维普资讯 http://www.cqvip.com 交通科技与经ｊ｜｜ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ ｉｎ Ａｒｅａｓ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ２００８年第４期（总第４８期） 观音山隧道塌方段施工处理方法 卞修亮 （福建省泉州路桥发展开发有限公司，福建泉州３６２０００） 摘要：由于未采用新奥法原理指导施工、监控量测工作不到住、采取的施工方法不当以及施工过程中的不规范行 为等原因，造成了观音山隧道塌方。根据处理观音山隧道坍方的工程实践，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，对同类围岩隧道施工具有一定的借鉴意义。 关键词：公路隧道；软弱围岩；新奥法；塌方处理 中图分类号：Ｕ４５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—５６９６（２００８）０４—００３１—０３ Ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｈａｎｄｌｅ ｏｆ Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｉｎ Ｇｕａｎｙｉｎ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｔｕｎｎｅｌ ＢＩＡＮ Ｘｉｕ—ｌｉａｎｇ （Ｆｕｊｉａｎ Ｑｕａｎｚｈｏｕ Ｈｉｇｈｗａｙ ａｎｄ Ｂｒｉｄｇｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ。，Ｌｔｄ。，Ｑｕａｎｚｈｏｕ ３６２０００，Ｆｕｊｉａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｎｏｔ ｕｓｉｎｇ ＮＡＴＭ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｏｒｋ ｉｓ ｎｏ ｅｎｏｕｇｈ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｄｏｐｔ ｉｓｎ＇ｔ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｎｏｔ ｎｏｒｍ ｂｅｈａｖｉｏｒ， ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｃｏｎｄｕｃｅｄ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｕａｎｙｉｎ ｍｏｕｎｔａｉｎ ｔｕｎｎｅｌ，ｉｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｉｎ ｈｉｇｈｗａｙ ｗｅａｋ ｒｏｃｋ ｓｅｇｍｅｎｔ ｔｕｎｎｅｌ ａｂｏｕｔ ａｓ ｅａｒｌｙ ａｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｃｌｏｓｅ ｉｎｔｏ ｗｒｅａｔｈ，ｒｅｇａｒｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅ— ｍｅｎｔ ｗｏｒｋ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ａ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ。ｉｔ ｉｓ ｈａｖｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｔｏ ｓｉｍｉｌａｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ。 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ；ｗｅａｋ ｒｏｃｋ；ＮＡＴＭ；ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｍａｎａｇｅ １ 工程概况 分穿行于粉砂岩、泥岩区，层理裂隙发育，且本隧道发育有多 条断裂带，为潜在的良好透水带。 观音山隧道为分离式隧道，长１ ７１４ ｍ（左洞长１ ７２８ ｍ， 右洞长１ ７００ ｍ），是泉州泉三高速公路的主要控制性工程之 ２ 隧道塌方情况 一。设计净空为１２．５２ ｍ×５ ｍ，曲墙复合式衬砌结构。按 观音山隧道长１ ７１４ ｍ（里程桩号为ＺＫ２７－４－２７７ ＺＫ２９ 新奥法施工，进出口段采用大管棚、超前小导管、型钢支撑或 ＋００５，ＹＫ２７－４－２７０￣ＹＫ２８＋９７０），进出口结合大管棚、超前小 超前锚杆、钢格栅拱架成洞。隧道特点： 导管、型钢支撑或超前锚杆、钢格栅拱架成洞。Ｖ级围岩采用 １）场区为丘陵地貌，山坡坡度约为１Ｏ。～３Ｏ。，植被较发 机械配合人工进行挖掘，Ⅳ～Ⅲ级围岩施工采用光面爆破技 育。中部山脊走向接近南北向。未见崩塌、滑坡等地质灾 术。２００７年１１月２６日，观音山隧道开挖到ＺＫ２８＋８１０、ＹＫ２８ 害。 ＋８３１掌子面时，隧道坍塌冒顶（见图１），塌方高达３６ ｍ，塌方 ２）隧道岩层走向与隧道轴线大角度相交，间有断裂及向 范围为 （２８＋８１Ｏ～ （２８＋８１８，Ⅵ（２８＋８３１～Ⅵ（２８＋８４８。 斜构造分布，岩层层理、裂隙发育较全，易产生坍塌和掉块。 ２００７年１１月２８日，参建４方代表在现场确定采取超前中管 ３）隧道进出口段约ＺＫ２７＋２７３￣ＺＫ２７＋６８７．５、ＺＫ２８＋ 棚进行预支护处理方案：增加超前中管棚进行预支护，稳定围 ７１９～ＺＫ２９－４－０１４、ＹＫ２７＋２６５～ＹＫ２７＋６４４、ＹＫ２８＋７５２～ 岩，加固塌方体，把空洞处理后再开挖掌子面。 ＹＫ２８－４－９７０处见风化凹槽，地层岩性为砂土状及碎块状强风 化熔结凝灰岩层，厚度大，地层渗透系数大，属强过水通道， 水量丰富，估算涌水量为２ ６７３ ｍ３。洞室埋深浅，大部分处 于埋深小于４０ ｍ的浅埋地段。侧壁易失稳，拱部无支护时 易产生坍塌。 ４）隧道地下水主要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，水量贫乏，但隧道中部的构造 断裂带位于小山谷旁，富水性较好。勘察期间对钻孔进行稳 定水位恢复观测，未见涌水等地下水发育迹象，但隧道大部 收稿日期：２００８—０，２—２１ 作者简介：卞修亮（１９７１￣），男，工程师，研究方向：路桥工程 图１塌方体规模示意图 维普资讯 http://www.cqvip.com ・３２・ 交通科技与经济 第１Ｏ卷 ３ 隧道塌方原因分析 ３．１新奥法理论 １）隧道的开挖尽量利用围岩的自承能力，充分发挥围岩 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，对地表进行封闭。 ４．１开裂、侵限段落的加固处理 塌方事故直接影响初期支护拱体长达７～１９ ＩＴＩ，拱顶初 期支护下沉变形较大，出现多条较大裂缝。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）对桩号ＺＫ２８＋８１８～ＺＫ２８＋８３７，Ⅵ（２８＋８４８～Ⅵ（２８ 自身的支护作用。 ２）根据围岩特征，严格按照设计图纸提供支护类型和参 数，及时施作密贴于围岩的柔性支护例如钢拱架，喷射混凝 土和锚杆等，做好注浆工作，以控制围岩的变形和松弛。 ３）在软弱破碎围岩地段，能使断面及早闭合，以有效地 发挥支护体系的作用，保证隧道的稳定性。 ． ４）在软弱围岩中，二次衬砌紧跟掌子面，使围岩和支护 结构形成一个整体，从而提高了支护体系的安全度。 ５）通过对围岩和支护结构进行动态观测，合理调整开挖 步序和初支参数。 观音山隧道实际施工中没有很好的以新奥法理论为指 ＋８５５的初期支护，拱部增设径向０５０ ｍ×５ ｍｌｎ小导管， 呈梅花型布置，间距为１００ ｃｍＸ １００ ｃｍ。施工后及时注浆以 加固围岩，防止洞室周围围岩塑性区进一步扩展。通过监控 量测结果可以看出小导管注浆后围岩变形减少，达到了预期 的效果。 ２）先对每榀型钢拱脚底部每侧各施打向下为４５。的２根 ３．５ ＩＴＩ长注浆小导管锁脚，然后用工字钢做临时支撑 工字 钢（或槽钢）做底梁。待钢支撑施工完毕后，设水平横向支撑 形成环，工字钢用０２５钢筋纵向连接，环向间距为１．０ ＩＴＩ。 工字钢按７０ ｃｍ间距安装，加设楔形木垫于喷射混凝土与型 钢之间塞缝。 导，监控量测工作不到位。未按规定进行量测，信息反馈不 及时，导致决策失误、措施不力而造成塌方的现象。 ３．２不良地质及地下水影响造成的塌方 地层岩性为砂土状及碎块状强风化熔结凝灰岩层，厚度 大，地层渗透系数大，属强过水通道，水量丰富，估算涌水量 ３）未塌方段由于受到塌方体的影响，紧邻塌方体１０ ＩＴＩ 范围内的周壁围岩发生较大变形，严重侵占了二次衬砌规定 的５～１０ ｃｍ，最薄处只有４０ ｃｍ。为了确保二衬尺寸，对侵 约为２ ６７３ ｍ３。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。洞室埋深浅，大部分处 于埋深小于４０ ｍ的浅埋地段。塌方处地表人工采土开挖范 限地段已经施工完毕的工字钢支撑进行了抽换。抽换采取 间隔抽换，型钢更换后，对侵入二衬范围的喷射砼进行凿除； 满足设计初支厚度后进行重新补喷。然后再进行二衬的正 常施工。 围较大，未采取防护措施。 ３．３施工方法及措施 １）虽然采用双侧壁施工，但侧壁位置不当，致使左右导 洞过于“狭窄”；施工支护不及时；围岩暴露过久，产生过度位 移引起围岩松动、破坏；侵限地段钢支撑抽换操作不当且进 展缓慢，致使二衬施工滞后，忽略了围岩的变形规律，围岩的 变形同时具有连续变形和突然变形的特征。当开挖距离小 于隧道开挖宽度时，围岩两端由于受到二次衬砌砼和开挖掌 ４．２塌方整治总体方案 塌方体围岩结构属Ｖ级围岩，塌方体厚度为８～１７ ＩＴＩ， 高度为３６ ｍ（不含隧道高度，见图１），塌方空腔较大。在处 理、加固好未塌方段后，在做好隧道地表排水和保证安全的 前提条件下，按照下列方案和工艺过程进行塌方体处理。 ４．２．１加强对塌方体的监控量测 对洞周、塌方范围进行定时、定位的观测，随时掌握塌方 体动向，并将现场数据进行回归分析，以便对围岩稳定进行 分析，修正和完善抢险方案。 ４．２．２洞内塌方影响段处理 子面支撑的约束作用，连续变形很小，主要是爆破后受震动 影响的突然变形，而且在这个距离范围内由于衬砌和开挖面 支承的“空间效应”的影响，即使初期支护抗力不足围岩滑移 力亦不至于失稳，当这个距离为１．５～３倍开挖宽度时，“空 间效应”的影响完全消失，初期支护抗力小于滑移力的问题 即刻暴露出来，围岩急剧变形，极易引起塌方。 ２）施工过程中存在的工艺操作不符合施工技术规范要 求，施工管理不到位，质量意识、安全意识不强也是造成塌方 的重要原因，施工中存在较多质量问题：锚杆长度不足；锚杆 砂浆不饱满，强度尤其是早期强度不足；喷砼强度、厚度达不 到设计要求；钢支撑未完全由喷射砼包围密实或钢支撑与围 １）对塌方体表面喷一层２０ ｃｍ厚的Ｃ２５早强混凝土并 挂网将塌方体封闭，保持塌方体稳定。应在塌方体下部打入 ０５０ ｍ×５ ｍｌｎ钢花管，以利塌方体内排水工作。 ２）在塌方影响段内采用０８９ ｍｍＸ ６ ｍｍ超前注浆钢花 管，环向、纵向间距分别为５０ ｃｍ、１００ ｃｍ，扇形布置，外插角 为１５。、３０。、４５。，长度为１８ ｍ。 岩之间存在空隙；钢支撑未置于稳定坚固的基础上，未按照 施工要求进行２根３．５ ｍ长注浆小导管锁脚。以上问题直 接造成支护抗力未达到设计要求或围岩未粘结紧密使无弯 矩结构产生弯矩而导致塌方。 ３）待塌方体注浆固结强度及超前支护强度达到设计要 求后，方可对塌方段进行开挖。严格采用双侧壁导坑，必要 时加上下台阶法进行掘进，逐段清理塌方体并开挖到设计轮 廓线后，随即喷射５ ｃｍ混凝土，架设２２ａ工字钢支撑（间距 为５０ ｃｍ）。并用注浆小导管锁脚（每处施做两根３．５ ＩＴＩ长， ０５０ ｍｍＸ５ ｍｍ小导管），必要时可施工ｌ临时仰拱（现浇２Ｏ ｃｍ厚Ｃ２０砼）。钢支撑架设后应立即复喷到位。 ４隧道塌方处理方法 ２００７年１１月２６日，塌方事故发生后，及时对塌方体进 行处理，对塌方体表面喷一层２０ ｃｍ厚的Ｃ２５早强混凝土并 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。塌方范围为ＺＫ２８＋８１０ ＺＫ２８＋８１８，ＹＫ２８＋ ４）初期支护采用０５０ ｍｍＸ ５ ｍｍ小导管（长为５ ｍ，外 插角为６０。），小导管纵、环向间距皆为１ ｒｎ和挂网喷Ｃ２５砼 （厚３０ ｃｍ），２２ａ工字钢支撑（间距为５Ｏ ｃｍ）。 ５）二次衬砌比原设计有较大加强，厚度按６０ ｃｍ，混凝土 ８３１￣Ｙ－Ｋ２８＋８４８。针对现场塌方的实际情况，对受塌方影 维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期 卞修亮：观音山隧道塌方段施工处理方法 ・ ３３ ・ 标号采用Ｃ３０钢筋混凝土，钢筋直径采用 ２５ ｍｍ，间距为 １０ ｃｍ。 该项工作显得更为重要。 ２）在Ｖ、Ⅳ级软弱围岩含水地段开挖施工中，应严格遵 循“短进尺，弱爆破，紧支护，勤量测”的指导方针。实践证 明，及时支护并初喷４ ｃｍ厚砼封闭的施工工序至关重要，可 ６）注浆。为了保证水泥浆液在土体中一定范围内扩散， 注浆材料采用Ｃ３０细粒水泥浆，注浆压力为３．０ ＭＰａ。施工 时注浆量根据现场试验进行确定。注浆时先拱墙、后拱部， 避免隧道开挖后围岩暴露过久产生风化作用而降低其强度 和稳定性，使支护和围岩作为一个统一的整体共同工作，降 低塌方事故发生的可能性。 ３）公路软弱围岩段隧道施工必须早封闭成环及紧跟二 次衬砌，使其与初期衬砌共同参与受力。避免初期支护被压 垮，导致隧道塌方。 并采用隔孔注浆方式。注浆结束标准，注浆压力逐步升高， 达到设计终压并继续注浆１５ ｍｉｎ以上；注浆量一般为２Ｏ～ ３０ Ｌ／ｒａｉｎ。 ７）初期支护完成后，仰拱紧跟施作，尽快形成初支闭合 环，并要求二衬衬砌紧跟，使塌方体变形小并保证塌方体稳 定。侧壁临时支护拆卸前必须对注浆过的围岩钻孔取芯，检 测注浆效果，若注浆效果达不到要求，须重新补注加固。 ４．２．３洞顶地表处理 １）修筑洞顶塌陷坑周边的截排水沟，以阻止地表水继续 向塌方区汇集。 ２）在山体周边表面裂缝填灌Ｃ２０水泥浆（上边大裂缝可 用粘土填筑，表面再用水泥砂浆隔水），回填地表凹陷处并进 行夯实，在其上喷一层厚２０ ｃｍ的Ｃ２０早强混凝土将塌方体 封闭，保持地表塌方体的稳定。 ４．３塌方处理的施工要求 １）监控量测要求，先期监控频率每班监控１次，待变形 基本控制住后可改为每天１次，及时向业代处和总监办汇报 监控结果。 ２）遇到突发事件，立即采取应急处理措施。在施工过程 中，应确保施工安全，采用３班工作制，安全员应随时注意观 察围岩变化。若有突变，所有人员必须立即撤离。应加快处 理速度，以尽量减少裂缝发展。 ５ 结 论 １）加强在隧道施工实践中对新奥法原理的理解和实施。 “设计～施工一量测一设计”是新奥法的根本所在，属动态信 息管理。加强监控量测工作，按规定进行量测，科学分析，信 息及时反馈，指导工程施工。尤其在Ｖ．、Ⅳ级的围岩施工中， ４）隧道塌方后，必须迅速、及时的处理现场塌方，科学合 理的制定塌方处理方案。塌方事故发生后，各方负责人和技 术人员应迅速到达塌方地点，详细勘察塌穴尺寸及塌穴稳定 情况；研究工程地质、水文地质；检查塌方对初期支护的损坏 情况和影响区域；分析塌方的主要原因和塌方可能继续发展 的趋势。在现场掌握情况的基础上，认真制定处理坍方的步 骤、方法及预防坍方的对策。 ５）隧道塌方后，应先待塌方体相对稳定后，对塌方体表 面进行喷混凝土封闭，防止塌方体滑移，然后再加固未塌方 地段，防止塌方范围扩大，最后向塌方体注浆加固为后序开 挖做好准备。 参考文献 Ｅ１］杨学坤．大跨度双线隧道塌方施工处理［Ｊ］．山西建筑，２００６，３２ （５）：２７５—２７６． ［２］梁大鹏．隧道坍塌方处理及防治措施［Ｊ］．山西建筑，２００３，１４ （２９）：１１９－１２０． Ｅ３］韩玫．线埋隧道施工技术浅议［Ｊ］．北方交通，２ｏｏ７（１２）：７９—８１． ［４］苏兴钷．乌石山隧道右线塌方段施工［Ｊ］．公路隧道，２００２（１）：４３— ４５． Ｅ５］徐利锋．小导管超前注浆法在通过隧道塌方段施工中的应用［Ｊ］． 铁道建筑，２００２（２）：５－７． ［责任编辑：王欣］
