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1隧道工程概況

某隧道處于背斜中段，為雙洞特長隧道。單洞長度為5.2km。隧道橫穿走向為北東向的背斜中段，洞軸線方向與越嶺山脊走向近于直交；隧道軸線穿越的地層主要為三疊系中、下統嘉陵江組、雷口坡組，巖性以碳酸鹽巖為主；三疊系上統徐家河組，巖性以砂巖為主夾泥巖；侏羅系主要為砂、泥互層的紅色碎屑巖沉積。區內斷層僅有一個，圍巖節理裂隙較為發育，且具有較強的規律性，一般發育兩組節理，組成一組共軛“X”節理，區內巖溶及地表卸荷節理等多沿此兩組節理發育。

2隧道塌方的原因分析

某隧道發生塌方的區域為隧道左線K35+732—K35+762段，本段巖性主要為鹽溶角礫巖、灰巖，巖體破碎，呈塊碎狀—碎裂結構，局部呈散體狀，節理裂隙發育，有滴狀—淋狀水，局部為泥質充填，圍巖穩定性差。經過專家組認真分析，該段隧道塌方的主要原因為：

a)本段圍巖受構造影響，巖體間結合性差，圍巖整體穩定性差；

b)圍巖受地下水的影響，易軟化，導致圍巖強度降低，間接降低了圍巖的整體穩定性；

c)支護過弱，本段采用了鋼格柵進行支護。由于施工單位沒有認識到圍巖本身的結合性較差，并且在地下水對圍巖的影響下，導致現有支撐力無法滿足圍巖的自穩要求，發生了大面積塌方。

3處治方案

3.1整體思路先加固塌方影響段，再處理塌方段落，塌方段落采用大管棚跟管鉆進+注漿進行預加固，小導管超前支護后再開挖的方法。注漿對開挖輪廓線外一定范圍的塌體起預加固作用，大管棚跟管（管內加鋼筋籠）對塌體提供強支撐，小導管超前支護防止管棚下方（至開挖輪廓線范圍）塌體掉塊[1]。

3.2某隧道左線塌方探測（TSP法）結果a

)查明該段的主要垮塌區域為K35+758—K35+732，其中K35+762.5—K35+732隧洞基本上被黃泥和碎石土所充填。b)垂直最大垮塌高度大概為29m，頂層大概形成有10m的空洞。

3.3具體施工方案

3.3.1塌方影響段加固對K35+732—K35+762段加固，采取以下方法進行：a)設臨時護拱采用18號工字鋼架，外輪廓與Ⅱ超（1）噴混凝土內輪廓一致，間距60cm，縱向用φ22鋼筋連接，環向間距50cm，內外交替設置。對工字鋼架與噴混凝土間的空隙噴射混凝土填實。鋼架底部用25號槽鋼縱向連成整體，置于堅實的基礎上。臨時護拱的工字鋼侵入原設計二襯外輪廓，會對以后二襯施工造成困難。施做二襯前，根據斷面測量和監控量測結果，決定是否將其拆除（如果不拆除，將對二次襯砌的鋼筋做加強）。

b)原有格柵鋼架增設鎖腳錨桿每榀格柵鋼架底部設鎖腳錨桿（φ22藥卷錨桿，L=3.5m）2根，鎖腳錨桿與格柵鋼架要焊接牢固，并與臨時護拱焊接。由于渣體堆積至K35+770處，因此K35+770—+780段可以按照前面所述一次全斷面加固完成，對K35+762—+770段，應結合后面塌體清除（重新開挖）由外至內，由上至下進行加固。上半斷面的護拱拱腳不設槽鋼，但要設鎖腳錨桿，并將拱腳置于塌體上，采用預制的混凝土塊或鋼板墊在拱腳下。

3.3.2塌方段K35+762—+732段施工

a)渣體表面噴混凝土25cm，封閉渣體并作為止漿墻。

b)大管棚施工管棚為兩環，每環縱向長度24m，搭接6m。第一環起止位置設于K35+767—+743，第二環起止位置K35+749—+725。

(a)施作工作平臺采用長4m，15cm×15cm的方木搭建工作平臺，方木間用抓釘連接牢固。

(b)鉆機選用2臺YG-80地質鉆機，鉆具組合結束就位。

(c)孔位測定鉆孔前按開挖輪廓線放大30cm,按孔間距定出孔位,并能滿足設計要求，由于第一環大管棚處于塌方影響帶中無法擴做工作室，第一環大管棚環向半徑為5.95m,施作48根，第一環大管棚環向半徑為6.85m,施作60根。

(d)施工導向墻安裝導管管棚外插角控制在15°內，K35+767—+768.5，K35+750.5—+749設置長度為1.5m、厚度為60cm的C20導向墻,導向墻只作一半(弧形部分)。下一半在打完管棚后施作（即先拱后墻），在導向墻里埋設的工字鋼架上焊設長1.5m、直徑150mm鋼管（壁厚5mm）作為導向管。

(e)鉆孔鋼管跟進鉆孔采用翼片式硬質合金鉆進工藝,由于容易發生塌孔、縮徑等現象,因此成孔后及時頂進鋼管,為便于頂進,第1根鋼管前端加工成錐形,為了增強管棚的整體結構性能,相鄰兩孔鋼管接頭錯開至少1m，同一斷面鋼管接頭數少于等于50%。施工順序由下向上、由兩邊向中間。

(f)管內注漿采用前進式注漿,鉆一孔注一孔,注漿壓力和注漿量是注漿施工中的兩個重要技術參數,二者至少有一個達到設計標準方可結束注漿。

(g)施作導拱下部墻先作一邊,再作另一邊,防止拱下沉。

(h)洞內開挖采用上、下半斷面開挖，首先將塌方段的上半斷面施作完畢，開挖進尺最長0.5m，上半斷面采用留核心土的梯形斷面，核心土面距開挖輪廓線高度約1.5m左右，以便于架立工字鋼拱架作業，開挖下部要左右兩側交錯施工，待一側的鋼架和初期支護施作完畢后，再開挖另一側。

3.3.3管棚設計參數

a)鋼管規格熱軋無縫鋼花管，外徑108mm，壁厚8mm，每節鋼管長度6m，兩端均加工成外絲扣，以便連接接頭鋼管。

b)鋼花管內設置鋼筋籠在大管棚內加入鋼筋籠并注漿后,使管棚支護具有剛度大、結構強度高、所形成的承載拱承載能力強的優點,鋼筋籠由4根主筋和固定環組成，主筋直徑16mm，固定環采用φ6.5鋼筋與主筋焊接，按20cm間距設置。

c)連接鋼管采用熱軋無縫鋼花管，外徑114mm，壁厚9mm，長30cm，內有絲扣。

d)設置范圍環向間距30cm，拱部150°范圍施作。

e)傾角外插角15°以內。

f)注漿材料純水泥漿。

g)注漿壓力2.5～3.0MPa。注漿結束后用M7.5水泥砂漿填充鋼管，以增強管棚強度。

3.4開挖及支護參數

a)幾何尺寸初支厚度25cm，預留變形量30cm，二次襯砌80cm。

b)支護參數采用φ27自進式錨長4m，間距70cm×90cm（縱×環）；噴射C20混凝土25cm，隧道底部也施作；18號工字鋼架間距為35cm，隧底也設置工字鋼架，縱向用φ22鋼筋連接，環向50cm一道，內外交替設置，在每榀拱架施做8根鎖腳錨桿（上下臺階各4根），鎖腳錨桿為長4m的φ27自進式錨桿；φ6.5鋼筋網15cm×15cm；二次襯砌采用C25防水鋼筋混凝土，環向主筋為φ25，5根/m，縱向主筋φ18，箍筋為φ10按25cm（沿外側環筋）等間距布置。由于管棚為24m，管棚末端至開挖輪廓線高度達6.4m，渣體中有大量孤石，為避免石塊掉落引發安全事故，在開挖時設φ42注漿小導管超前支護，長度為5m，環向間距30cm，拱部150°范圍布設，縱向搭接長度不小于1.5m,其布置與大管棚交錯排列；開挖后在拱部預留注漿孔進行開挖后注漿。

4施工中注意的問題

a)加強施工現場管理，帶班班長不能離開處理現場，隨時注意有無噴混凝土面破落、開裂等，有異常情況立即組織撤人。b)加強監控量測頻率，同時把量測的數據及時整理和分析得到信息反饋到施工中，進一步優化施工方案，以確保監控量測作用的有效發揮。

c)做好地質預報綜合分析，加強處理塌方施工中的技術指導，做好預防工作。•74•d)在大管棚注漿過程中試驗人員隨時抽檢是否按要求，并根據現場實際情況進行控制。

e)開挖過程中采取“先排水、短開挖、弱爆破、強支護、早襯砌、勤量測”的施工方法，合理組織施工。

5結論

施工單位按照該方案進行了施工，最后順利地通過了該塌方段，而且處理效果良好，達到了預期的效果，該高速公路已經順利通車。

作者：高輝單位：山西省交通科學研究院