1、1太安岭隧道塌方原因分析及处理摘要：塌方在隧道施工中经常发生，对太安岭隧道的塌方现象进行塌方原因的分析，认为围岩的复杂情况、水的影响和施工的不合理性是引起塌方的主要原因。并总结了塌方处理的措施，采用了稳定掌子面、排水、加固地层、管棚法、留核心土开挖和初支加固等措施，最终顺利通过了塌方段。这为今后同类隧道塌方处理积累了宝贵经验。 关键词：隧道塌方；原因分析；处理措施 中图分类号：TU94+3.4 文献标识码： A 文章编号： 1 工程概况 王城高速是山西大同王庄堡至忻州繁峙县城高速公路，太安岭隧道是王城高速公路的控制性工程，太安岭隧道是双向六车道分离式公路隧道，设计速度为 100km/h，净宽
2、14.5m，限高 5m。起讫桩号为左洞ZK11+462ZK13+914，全长 2452m；右洞 K11+478K13+920，全长2442m，隧址区高程介于 1130m1300m，相对高差 170m，路线线形坡度都设计为-1.7%。 隧址区位于山西省西北部浑源、繁峙一带，路线穿越的构造单元为吕梁、太行断块之恒山、五台山穹状隆起中部，地层古老，地质结构较复杂。太安岭隧道围岩主要由太古界恒山杂岩组成，岩性以灰白色片麻岩、暗灰色角闪长片麻岩和斜长角闪岩为主，其节理面和片麻岩节理面中穿插有大量石英岩脉，较破碎。太安岭隧道沿山脊方向布设，山脊西2侧为下河湾，沟内常年有水；裂隙富水量差异较大，洞内可能有地
3、下水分布，出水状态为裂隙滴渗水，局部为淋雨状出水，洞内水文地质条件较为复杂。 塌方段隧道埋深 198.2218.3 米，杂岩岩性以微风化灰白色片麻岩为主，侵入岩为粗粒花岗斑岩脉体，侵入岩脉对周围岩体有一定的影响，使岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎，围岩属于1 级，衬砌类型为1级深埋。但掌子面的观察和地质雷达超前地质预报分析，围岩节理、裂隙发育很明显，掌子面潮湿，含水量较大。经过现场勘察，实际开挖后岩性以片麻岩为主，中强风化，节理裂隙发育明显，围岩整体稳定性差，拱腹部渗水严重，经业主、设计和施工开会决定将 ZK13+030ZK13+000变更为1 级深埋，初期支护按级支护施工。 2 塌方情况及危害
4、 该隧道采用新奥法理念，上下两台阶法控制爆破开挖。2012 年 9 月6 日，当太安岭隧道繁峙端左线进口上台阶掌子面开挖到 ZK13+024 时，掌子面上方发生塌方，坍塌高度约 23m，纵向 34m，宽约 3m，已施作的钢拱架发生变形。而且掌子面涌水量很大，呈淋雨状。从塌方规模上看属于小塌方，但造成的影响很严重，首先直接延长了施工工期，2012年 12 月底通车的计划因此推迟。塌方还增大了工程预算，而且塌方对施工人员造成了极大的人身安全威胁，给社会造成了不良的影响。 3 塌方原因分析 1）围岩情况复杂 石英岩脉侵入破坏片麻岩为主的围岩的整体稳定性，岩体结合性较差。侵入岩脉使围岩节理裂隙发育较明
5、显，围岩风化3程度高。而且由于隧道埋深较大，初步设计时由于勘察方法的局限性，不能真实地反映实际隧道的工程地质情况，严重影响隧道的设计方案和施工方法的确定，围岩情况的复杂性是隧道塌方的最主要原因。 2）水的影响 隧道虽然埋深很大，但是由于裂隙较发育。水具有流动性，地表水和地下水通过裂隙渗入，侵蚀岩体，使岩体的粘聚力 c 和内摩擦角 显著降低，加剧降低了岩体结合性和围岩稳定性。施工期间八九月份雨水较多，大量的工程塌方案例表明，突降的暴雨和长期的阴雨天气都是导致塌方的重要诱因。 4 塌方处理措施 1）稳定掌子面 掌子面采用 c25 混凝土施作 20cm 封堵墙，并加以1515cm 的 8 钢筋网，带
6、封堵墙达到设计强度的 95%时，在掌子面施作长度 68 米的注浆小导管，间距 1.51.5m，注浆材料选用双液浆。 2） 排水 在出水点预埋一定的放空管，尽量把水引到边沟，利用隧道的顺坡将水排到洞外，也可以利用水泵加快排水速度。 3）加固地层 ZK13+030ZK13+000 段落拱顶纵向按 1m，横向间距1m，横向三根，共计 30 根，长度 50cm 采用 89 的注浆管补充注浆或者泵送混凝土。注浆材料宜以水泥浆液为主，可采用快凝早强水泥。 4）超前大管棚 掌子面采用 108 大管棚，导管选用热轧无缝钢管，导管环向间距 35cm。长度 15m，分段安装，纵向两组管棚间应有不小于3.0m 的水
7、平搭接长度。在拱顶 120范围内施作。为了保证沿隧道开挖轮廓线纵向钻设的管棚孔不侵入隧道开挖轮廓线，采取外插角 10。 5）留核心土施工 施工完管棚后，隧道开挖采用环形留核心土法，4严格按照“短进尺、强支护、弱扰动、勤量测”的施工原则，拱顶环形开挖后，立即组织架立钢拱架并开始锚喷作业，相邻钢架必须用钢筋连接，拱脚处设置锁脚锚杆。待喷射混凝土强度达到设计强度的 70%后，进行核心土和下台阶开挖。反复循环，直到安全通过塌方段。 5 总结 塌方在隧道施工中屡见不鲜，塌方不仅对施工人员造成了极大的人身安全威胁，还延长了隧道的施工工期，增大了工程预算，降低了施工单位的施工质量而且给社会造成不良影响。处理
8、塌方必须及时，塌方事故发生后，应及时研究工程地质、水文情况，检查塌方对初期支护的损坏情况和影响区域，分析塌方的原因和发展趋势，在此基础上研究对策。引起隧道塌方的原因多种多样，围岩情况复杂，水的存在降低了岩体的粘聚力和内摩擦角，使围岩条件更加恶化，施工的一些不合理性，没有合理利用新奥法理论。根据塌方原因采用合理的处理措施，太安岭隧道采用了稳定掌子面、排水、加固地层、管棚法、留核心土开挖等措施，顺利通过了塌方段。希望对以后的隧道塌方处理有一定的借鉴作用。 参考文献： 1JTG D70-2004.公路隧道设计规范S ，北京：人民交通出版社，2004 2JTG/F60-2009.公路隧道施工技术规范S，北京：人民交通出版社，2009 3陕西省交通规划勘察设计院.王庄堡至繁峙高速公路设计图纸Z，2011. 54洪开荣.山区高速公路隧道施工关键技术M，北京：人民交通出版社，2011. 5万民晶.东掌隧道塌方的成因及分析J.山西建筑,2012,38(12)：222-223
