1、浅谈隧道大坍方处理技术 摘要：以梨园箐 1号隧道大坍方为例，分析出现大坍方的原因及处理大坍方的技术。为以后预防及处理隧道大坍方提供一定的施工经验。 关键词：浅谈 隧道大坍方处理技术 1、坍方经过 2006 年 10 月 19 日凌晨 6:30，梨园箐 1 号隧道右线掌子面施工至K209+045.2，当时出碴剩余约 20 方，掌子面右上侧开始不断的掉块，掌子面顶部支护结构明显开始变形。现场值班人员发现这一情况后，立即通知装载机停止装碴，并向洞口方向后退、同时通知出碴车辆迅速向洞口方向撤离，值班人员迅速通知所有洞内作业人员撤至洞外。 2分钟后掌子面大面积开始塌坍， K209+990 K210+04
2、5 段拱顶已经坍塌下来，坍塌持续时间仅10 秒钟左右。开挖台架被坍碴压跨，装载机斗子被台架及坍碴卡住。 二、坍方后洞内 、地表情况 1、掌子面（约 6： 50）情况：除坍塌段外， K209+975 K209+990 段拱顶初支结构出现不同程度的变形，有纵向和横向裂缝， K209+975 拱顶喷砼表面剥裂掉块。 2、地表（约 7： 10）情况： K209+980 K210+045 段隧道线路左侧出现 3条裂缝，宽度 5 40cm不等，中线左侧 10 32m范围的土体均出现不同程度的塌陷，最大塌陷深度在 80cm。但中线左侧 1.5 5m的位置出现一条隆起的裂缝。 K210+025 左侧 22m
3、处的两根高压电杆出现明显的倾斜，高压电线拉的很紧， 同时发现 K210+101 左侧 35m 处的高压电杆上瓷瓶拉坏，高压电线靠到横担上，导致停电。 三、地形地貌及水文地质情况 梨园箐 1 号隧道右线位于攀枝花市平地镇白拉古村境内，其中右线隧道一直沿山体的冲沟边缘通过，隧道最大埋深 65m，最小埋深为 1.5m。其中K209+980 K210+045 段隧道洞顶埋深在 32.2m 43.3m 之间。存在较明显的地形偏压，隧道洞身右侧山体坡度约 30 度，山体坡面走向基本与隧道轴线平行。 山坡地表覆盖层为松软含角砾低液限粘土，含少量上层滞水。地表下覆全风化 花岗岩，岩体中夹辉绿岩岩脉，受地质构造
4、影响较重，风化、构造裂隙很发育，岩体呈砂状、角砾状散体结构，裂隙水发肓，呈线状或滴水状渗出。 K210+045.2 掌子面地质情况左侧为强风化的花岗岩，岩体中夹辉绿岩岩脉。掌子面局部有股水流出，初支拱顶有线状、滴状水渗出。由于岩体破碎、受地质构造影响较重，岩体极为破碎，完整性极差。 四、坍方原因分析 经各方分析本次坍方的原因为：隧道周边岩体破碎、受地质构造影响较重，围岩为全风化性为主，围岩整体性极差；存在明显的地形偏压；加上地下水的作用，引起 上部岩体应力平衡被破坏，导致隧道上部失稳、坍塌。 五、坍方段、变形段、地表加固处理方案 本次坍方处理步骤：地表注浆加固处理 坍方段洞内处理 初支变形段处
5、理、地表裂缝回填夯实处理。 1、地表加固处理方案 隧道坍穴以上地层，若不进行注浆加固，随雨季、旱季的交替气候变化将会形成陷坑，对隧道运营安全带来极大的不利，若不加固，隧道向前开挖，地表滑坍范围将会加大，对隧道施工安全与结构稳定构成极大的安全隐患。同时因地表有高压电线杆，且地表农作物较多。从多方面考虑，施工单位建议对隧道 坍方影响段地表进行深孔注浆加固是十分有必要的。 地表裂缝处理：地表处理采用地表深孔注浆加固措施固结地层，注浆孔采用 89 钢花管，浆液采用水泥 -水玻璃双液浆，注浆终压 2MPa。 、注浆范围为 K209+965 K210+040 段左侧外圈裂缝外边 5m，右侧注浆边界为至冲沟
6、坡脚，注浆范围详见附图 3坍方段地表地形图 、注浆管的布置间距为 1.5m，梅花型布置，注浆打入地层的深度为隧道拱顶以上 2m。 、注浆管止浆段长度为 2.5m，为保证注浆压力达到设计的要求，在地表设置 20cm 的 C20 混凝土止浆板。 、在进行注浆时先注周边孔，再注中间孔，采用周边定量、中间定压的方式控制注浆效果。 2、初支变形段处理方案 、 K209+975 K209+990 初支变形段，采用 I18 工字钢架设临时内护拱，护拱间距为 40cm，拱脚置于稳固的底板上，底部悬空时采用填砼块或浆砌石块的方式处理，确保拱脚受力良好。 、每榀钢架增设 8 根（每侧 4 根） 22 、 L=3.
7、5m 的锁脚药卷锚杆；钢架紧顶原初支表面，不能紧顶地段每隔 2m 设垫块，确保内护拱与原初支表面密贴；钢架 间设 22 纵向连接筋，环向间距 1m。 、钢架架设后喷砼 20cm，喷砼主要目的是将钢架包裹，确保钢架与原初支表面无空隙。 、对钢架采用横向、竖向支撑进行支顶。对初支变形段施作 42 径向注浆小导管固结围岩： L=4.5m、 1m1m 梅花型布置；孔口采用锚固剂封堵，注水泥 -水玻璃浆液，浆液配比同坍方段大管棚浆液配比。 、对坍方表面喷射 15cm厚 C20砼进行封闭，保证坍塌面的稳定及起到止浆效果。 3、坍方段处理方案 因 K209+990 处全被坍碴封闭，估计坍碴高 10 20m，
8、全部掏空坍腔内的坍碴很有可能造成再次坍方，并有可能扩大坍方范围或出现冒顶现象。因此采用直接在坍碴内施作 108 注浆大管棚；共两环，第一环 20m、第二环25m，环间搭接 5m，采用跟管钻工艺。起到加固岩体、超前支护、止水的三重作用。因隧道周边围岩渗水，注浆材料选择水泥 -水玻璃浆液，采用双液注浆机注浆。 、 108 大管棚施工 大管棚每环 37 根（拱部 120 范围），环向间距 40cm，外插角 1 2 。 、施作导向墙：导向墙由两榀钢架、 70cm 厚砼层、导向管组成，钢架外侧 焊接安装 140 导向管（保证钻头及管靴能够进入），焊接时精确控制其角度，以此控制孔位。 、管棚加工：钢管节长
9、 4m、 5m、 6m，在保证相邻管棚接头错开的前提下，管节组合成 20m 或 25m。管头车内外丝，丝扣长度 7.5cm。 、搭设钻机作业平台：采用 42 钢管密排搭设作业平台，在钢管上满铺 5cm 木板，在周边设不低于 1.2m 的防护栏杆。 、钻孔及跟管 采用 CK45 地质管套钻机（直径为 127mm，管壁厚为 4.5mm）在工作平台上施钻，钻机底部垫方木以调节钻机高度，同时用全 站仪、线锤、钢卷尺控制钻杆角度，角度确定后用扒钉固定钻机底部。 配两台钻机从中间向两侧同时施工，坍体松散且里面极易遇到钢材（原初支），开始 2m 使用金钢钻头（此钻头可以切割钢筋）施钻，而后换成合金钻头钻进
10、2m（合金钻头能切割 10 以下的 级钢筋），最后换成偏心锤进行钻孔（偏心锤钻孔直径为 127 ）。同时偏心锤套上管靴（管靴与偏心锤连接处有管靴箍，偏心锤直进时管靴箍抱住管靴内的偏心锤使钢管与偏心锤一起转动，直接跟进；当偏心锤退出时，管靴箍自动松开，钻杆与偏心锤就能退出）及 108 管直接跟进。管靴、偏心 锤及钢管详见图 4偏心锤直进管示意图。偏心锤在钻进过程中只能正转，所以其钻孔的直径就一直能保证 127mm，等钻孔达到设计长度时，停止施钻，人工反转钻杆，偏心锤收回到标准状态，此时偏心锤的直径为 77mm，再用高压水把偏心锤周围的泥沙和石沫冲洗干净，把偏心锤取出。 108 大管棚布置范围及管
11、棚加工详见图 5 108 大管棚布置范围及管棚加工示意图。 图 4偏心锤直进管示意图 图 5108 大管棚布置范围及管棚加工示意图 、注浆 进浆口、溢浆口焊装：注浆前先把进 浆口和溢浆口同时焊在大管棚管口（进浆口和溢浆口各有一闸阀）。 浆液配比：原材料包括普通水泥、施工用水、水玻璃；水玻璃模数M=2.8 3.1，水玻璃溶液浓度 Be=35 40；水泥浆 W:C=0.8： 1 1.5： 1；双液浆配比 C:S=1： 0.6 1： 0.3。 浆液制作：配 2个 CEM-200 搅拌桶，分别搅拌水泥浆液及水玻璃浆液。 注浆：采用 2TGZ/120/105双液注浆机，将两个搅拌机两种浆液混合后注入大管
12、棚，注浆终压控制在 2MPa 以内。 在注浆时，根据进浆压力及进浆量对 水泥浆的水灰比进行调节（水玻璃浆液配比小范围调整），当注浆一定时间后，持续没有气泡冒出时，即可完后关闭溢浆口阀门。 注浆结束标准：在正常情况下，注浆压力随时间逐渐升高，最终达到或接近设计注浆压力；或者注浆量随时间逐渐减小，最终注浆量持续 10 分钟保持在设计注浆量，即可结束注浆。 、坍体分部开挖施工 隧道分部开挖：超前大管棚施工完毕后，采用人工手持风镐环行开挖法进行施工，预留核心土，此种施工方法一直到隧道贯通，开挖分部详见图 6隧道分部开挖示意图。 图 6隧道分部开挖示 意图 支护参数：初期支护采用 I22 工字钢架，钢架
13、加工考虑预留沉降量 20cm，开挖断面在 类加强基础上考虑沉降量，钢架纵向间距 0.33m，即 3榀 /m，钢架间设 22 纵向连接筋，环向间距 1m。钢筋网及喷砼按原设计施工。径向设置 42 径向注浆小导管， L=3.5m， 9080cm( 环向 纵向 )注浆终压0.8MPa。 衬砌参数：二次衬砌断面形式采用 类加强施工，即钢筋砼厚度 0.6m，主筋采用 20 级钢筋，仰拱全封闭。 4、坍方处理期间后步工序施工安排 利用大管棚施工时间，将 开挖、初支人员全部转移开挖下半断面及仰拱，抓紧时间对 K209+960 K209+975 段还未开挖的下半断面开挖支护（适当加强），并紧施作仰拱及边墙基础
14、，而后将模板台车直接移至该段施作二衬，确保衬砌尽可能紧跟掌子面，保证结构稳定及施工安全。 六、总结 通过地表及洞内的注浆，加固了坍方松散土体，阻止了地表、地下水的渗入，避免了洞内处理时的再次塌方。监控量测结果为累计沉降量不超过50mm，这说明按此种方案处理后，围岩是稳定的，方案很成功，可以为以后类似问题提供参考。 参考文献： 1、关宝树 .隧道工程设计要点集 M.北京：人民交通出版社， 2003 2、施仲衡 .地下铁道设计与施工 M.西安：山西科学技术出版社， 1997 3、黄成光 .公路隧道施工 M.北京：人民交通出版社， 2004 4、周爱国 .隧道工程现场施工技术 M.北京：人民交通出版社， 2004 5、 JTJ 042-94 公路隧道施工技术规范 S 6、 JTG D70-2004 公路隧道设计规范 S 注：文章内所有公式及图表请以 PDF 形式查看。
