■蘭高明

（福建邵光高速公路發(fā)展有限公司，邵武 354000）

1 工程概況

下沙隧道為分離式雙洞四車道高速公路隧道，隧道限界凈空10.25m×5.0m(寬×高) 左線起止樁號ZK1+108～ZK2+907，全長1799m。右線起止樁號YK1+110～YK2-990，全長1880m，隧道最大埋深約220m。

2 地質(zhì)水文情況

該隧道區(qū)屬剝蝕丘陵地貌，地表植被發(fā)育，地形起伏變化大，下緩上陡，天然山坡坡度15～40°，山脊陡峭。隧道路線區(qū)域上位于新華夏系第二復式隆起及南嶺東西向復雜構(gòu)造帶的復合部位的閩西北華夏隆起帶內(nèi)，長期的歷史演變，強烈的褶皺及巖漿活動，使之歷次構(gòu)造運動相互復合，彼此干擾和遷就，形成區(qū)域構(gòu)造形式多樣復雜。

隧道圍巖為微風化砂巖、粉砂巖夾碳質(zhì)粉砂巖和變粒巖相間石英云母片巖，其中微風化炭質(zhì)粉砂巖為軟巖，炭質(zhì)、泥質(zhì)含量高，遇水易軟化變形呈泥土狀或似煤狀；微風化石英云母片巖巖層片理極其發(fā)育，抗剪強度低，易發(fā)生掉塊、坍塌失穩(wěn)。隧道區(qū)地下水主要為風化基巖中網(wǎng)狀孔隙-裂隙水，以及基巖構(gòu)造裂隙水。風化基巖中網(wǎng)狀孔隙-裂隙水主要賦存于碎塊狀強風化巖層中，富水性及倒水性較強，基巖構(gòu)造裂隙水主要受裂隙、節(jié)理、斷裂破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造的控制，構(gòu)造帶、節(jié)理裂隙密集帶寬度變化較大，帶內(nèi)巖石多風化蝕變、破碎，透水性較好。

3 塌方情況

該隧道從進、出口分別向里施工。塌方發(fā)生在下沙隧道出口右洞，該段處于V 級圍巖深埋段，采用Z5型復合支護(Z5 型支護參數(shù)：初支厚度為24cm、采用工18b 鋼支撐、縱向間距為70cm；二襯厚度為45cm、C25 模筑防水砼、Φ16mm 鋼筋、鋼筋間距20cm）。當開挖至YK2+185 里程樁號時，于當日凌晨5：20 發(fā)生局部塌方。項目部及時下達撤退命令，確保了人員和設備的安全。隨后塌方不斷發(fā)展，先是掌子面右上方松散的土體不斷往下冒落，并伴有涌水，形成空腔后，左上方呈大塊狀的破碎巖體失去支撐自穩(wěn)而塌陷。巨大的沖擊力砸壞了已完成的上臺階數(shù)米初期支護，3h 內(nèi)形成縱向長約11m，高度約6m 的塌腔?，F(xiàn)場觀察，從左側(cè)拱腰至右側(cè)拱腳大面積坍塌，左側(cè)壁相對穩(wěn)定，拱頂偏左有明顯滑層，塌方體極其松散、破碎，現(xiàn)場已施工的11 榀上導坑鋼拱架全部被壓塌掩埋。至第二天上午10:30 塌腔高度已達12m 左右，塌方體已經(jīng)把掌子面基本封住，塌方量約1000m3。

4 塌方發(fā)生后的應急處置

(1）塌方發(fā)生后，項目部在第一時間撤出人員、機械設備，同時上報業(yè)主、總監(jiān)辦、設代處、總承包部等相關部門。

(2）嚴格落實領導帶班制度，派專人指揮，專職人員24h 值守，重視逃生管的加長、前移就位，加強進洞人員登記制度。

(3）塌方處暫時禁止施工，待制定處治方案并審批完成后方可恢復施工。

(4）疏通后方排水溝，清理塌方后方的淤泥積水，使塌方處涌水能迅速排出而不浸泡下分層巖土層。

5 塌方原因分析

通過對下沙隧道塌方處實地查看，施工調(diào)查，詳細查閱地質(zhì)地資料及現(xiàn)場踏勘并反復研討后，各方一致認為發(fā)生塌方的主要原因如下：

5.1 工程地質(zhì)方面原因

(1）塌方處掌子面圍巖層理、節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體極破碎，整體性差，巖體呈松散結(jié)構(gòu),處于吸水飽和狀態(tài)，大部分手捏可碎,強風化變粒巖中夾帶大量黃色淤泥夾層，局部為全風化狀態(tài)，巖體極破碎，整體性差，圍巖本身自穩(wěn)力不足。

(2)塌方處巖層富含積水，長期浸泡使塌方處的巖土強度降低，開挖后積水伴隨弱質(zhì)巖土突涌而出造成塌方。

5.2 施工方面的原因

(1）施工現(xiàn)場未采用設計工法施工，設計規(guī)定此段采用CD 法開挖，而現(xiàn)場采用三臺階上導坑預留核心土法施工。

(2）對徑向系統(tǒng)錨桿與超前小導管的施工中注漿壓力達不到設計預期效果，未看到巖面注漿漿液露現(xiàn)，效果不佳，未能起到注漿穩(wěn)固圍巖的作用，造成圍巖失穩(wěn)。

(3）施工現(xiàn)場的施工人員和管理人員施工經(jīng)驗不足，未對掌子面前方地質(zhì)進行有效的預判，沒有及時根據(jù)地質(zhì)條件變化，調(diào)整施工方案和支護參數(shù)，未及時采取更有效的超前支護措施。

6 塌方處理措施

6.1 塌方處理原則

塌方段處理應遵循“加固后方，穩(wěn)固塌體、填充空洞、謹慎通過、經(jīng)濟適用”的總體處理原則。

（1）加固后方：隧道施工塌方后，在塌方區(qū)處理前，應對受塌方影響初支有一定的變形或結(jié)構(gòu)受力發(fā)生一定變化的影響區(qū)段進行加固處理。

（2）穩(wěn)固塌體：采用超前管棚、固結(jié)注漿等手段和方法對塌方體進行加固固結(jié)，增加圍巖穩(wěn)固承載能力。

（3）填充空洞：為保證工程永久安全，一般需對塌腔進行空腔充填固結(jié)，做到“一次施工不留后患”的安全質(zhì)量保證。

（4）謹慎通過：應制定詳細的施工技術方案，加強各項施工管理工作，根據(jù)現(xiàn)場情況的變化隨時做出適當?shù)墓ぷ髡{(diào)整，以保證各項施工工作順利進行。

（5)經(jīng)濟適用：針對性地制定塌方處理方案，不夸大、不縮小，做到技術可行，經(jīng)濟合理，節(jié)約成本。

根據(jù)以上原則，確定本次下沙隧道塌方處理三段總長度為40m，其中塌方影響段長24m，塌方段長11m、塌方過渡段長5m。對各段分別提出處理方案如下：

6.2 塌方影響區(qū)處理

(1)加強塌方影響區(qū)（YK2+196～YK2+220）現(xiàn)場監(jiān)控量測，進行地質(zhì)雷達掃描，對于塌方體后方的初期支護進行臨時加固，加固順序應由洞口向掌子面方向逐榀進行。

（2）在已施工的每榀鋼支撐上用1 根工25b 型鋼作為臨時豎撐，用工14b 型鋼做臨時斜撐，加強縱橫向豎撐之間的連結(jié)，保證臨時豎撐的整體受力。詳見圖1。

（3）臨時豎撐基礎采用兩層枕木（厚×寬×長）（15×25×50）墊底，橫向和縱向密切接觸，每條縱橫向枕木應用老虎釘釘緊，使之成為整體；臨時豎撐與原鋼支撐、臨時斜撐與臨時豎撐的連接焊接牢固（周邊焊接焊縫厚度不小于8mm），保證整體性和穩(wěn)定性，以確保塌方處理人員的施工安全。

(4)對（YK2+196～YK2+220）塌方影響區(qū)橫斷面拱頂以下150°范圍的初期支護環(huán)向布設6m 長Φ50mm徑向小導管，間距為100×100cm，注漿壓力為0.7～1.5MPa，漿液為0.5:1.0（水灰比）的水泥漿，對既有的初期支護進行注漿補強。注漿采用先上后下、先里后外，即先對塌空區(qū)邊緣注漿，再逐步退后進行后段注漿，使導管所伸入范圍內(nèi)，通過漿液穿透松散的破碎巖體組成一個固結(jié)的灌漿層，使得后方已支護段落與塌方交界處上下一定范圍內(nèi)的巖體得以固結(jié)，充分發(fā)揮巖體的自承能力，達到控制塌方的擴展，為下一步的施工安全提供強有力的保障。

6.3 塌方段的處理

在處理前采用地質(zhì)雷達對塌方區(qū)進行掃描，準確探明塌方的情況，評估了塌方的影響范圍，得出了以下處理方案：

圖1 臨時加固示意圖

(1)在洞內(nèi)對塌方段落（YK2+185～YK2+196）用洞渣進行反壓、回填夯實至洞頂，并在塌方回填體表面噴一層20cm 厚的C25 早強混凝土將塌方體封閉，在塌方體上有水流處位置設置平孔排水，然后在塌方體表面打入長為6mΦ50mm 小導管，梅花形布設，間距為120×120cm，采用注漿液為0.5∶1.0（水灰比）的水泥漿（對塌方體開挖時，每一循環(huán)的塌方體開挖均應進行小導管注漿處理，每一循環(huán)小導管注漿搭接長度應大于2m，作為止?jié){墻用），以保證洞內(nèi)塌方體的穩(wěn)定。

（2）在塌方區(qū)進行探孔，探明塌方體上方空腔大小及位置走向，并在適當位置向塌方空腔打入不少于三根Φ108mm 鋼管，管口盡量伸至塌腔頂，分期采用C20 泵送砼對空腔內(nèi)部逐步進行回填，塌腔回填厚度應大于洞身開挖線以外6m。

（3）超前支護：塌方區(qū)初支背后空腔回填砼完成并達到設計強度后，從塌腔邊緣后退4m，在橫斷面拱頂以下150°范圍以環(huán)向間距為40cm、外插角≤10°、長度為20m 的Φ89mm 中管棚,并在每兩根中管棚中間打入外插角為45°、長為6m 的Φ50mm 的小導管，小導管縱向間距為1m，注漿壓力為0.7～1.5MPa，漿液為0.5∶1.0（水灰比）的水泥漿固結(jié)周邊圍巖。

(4）開挖掘進必須采用CD 法施工，可采用一側(cè)導坑先開挖到超過塌方段落（初期支護應隨挖隨支護到設計要求并嚴格控制超前小導管施工質(zhì)量），然后視中側(cè)壁穩(wěn)定情況決定是否對側(cè)壁再進行加固。嚴格按照“先支護（強支護）、后開挖（短進尺、弱爆破）、快封閉、勤量測”的原則進行，每開挖一榀鋼支撐間距應立即按設計要求設置一榀鋼支撐并噴錨支護使之形成強度，并加強對初期支護監(jiān)控量測。

(5)塌方段落支護采用ZDK-2 型復合支護,（ZDK-2 型支護參數(shù)：初支厚度為30cm、采用工22b 鋼支撐、縱向間距為50cm；二襯厚度為55cm、C30 模筑防水砼、Φ25mm 鋼筋、鋼筋間距20cm）。二襯施工前應對初支內(nèi)腔進行測量，以判斷初支內(nèi)輪廓是否侵入二襯，以便及時調(diào)整處理措施。

圖2 塌方處理段落示意圖

6.4 塌方過渡段處理

待塌方區(qū)段按上述方法處理完之后，密切注視塌方段的斷面變化，加強監(jiān)控量測。該區(qū)域之后5m(YK2+180～YK2+185)范圍內(nèi)，塌方段超前支護的Φ89mm 中管棚和超前小導管伸入此過渡段，進行加固固結(jié)，為保證過渡段的施工質(zhì)量和安全，過渡段也延用了ZDK-2型復合支護。

7 施工中注意事項及要求

（1)施工現(xiàn)場應加強洞內(nèi)塌方影響區(qū)的監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預報，量測斷面每3m 設置一個且不少于3 個。

（2)塌方段開挖初支完成后，應對塌方體圍巖加固的情況進行地質(zhì)雷達掃描檢查，洞周6m 范圍內(nèi)不得存在空洞和松散體。

（3) 應加強安全質(zhì)量管理工作，確保施工安全和工程質(zhì)量。

8 結(jié)束語

本次隧道塌方后，制定了以上處治方案并嚴格實施，取得了良好的效果，施工過程未發(fā)生一起安全事故，保證了施工安全。塌腔回填密實無孔洞，不留后患，保證了永久工程質(zhì)量。僅用一個月的時間塌方處理全部完成，縮短了預期的工期，節(jié)約了工程成本。塌方處理完成后，經(jīng)過兩個月的監(jiān)控量測反饋的信息分析，整個塌方區(qū)結(jié)構(gòu)已趨于穩(wěn)定。

[1]JTG F60-2009，公路隧道施工技術規(guī)范.

[2]JTG/T F60-2009,公路隧道施工技術細則.

[3]JTG D70-2004,公路隧道設計規(guī)范.

[4]李小青.隧道工程技術,2011.