宝天高速公路右线隧道塌方成因及处理方法

六公司哈齐项目部   闻发利

【摘要】此文章根据公路隧道塌方产生成因及处理方法的工程实践，论述了公路软弱围岩段隧道施工应尽早封闭成环、重视监控量测工作、加强施工管理的重要性。
【关键词】隧道塌方、软弱围岩、处理方法
　　1 地形及地质概况
　　宝天高速公路隧道为分离式隧道，设计净空断面为12.0 m×7.0 m，复合式衬砌结构。按照新奥法施工，进出口段采用大管棚、超前小导管、钢支撑、超前锚杆。
　　隧道处地形及地质特点:①隧道地处丘陵地貌,山坡坡度约为20°～45°；隧道进出口处植被较发育。②隧道岩层走向与隧道轴线大角度相交，中间有断裂及向斜构造分布，岩层层理、裂隙发育较全，易产生坍塌和掉块。③隧道进出口段处见风化凹槽，地层岩性为砂加卵石岩层，厚度大、地层渗透系数大，属强过水通道,水量丰富。洞顶埋深浅，大部分处于埋深小于40～75 m的浅埋地段。由于隧道地层含水量丰富，导致侧壁容易失稳，拱部若无支护时容易产生坍塌。④隧道地下水主要有风化层孔隙裂隙水和基岩裂隙水，受大气降水及地下水侧向补给，水量丰富。根据勘察资料表明隧道大部分穿行于粉砂岩、泥岩区，层理裂隙发育，且本隧道发育有两条断裂带，为潜在的良好透水带。
　　2 隧道塌方产生原因处理方法
　　2.1 设计因素
　　　公路隧道工程设计方法主要有工程类比法、理论计算法及现场监控法等，这些方法又以工程类比法运用得最为广泛。在设计过程中若对围岩判断不准或情况不明，从而设计的支护类型与实际要求不相适应，也是导致施工中产生松驰坍塌等异常现象的原因，且设计中的地质勘查资料详细与否也是造成施工塌方事故产生主导因素之一。
　　2.2 地形及地质因素
　隧道工程地质情况千变万化,施工过程中受各种不可预见的地质因素及地质构造的影响巨大。公路隧道受多变的地质条件影响，如遇到地下水、断层破碎带、岩爆、瓦斯、偏压浅埋、膨胀土等条件，使施工难度大，安全性差；且公路隧道开挖跨度大，单洞双车道隧道开挖跨度达10 m，形状扁平，且防水要求极高，无疑加大了公路隧道的施工难度和塌方事故的产生。
　　此隧道中地层岩性呈砂土加卵石岩层，厚度大、地层渗透系数大，属强过水通道，水量丰富。水渗入围岩使软化系数大的岩石强度降低，结构面的抗剪强度减小，导致塌方。洞顶埋深较浅，大部分处于埋深处于40～75 m的浅埋地段。塌方处地表人工采土开挖范围较大，未采取防护措施。
　　2.3 施工因素
　　有些施工单位及施工人员为了能赚取更多的利润，甚至期盼着隧道塌方，从而增加工程数量或者设计变更以带来更大的施工利润。另一方面，有些施工单位抱着“地质工作是设计人员的任务,而不是施工人员的事”的观念致使减少甚至忽略了施工过程中的地质勘测及超前预报工作，从而加大了隧道施工塌方事故产生的`可能性。施工单位在施工中的不规范或是违规施工也是导致塌方的重要因素之一。目前，公路隧道施工队伍的技术、管理及施工水平相差甚远，加之一些建设环节的操作不规范，有些施工单位及人员对新奥法原理缺乏深入的认识、学习、研究和应用，导致不规范或是违规施工现象较为普遍。
　　2.4塌方的处理方法
　　塌方事故发生后，要及时对塌方体进行封闭处理，对塌方体表面喷一层25cm厚的C25早强喷射混凝土并挂网将塌方体封闭，然后进行超前小导管注浆预支护加固、稳定围岩。针对现场塌方的实际情况，对受塌方影响的初期衬砌裂缝地段进行加固，并及时施作二次衬砌，对塌方体进行加固处理。
　　2.4.1 塌方侵限段的加固处理
　　塌方事故直接导致初期支护拱体长达16 m～22 m，拱顶初期支护下沉变形较大，出现多条较大裂缝，拱顶侵限等。为了防止塌方范围继续扩大，以及防止前端的初期衬砌支护下沉变形加大，对初期衬砌裂缝地段采取了如下加固措施:
　　(1)对初期支护裂缝地段的加固支护，拱部增设径向 Φ50 mm×5 mm小导管，呈梅花型布置，间距为100 cm×100 cm。施工后及时注浆以加固围岩，防止洞室周围围岩在围岩裂隙水的作用下进一步扩张。通过监控量测及数据整理的结果可以总结出小导管注浆后围岩变形量减小，达到了通过增设小导管，对导管内进行注浆，有效加固裂缝地段的预期效果。