位没有根据施工现场的实际情况对隧道的结构、施工方法、施工流程进行合理设计，施工方案不符合施工现场实际。在施工过程中，施工单位的施工方法不当，不符合施工标准，如：该挂设钢筋网的地方没挂网、混凝土厚度不足、支承结构的数量不足、角度有问题等。爆破过程中爆破参数计算不正确，炸药数量不正确，引起隧道周围岩石的不稳定。

由于隧道施工环境差异比较大，造成隧道塌方的因素各种各样，因此相关单位必须在施工中不断进行分析和总结，这样才能最大程度地避免隧道塌方事故的发生。

二、塌方特性及原因分析

某铁路双线隧道位于内蒙古自治区鄂尔多斯市境内，隧道设计为单洞双线隧道，设计时速160km/h，预留200km/h，起讫里程为DK158+360～DK161+520，全长3160m。隧道设计最大开挖半径6.9m，高度12.15m，宽度14.16m，开挖断面约139m2，为铁路特大断面长隧道。

1、塌方段设计支护参数

塌方段设计为Ⅳ级围岩，支护形式采用Ⅳ级围岩复合式衬砌，超前小导管预支护，格栅钢筋间距1.0m，挂网喷射C25混凝土，厚25cm，C30二衬混凝土厚40cm。具体设计支护参数见表1。

表1设计支护参数表

2、塌方情况描述

2009年3月2日下午，现场观查发现，地道DK160+045邻近拱顶初支沿纵向开裂，经过对监控量测数据进行剖析得知，拱顶下沉量达6cm，变形速率达1.3cm/d，遂当即安排选用工字钢进行加固处理。3月3日变形进一步增大，量测拱顶下沉量达10cm以上，晚10时，在地道路程DK160+038～DK160+075段呈现塌方。塌方后，在拱部约150°规模形成了一个长约37m，宽14m，高15.7m的反漏斗状塌腔，塌方量约3000m3摆布，归于大型塌方，见图1。

图1塌方部位横断面图

塌方时上台阶开挖至DK160+121，二次衬砌至DK160+033，仰拱施工至DK160+085，下台阶左侧落底至DK160+095，右侧落底至DK160+087，如图2所示。

图2隧道塌方纵剖面示意图（m）

15cm左右，呈乳黄色，拱肩处局部呈碎石状压碎结构，有地下渗水出现，围岩遇水软化。围岩自承能力极弱，整体稳定性差。

分析事故发生的原因主要有：该段拱顶以上围岩特别差，地质条件杂乱，围岩突变严峻，呈上软下硬状况，地质人员对围岩级别判别存在误差；冬天施工、地下水冻结后，导致该段渗水较严峻，裂隙中的细粒被水带走，围岩构成新的自由空间；围岩成水平层分布且夹泥层较多，遇水后软化，围岩自稳才能进一步削弱；支护强度不足，未能有用按捺围岩的过大变形，已形成的自承拱受到破坏。

四、塌方处理方案的制定及实施

经现场多次勘察，发现该倒漏斗塌腔壁约成60°～70°摆布倒坡，腔壁光滑，大塌方后拱部仅有少数掉块。根据塌腔形状和地质状况，联系相似工程经历进行了归纳剖析，开始断定塌方根本安稳，不会再次出现较大塌方。后经多方剖析、研讨、评论、比较后决议学习“WNF法”，联系该次塌方的特殊性拟定的塌方处理原则为：削减挠动，以护为主，以防为重，加强二衬，及时回填，分段施工，疾速经过。断定的详细计划过程为：

因塌方未将洞室全部阻塞，塌碴顶部比拱顶仅高出1.0m摆布。为不破坏塌方段的自稳结构，防止塌方进一步拓展，对主塌方区内的石碴应尽量防止扰动，同时从洞外运土回填，进一步安定接近塌腔未塌段的支护。在未塌段堆碴上面选用钢管搭设排架，铺上木板，作为施工操作渠道。

待塌方根本安稳后，首要安排对塌腔拱顶及边墙进行初度素喷C25混凝土，并在處理过程中屡次复喷，并确保喷混凝土厚度达8cm以上，以此对塌腔围岩起到预支护效果，同时可防止小掉块伤及施工人员。

为避免塌方进一步扩大，及时加强了对塌方端头未坍塌方位进行前期支护，安装10榀

I20工字钢钢架套拱，钢架距离40cm，紧邻塌方段加密，钢架脚趾落于已施做完结的矮边墙混凝土面上，每榀拱脚和拱肩部位均设置了4根直径42mm的锁脚锚管，长度4m。前端3组钢架上150°范围内焊接φ108无缝钢管（壁厚6mm），作为超前管棚，长2.5m，环向间距30cm；拱部外侧挂φ8钢筋网（15cm×15cm），喷C25混凝土，厚35～40cm，为下一步进行主塌方区的施工构成一个施工安全屏障。

为进一步安定塌腔，在施作二衬及回填混凝土时，对应塌方最高的方位预埋φ108后期注砂管，管口距塌腔最高处约1.0m左右。当悉数二衬和回填混凝土施作完结、强度达100%后，及时组织进行注砂和灌注水泥浆等工作，以便尽早构成缓冲层。至此，塌方处理基本完成。

五、实施塌方处理的保障措施

1、高效精干的组织保障。隧道塌方后，项目部当即成立了塌方处理领导小组和塌方处理实施小组，由具有丰厚隧道开挖经历和塌方处理经历的人员构成，主要领导轮番值勤，隧道专业工程师、技术员、安全员全过程跟班作业。同时，全力备足塌方处理所需的资料物资和机械设备并随时根据实际情况进行调整，从组织上保证了塌方处理的顺利进行。

2、及时准确的监控量测。塌方处理过程中，监控量测是一项重要工作，组织了专人对塌腔壁、地表及塌方相邻区域的变形情况进行了实时跟踪监测，并及时将检查数据反馈给有关处理人员，为剖析塌腔和支护的安稳供应了重要依据，为方案的实施奠定了根底。监控量测闪现，塌方处理期间，初支周边收敛最大达21mm，拱顶下沉最大达29mm，均在计划范围内，安全安稳。

3、切实有效的处理方案。隧道塌方后，项目部立即针对现场状况提出了初期处治计划，撤离了人员、设备，划定了警戒区，实时监控塌方状况。同时，依据现场踏勘状况，拟定了开始塌方处理计划，经参建四方会议深化分析研究，确定了塌方处理的开始计划。处理过程中，联系塌方段和各项工作的展开状况，多次对初步方案进行了完善优化，进一步提高了处理计划的实用性、针对性和有效性，最终保证了塌方处理的顺畅施行。

4、快速有力的处理过程。塌方处理贵在一个“快”字，且其贯穿于塌方处理的悉数进程。塌方后，按应急预案，项目部快速反响，成立了相应的安排，制订了切实可行的方案，并当令快速实施，有用操控了塌方的拓大。处理过程中，人员设备三班接连作业，在塌方后第一个自稳期及时进行了支护，充分利用了围岩的自承才干，确保了后序作业的正常打开。在开端支护的情况下，灵敏进行了二次衬砌和混凝土回填，步步为营，确保了塌方段的稳定和安全。4月1日，塌方处理悉数结束，整个塌方處理从出现塌方至处理结束，历时29d。

结束语

塌方是隧道施工过程中出现的施工质量问题，为科学有效地避免塌方事故，就必须在工程实际中不断总结，分析塌方事故产生的原因，采取科学的方法避免塌方事故，减少塌方事故造成的损失，防止塌方事故给生命财产安全带来威胁，提升隧道的建设质量，促进我国交通事业的可持续发展。

参考文献：

[1]刘军波，袁楠.隧道塌方原因与处理方案分析[J].山西建筑，2014，05：181-183.

[2]黄生文，刘丹.隧道塌方风险因素及其评估研究[J].公路与汽运，2014，01：223-228.

[3]秦世华.隧道塌方的原因与处理措施[J].交通建设与管理，2014，20：156-158.

[4]李文华，周世生，韩萧，曹更任，李建举.超小横净距双线地铁隧道开挖顺序数值模拟分析[J].施工技术，2014，23：125-127.