隧道整治論文：公路隧道坍塌綜治舉措芻議

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本文作者：侯軍工作單位：晉城市交通運輸局

施工圖變更設計

2009年6月底，由于工期緊迫，施工單位提出將隧道原設計厚40cm初襯模筑混凝土變更為厚30cm噴射混凝土，混凝土強度參數不變，且掛鋼筋網，初期支護鋼拱架型號Ⅰ16變為Ⅰ20b，增強施工靈活性，較大程度地加快施工進度。業主、監理同意，并依據2009年6月25日土工實驗報告中的數據，設計單位同意變更上述隧道初期支護相關施工圖。

隧道坍塌及分析

隧道初期支護坍塌施工單位由隧道出口方向進行洞身開挖施工。2009年8月3日晚，當施工至K1+043時，K1+077—K1+043段發生洞頂塌方，地表出現不同程度沉陷。塌方時，正值工人休息，掌子面沒有施工人員，無傷亡。原因分析a)據現場踏勘，從工程施工的角度出發，該隧道為小導管注單液漿超前支護，施工中小導管注漿壓力不足，未能形成拱頂的環效應，另外施工雖采用上下臺階法施工，但上臺階設置的臨時仰拱未能及時跟進或施工質量不高，從而使初期支護形不成封閉環，加之上臺階工字鋼落腳處地質條件差，隨著圍巖應力的釋放以及變形的積累，極易產生初期支護下沉變形，造成坍塌。b)補充地質勘察報告《陽城縣北留鎮隧道工程土體物理力學性質檢測報告》（2009.8）認為勘探深度范圍內地基土沉積時代成因類型主要為第四系中更新統紅色粉質黏土。地下水埋藏深度距地表19.0～25.0m，水位標高652.46～657.67m，為孔隙潛水類型，來源為大氣降水。場地環境類別為Ⅲ類，場地土對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋均不具腐蝕性；場地土體無膨脹性，豎向收縮率0.40～4.05。坍塌前一周出現過強降水，經土質分析，含水量隨深度的增加而增大，最小含水量7.3%，位于最上部；最大含水量為26.4%；地層中含水量較大，致使土體的抗壓和抗剪性降低，是造成隧道洞頂塌方的又一重要因素（見圖2）。

處治方案及施工措施

綜合分析隧道洞頂坍塌各種因素，并根據補充鉆探資料及現場觀測，通過深入研究和仔細論證，本著處理措施應安全、經濟、可行的原則，提出隧道塌方段地表和洞內注漿加固的綜合處治方案。初襯已封閉的段落對初襯已封閉的段落，馬上做好二次襯砌，進一步保證隧道的安全。對作了拱部初期支護，但未作仰拱的段落，拱腳用φ42、長4.0m的鎖腳錨管進行注漿加固，以免造成更大的損失。鎖腳錨管注水泥—水玻璃雙液漿，注漿壓力不小于1.0MPa；雙液漿參數為水泥∶水玻璃＝1∶0.5，水泥漿水灰比為1∶1，水泥標號為42.5。隧道塌方段地表塌陷處理a)先在洞內既有掌子面插φ42×6和φ89×7花管，長6.0m，外插角分別為10°、20°，水平搭接不小于1.0m，并注雙液漿，間距1.0m，呈梅花型布置，把隧道內塌落土體整體加固。b)對隧道山頂水廠道路下土體進行注漿加固，并采取足夠的支撐措施以保證道路和施工的安全。c)在塌陷處適當放緩邊坡開挖至距地表深約8m處，做矢跨比為1/12的土牛；開挖時一定要注意邊坡的穩定，必要時要對邊坡進行加固。d)在土牛上，做厚為70cm的鋼筋混凝土防護罩，防護罩四邊要坐在開挖面四周沒有擾動的原狀土上。防護罩采用C30現澆鋼筋混凝土，從北向南分段連續施工，每次進度沿路線方向長6.0m。e)防護罩四周沿路線方向每5.0m預留一個直徑10cm的孔，以便隧道頂部塌陷土層有空洞時注入粉煤灰等輕質材料填充密實。f)防護罩四周腳部按梅花型設置φ42、長5.0m、縱向間距0.5m的鎖腳錨管，并雙液注漿，端部伸入防護罩中不小于0.5m。注漿后與防護罩中鋼筋焊接，最后在防護罩四腳處回填高1.0m的漿砌片石，頂緊以穩定四周土體。g)緊靠山頂水廠道路一側的防護罩一定要坐于道路下原狀土上，并且在防護罩上砌石頂緊道路下土體。圖2K1+040處勘探孔含水量變化曲線5.3隧道內塌方段處理a)在掌子面固結的土體，保留中部坡道，不對稱開挖兩側土體，新開挖出的掌子面用蛇皮袋裝土分兩層臺階壘防護墻，臺階寬度要不小于1.0m。b)壘好防護墻后，不對稱施作K1+077—K1+083段已作拱部支護而未塌落的兩側邊墻和仰拱。仰拱采用C25模筑現澆混凝土，拱腳混凝土底部基礎要擴大，以增加接觸面積，并增設支撐墊板來增強拱腳承載力，減少拱頂下沉。墻角用φ42、長4.0m的鎖腳錨管，每處2根。c)在離隧道洞頂塌方段較近時，停止前進。施作該段二次襯砌仰拱混凝土，預留兩側鋼筋，并施作片石混凝土回填至排水溝底部。d)對于K0+965—K1+077未開挖和塌陷段落，采用雙側壁導坑上下微臺階先墻后拱開挖法。并輔以超前中、小導管及鎖腳錨管等措施，按照“管超前、短進尺、少擾動；強支護、早封閉、快成環；勤量測、緊襯砌”的原則，各道工序緊密銜接，環環相扣，隨挖隨支，保證隧道初期支護的結構穩定與施工安全（見表1）。隧道二次襯砌配筋二次襯砌配筋根據不同情況分為4段進行：K0+965—K1+030段、K1+030—K1+083隧道冒頂段、K1+083—K1+088二襯加強段、K1+088—K1+120段。其中K0+965—K1+030、K1+030—K1+083兩段，二次襯砌為全封閉式配筋；K1+083—K1+088、K1+088—K1+120兩段，由于隧道底部現已片石混凝土回填接近路面標高，所以僅在片石混凝土回填頂面以上二次襯砌配筋，并且在墻腳設置φ42、長4.0m的鎖腳錨管。

監控量測

洞頂紅色粉質黏土體注漿易被水軟化，經現場調研，采用注水泥－水玻璃雙液漿，效果較好；同時，加強隧道洞周圍位移監控量測，經監測表明，初期地表注漿時，洞內變形位移值較大，注漿固結后明顯下降。

通過本次隧道塌方處治，筆者認為隧道作為地下工程，前期地質勘探最為重要，一定要根據實際情況進行動態設計。在處治過程中，先進行洞內坍塌土體加固，再地表注漿加固，后洞內施工的措施是可行的。對原有支護鋼架、錨桿等材料要按分段開挖斷面切割分解拆除，逐榀替換，避免擾動土體，引起再次塌方；初期支護完成，圍巖變形穩定后，進行中壁墻拆除，及時進行全斷面鋪設防水層和隧道鋼筋混凝土二次襯砌，順利完成了該塌方段處治，達到了預期的目的，效果良好。