安徽建筑 ２０１２年第２期（总１８３期） 纸坊隧道塌方处理 Ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｚｈｉｆａｎｇ Ｔｕｎｎｅｌ 吴发展１，２，黎林 （１．中铁隧道集团兰渝铁路指挥部，甘肃定西７４８４００；２．兰州理工大学，甘肃兰州７３００５０； ■■●一 ３．北京铁城建设监理有限责任公司，北京１００８５５） Ｉｉ ｍ ＿ｌ 摘要：纸坊隧道属高地应力区，开挖后围岩变形大，围岩自稳能力 差，产生大的突变，初期支护出现不同程度的开裂、掉块，钢架扭曲变 形严重，对塌方原因进行分析，有的放矢及时处理，对塌腔体下进行全 断面回填支撑，封闭塌腔口，减缓塌方蔓延，稳定围岩，初期支护封闭 后，灌注“封洞”混凝土，以泵送混凝土对塌腔体内灌注回填，加强施工 过程控制，从而确保施工安全顺利进行。 关键词：铁路隧道；高地应力；围岩变形；塌方处理 中图分类号：Ｕ４５８．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１ ００７—７３５９（２０１ ２）０２－Ｏ１ ４５—０２ １ 工程概况 １．１项目概述 纸坊隧道为单洞双线隧道，起迄里程为ＤＫ２０１＋８２０～ＤＫ２０６ ＋９５５，全长５１３５ｍ。隧道进口位于岷县茶埠乡柰子沟村洮河边 上，近临洮河及其河漫滩，洞口前约２００ｍ与Ｇ２１２国道接近于 ９０。正交；洞身穿越纸坊高山区，最大埋深约２４８ｍ，最小埋深约 ４５ｍ；出口位于岷县岷阳镇正龙饲料骨粉厂，近临迭藏河及其 河漫滩，洞口前约３５０ｍ与Ｇ２１２国道接近于９０。正交；洮河和 迭藏河均常年流水，但水量不大，河旁地面为荒地；进出口交通 方便，但洞口山体坡面均陡峻，基本大于５Ｏ。，洞口设计轨面较 Ｇ２１２国道路面均高约２１ｍ，场地条件均较差。 １．２地质情况 该隧道地层条件复杂，按时代由新到老分别包括了第四 系、第三系、二叠系、石炭系、泥盆系等不同时代的地层；隧道及 辅助坑道穿越山体特殊不良地质主要有湿陷性黄土、滑坡、泥 石流及岩堆等；隧道通过范围基岩节理、裂隙发育，多“ｘ”型， 特殊地质构造主要有４条断层破碎带（带宽均为１００ｍ～ ２５０ｍ），１处向斜和１处背斜，属高地应力区；岩土主要有粘质 黄土、砂质黄土、板岩、炭质板岩、砂岩、泥岩、砾岩、断层角砾、 断层压碎岩等， １．３水文情况 地下水类型主要为第四系孔隙潜水、构造裂隙水、层间裂 隙水等，属弱富水和中等富水。根据设计资料，该隧道正常涌水 量为２１８０．３９ｍ３／ｈ，最大涌水量为６５４１．１７ｍ３／ｄ。 收稿日期：２０１１—１２—２９ 作者简介：吴发展（１９７０一），男，河南沁阳人，毕业于兰州理工大学，硕 士；高级工程师，国家注册一级建造师，主要从事土木工程施工技术与 管理工作。 图２塌腔下方回填碴体横断面图 ２塌方情况及原因分析 ２．１塌方情况 在ＤＫ２０２＋３６９—３６９．６段开挖完成准备支护时，拱顶发生 小面积塌方，塌腔深度２ｍ左右，塌口范围约３ｍｚ。立即停止了 支护作业，对其进行喷混凝土封闭时，突然拱顶塌下多块大石 （最大直径１．５ｍ），砸坏两榀拱架（６ｍ长）及作业台架，塌腔进一 步扩大，塌腔范围长６ｍ、宽６ｍ、深８ｍ左右，喷射混凝土封闭无 效，并且拱顶一直不断在掉块，塌腔范围有蔓延趋势。 ２．２塌方原因分析 通过一年来的施工监理情况，反映出ＬＹＪＬ一３标段内木寨 岭隧道、纸坊隧道、哈达铺隧道、同寨隧道地质条件复杂。主要 表现为：开挖后围岩变形大，围岩自稳能力差，产生大的突变， 初期支护出现不同程度的开裂、掉块，钢架扭曲变形严重，甚至 出现二衬施工后开裂现象等。 ①ＬＹＪＬ一３标三座高风险隧道普遍存在软弱围岩、节理发 育、地质变化无常、地质病害多、粘结力差、注浆效果不好、部分 隧道工点（比如木寨岭隧道鹿扎斜井）裂隙水较为发育，常常因 排水不畅造成洞内积水，影响施工进度，对工程质量、安全、投 资等目标也造成严重影响。比如控制工程木寨岭隧道大战沟正 洞、纸坊隧道进口围岩经常变化。而木寨岭隧道进口、南水沟正 洞右线进度缓慢，围岩时好时坏。 ②在施工中，对软弱围岩的重视程度不够，没有严格遵循 “短进尺、弱爆破、早成环、强支护”的原则。施工扰动是挤压性 变形的外因，施工工艺控制不力是产生挤压性大变形的直接原 交 通 工 程 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 ｍ墨 ２０１２年第２期（总１８３期） 安徽建筑 ５安全注意事项 施工期间，对支护的工作状态进行定期 舾厂—一／ ’ 。 一ｉ 疬；；， ： ： 加 § ｌ ｒ 。 和不定期检查。在回填、注浆及重新支护整个 作业过程中，坚持２４ｈ专职安全员值班及技 术员值班。当发现支护变形或损坏时，立即修 整加固；当险情危急时，将人员撤出危险区并 及时上报险隋。 程 话 ；； ； ； ，５ 一ｓ Ｌ ■■——一 Ｉ一高 ｍｊ口 ｓ 一Ｉ ｌｌ ｌ 一Ｉ 蕾ｌｌ ｆ 曷 善 ＿＿＿Ｉ ㈣－— ６结论及建议 图１ 塌腔下方回填碴体纵断面图 因，如施工过程中存在一次性开挖进尺过长，初期支护喷层厚度不够，初期支护 背后注浆效果不好；钢架安装存在垂直度偏差大，钢架与钢架之间的连接不密 贴，下台阶落底不及时，钢架底脚未垫实造成钢架悬空不持力，超前预支护不到 位等都会对围岩变形发展起到推波助澜的作用。 ３塌方处理原则 ①治塌先治水，塌腔回填封闭，做好防排水。 ②治塌先加强，洞内紧邻塌口处加强，防止塌方扩展，塌方体注浆加强。 交 ③塌方的开挖支护严格按照“短进尺、强支护、仰拱紧跟、边挖边衬”的原则 通 通过，衬砌采用钢筋混凝土加强。 工 程 研 ４塌方处理措施 究 与 应 ①目前隧道遇到的软弱围岩高地应力，仍然存在变形较大、拆换支护的情 用 况，甚至出现局部滑塌现场。监理站根据前期科研成果转化、围岩塑性区的范围、 结构受力分析、控制变形原则和标准作了更进一步的分析，发现围岩及初期支护 有较大变形时，现场立即暂停掌子面施工，人员、机械等撤离现场。对塌腔体下进 行全断面回填支撑，封闭塌腔口，减缓塌方蔓延，稳定围岩。 ａ．对塌腔体下台架进行拆除。 ｂ．用弃碴从仰拱顶面回填至拱顶，回填碴体上顶面长ｌＯｍ、高１０．５ｍ，下底面 长３１ｍ（图１、图２）。 ②塌腔下方碴体回填完毕，待塌腔体稳定后，对拱部塌腔体内的松散体进 行注浆固结，注浆范围ＤＫ２０２＋３６５一ＤＫ２０２＋３７５段，采用（Ｉ）４２双层小导管，长 ４ｍ，环向间距０．４ｍ，搭接１．６ｍ，注１：１水泥浆。 ③塌腔处初期支护采用双层 ８钢筋网片，钢架采用Ｈ１７５型钢，间距 ０．６ｍ，６ｍ长系统锚杆，环纵间距１．０ｍ×０．８ｍ，梅花型布置；初期支护上预留注浆 管，待初期支护封闭后，灌注“封洞”混凝土，以泵送混凝土对塌腔体内灌注回填， 回填厚度２．０ｍ。 ④对已重新支护部分加强监控，每６ｈ进行一次量测。监测后及时根据监测 数据绘制拱顶下沉、水平位移等随时间及工作面距离变化的时态曲线，了解其变 安 化趋势，并对初期的时态曲线进行回归分析，综合判断围岩和支护结构的稳定 徽 性，并根据变位等级管理标准及时反馈施工。 建 ⑤隧道浅埋地段、断裂破碎带和碳质板岩分布段落，应加强支护，避免发生 筑 大的变形，并注意渗漏水防治，加强排水措施。加强资料收集，对出现的岩性变 Ｉｍ 化带，断层破碎带等位置，加强超前地质预报，采取短进尺、强支护，加强排水、衬 砌及时跟进。 ①在软岩隧道施工中，嗣岩自承能力 差、支护不及时和强度刚度不足、封闭成环不 及时，都可能诱发隧道大变形和塌方。因此， 超前注浆加固围岩、短进尺、少扰动，加强初 期支护、快速封闭成环，并及时施做二次衬砌 具有极为重要的作用。 ②加大支护强度。对于围岩明显不好的 地段，施工单位要主动应对，建议型钢拱架由 Ｉ１６提高为Ｈ１７５、Ｈ２０型钢，同时缩小钢架间 距，现场可根据监测结果及地质条件选择。 ③提高支护体系整体受力性能。隧道支 护体系结构和周边围岩的组合，不仅是钢架、 喷射混凝土等支护结构本身，还包括通过锚 杆、小导管注浆等方式加强支护结构与周边 围岩的联系，从而使支护结构与围岩形成整 体支护体系，抵抗开挖后地层应力作用，主要 有钢架问设双层纵向连接筋、双层网片、加长 锚杆、初期支护后回填注浆等。 ④加强施工过程控制及动态调整。施工 单位要从钢架加工、拼装及安设的垂直度，开 挖方法的合理性、到初期支护结构封闭的及 时眭，再到锚、网、喷施工，并建立完整的监控 量测制度，严格控制围岩变形，对于出现的问 题做到有的放矢、及时处理，从而确保施工安 全顺利进行。 参考文献 ［１］张献伟．木寨岭隧道炭质板岩段大变形控制技 术叨．隧道建设，２ＯＬＯ（６）． ［２］李福勇，周里．冲隧道坍方处理施工技术【ｒｎＪ］．西 部探矿丁程，２０１０（５）． ［３］张昆伦．隧道坍方处理案例『Ｊ］．工程科技，２００６ （２）． ［４］王法雨．玉庙隧道塌方原因分析及处理方案研 究【Ｊ】．隧道建设，２０１ １（３）．