隧道冒顶塌方处理及分析

林天翼　王芳

摘 要：塌方是隧道施工过程中可能会出现的严重灾害，预防塌方非常关键，也关系到企业信誉、职工的生命和财产，必须高度引起重視。本文结合某高速公路隧道的冒顶塌方处理，分析冒顶塌方原因，介绍隧道冒顶塌方处理的方法及对后续施工提出的预防坍塌措施。

关键词：隧道；冒顶塌方；处理

中图分类号：U458 文献标识码：A

1.工程概况

古盘山隧道位于甬台温高速公路复线温州瑞安至苍南段，是一座分离式部分小净距的3车道大跨度隧道。全长4170m，左洞起止桩号ZK321+960～K326+130，长4170m；右洞起止桩号YK321+960～K326+130，长4170m。隧道几何线形与净空按100km/h设计，建筑限界净宽14.5m，净高5.0m。

古盘山隧道处于低山丘陵区，隧道穿越分水岭，隧址区地面最高点在557m左右，隧道设计洞顶高程20m～60m。隧道南侧2km左右为松阳-平阳区域大断裂通过位置，受其影响，该区域发育一系列列断裂、节理密集带、侵入岩。隧道进洞口处于沟谷中，沟谷中有常水流，水量小，并沿沟谷发育一条断层，地形坡度较大，受构造影响，岩体较破碎，隧道进口段围岩自稳性较差，围岩岩性为凝灰岩，属于硬质岩，抗风化能力较强，受隧道埋深、构造、风化及水文地质条件影响，进口段地质条件较差，隧道围岩为Ⅴ级。

2.塌方情况及原因分析

2.1 塌方情况

古盘山隧道进洞口地处海西镇仙口村，洞口段设计围岩为V级，长度为110m。桩号ZK321+965-ZK322+016段已经完成开挖及支护，累计进尺51m。在开挖掌子面进行到ZK322+018位置时，隧道通过坡谷冲沟，位于断层带附近，围岩结构破碎，不稳定，地下水、地表水都比较丰富。隧道左洞掌子面开挖掘进至ZK322+018，在出碴过程中拱顶出现持续性掉块，现场负责人紧急通知停止洞内一切施工，并撤出全体人员。在对掌子面反压回填石方过程中，由于未形成有效稳定拱，造成上覆土层进一步坍塌，并形成直达地表的洞顶塌陷，地表塌洞长度约3m，宽度约4.5m，距拱顶高度为9.8m，洞内塌方量约174m3。

2.2 塌方原因

通过参建各方及专家查看现场及超前地质预报等文件后分析认为，引发塌方的主要原因是：（1）地质条件不良，该区段通过坡谷冲沟，位于断层带附近，围岩结构破碎，围岩过于松散。（2）地下水丰富，恰逢连续降雨，节理裂隙发育，突发性涌水。（3）对该段复杂地质情况认识不清。（4）施工单循环进尺太大，初期支护跟进不及时。（5）三车道大跨度隧道断面大且扁平，受力不利。

3.塌方处理

3.1 洞内利用透水性较好的宕渣进行反压回填，回填至距拱顶2.5m标高，回填长度不小于10，为保证注浆效果及塌落体稳定，在ZK322+016往里设置C20砼挡墙，墙宽2m，墙与掌子面空隙采用M10水泥砂浆充填。

3.2 ZK322+011～016定为影响段，采用临时拱架加固，拱架采用18#工字钢，间距为0.75m，钢架与初支面间的空隙采用C20喷射砼密实，并采用纵向连接钢筋（环向间距0.75m）焊接成整体；二衬主筋间距调整至15cm。

3.3 地表塌穴周边施工临时截水沟并采用彩条布覆盖，截水沟采用水泥浆抹面：塌方区域采取雨棚覆盖措施，防止雨水渗入；待洞内回填反压及临时加固完成并稳定后，对塌方形成的漏斗形坡面进行修整和临时支护，支护参数为15cm厚C20喷砼+E6钢筋焊接网+φ42×4mm小导管（长4.50m，间距@1.2×1.2m）。

3.4 对漏斗底部进行压实，底面往下打设小导管注浆加固土体，周边往外围扩散，小导管采用φ42×4mm钢管，长度6.0m，间距1.0m×1.0m，注浆压力2.0MPa，底面采用10cm厚C20喷砼+E6钢筋焊接网锚喷封闭，并做好排水措施。

3.5 暂定ZK322+016～031为塌方段，钢拱架调整为22b工字钢，间距50cm，拱架锁脚锚杆调整为Ф42×4mm小导管，每榀4根，长度不小于4.5m；为顺利通过塌方区，超前支护采用双排小导管，从ZK322+014开始打设，第一排打设角度10°，长5m，环向间距0.4m（坍腔范围0.35m），纵向排间距为2.0m，第二排小导管环向打设范围为塌腔两边延伸2m，打设角度45°，长6m，环向间距0.35m，纵向排间距为2.0m；二衬主筋间距调整至15cm。

3.6 塌方段施工工法采用环形开挖预留核心土法施工，循环进尺长度不大于50cm，初期支护必须紧跟掌子面，及时施做仰拱封闭成环，全断面初期支护完成后尽快施做二次衬砌。

3.7 在处理过程中应加强地表观测和洞内监控。施工中应加强对掌子面前方及隧道周边（特别是隧道上部）的预报。

3.8 待塌方段二衬施工完毕后，可对地表塌穴待取进一步的封闭、回填等措施。

3.9 为减小右洞爆破施工对左洞的影响，振动速度应严格按小净距隧道要求控制。

4.防塌措施

结合诸多塌方实例不难看出，管理薄弱是发生塌方的重要因素。

4.1 正确理解“新奥法”的施工原理

新奥法就是应用岩体力学的理论，以维护和利用围岩的自承能力，通过采用及时的“锚、喷支护”或更进一步的“喷、锚预支护”等联合支护手段有效控制围岩的松弛和变形，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工的方法和原则。概况地说，新奥法隧道施工的三要素实质就是“光面爆破、锚喷支护及监控量测”。

4.2 做好超前地质预报工作

通过地质超前预报工作，及时发现异常情况，为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，以及为预防隧道涌水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息。

4.3 加强施工监控量测，实行信息化施工

实时监控量测不但可以及时提供隧道拱顶下沉、周边收敛、围岩内部位移、钢支撑受力情况、锚杆轴力、支护和衬砌内应力等信息，用于判断施工工艺的可行性，设计参数的合理性，提出更加恰当的施工方法和合理的支护措施。

4.4 后续施工防塌控制要点

（1）据不同地质情况和开挖方式，采用超前小导管预注浆加固地层的超前支护措施，注浆选材视不同岩层和地下水情况分别采用水泥浆、水泥—水玻璃双液浆，通过注浆加固周边围岩，提高其自承能力，减少围岩松弛变形。（2）分台阶开挖时，支护要及时闭合成环，每一环支护锁脚锚杆均施作到位，软弱围岩段落加强超前支护，防止拱脚下沉和内移，引起过大变形导致拱部岩层坍塌。（3）严格控制开挖工序，尤其是开挖进尺，杜绝各种违章施工。控制爆破装药量，减小对软弱破碎围岩的扰动。（4）及时跟进初期支护。初期支护是保持围岩稳定的首要手段，对支护的要求是及时、可靠、封闭成环。

结语

综上所述，施工是引起塌方的直接因素，对地质情况掌握不够，从而选择不合适的施工技术，或选择了不合适的围岩情况的施工方法，并且又未采取其他补救措施，则会造成围岩塌方，甚至由于塌方处理不当也会造成再次塌方或引起更大的塌方。

参考文献

[1]韩文斌.隧道冒顶原因分析及设计总结[J].山西交通科技，2013（8）：75-77.