钟明满
（甘肃兴陇交通工程监理有限责任公司，甘肃 兰州 730000）
【摘 要】以某公路隧道工程为例，对其遭受的炭质页岩变形较大不良地质引起的塌方及应对措施进行了分析，以供同仁参考！
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关键词 公路隧道；施工；不良地质；炭质页岩；塌方
1 工程概况
某隧道为一座联拱高速公路隧道，隧道区经过丘陵地带，隧道自然地形坡度约20°~25°，最大埋深24m。隧道起讫桩号为K148+275～K148+735，全长460m（其中明洞10米，进出口各5米，暗洞450米）。整个隧道纵坡采用人字坡，上坡2.96%，下坡-2.35%，变坡点位于K146+601。洞口设计高分别为406.537m和410.322m。其中，隧道设计行车时速为100km/h，隧道净宽10.75m，净高5m，最大开挖宽度6.2米，中导洞最大开挖高度6.05米。设计图纸表明：受大气降水及残积坡孔隙水补给，隧道开挖后可能会有滴水和淋水现象。开挖后渗水、滴水及线性水较为明显。围岩级别为Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级。
2 工程地质及水文地质情况
2.1 地层岩性
该隧道进洞口段围岩为炭质页岩，呈松散结构，岩体完整性差，围岩稳定性差，容易变形，造成初衬开裂，拱架变形，在施工的过程中，容易出现塌方；进口边坡及仰坡主要岩土体为残坡积粘土和炭质页岩，工程地质条件差，出洞口段围岩主要为粉质粘土和强风化炭质页岩，呈松散结构为主，岩完整性差，围岩稳定性差；洞身段围岩为中-微风化凝灰岩，岩质硬，完整性较差-较好，呈镶嵌碎裂结构-块状结构。
2.2 地质构造
区域范围内NNE和NE向构造发育，NW方向次之，它控制了区内地层的分布和侵入岩的活动。区域内有大断列带的出现。
2.3 水文与气象条件
区内地下水的类型主要为松散层孔隙水，基岩风化裂隙水，储存于土层、中风化岩层中，主要接受大气降水的补给，水量较贫乏。受大气补给，开挖后有滴水、淋水现象，隧道区地表水及地下水对砼无腐蚀性。
3 塌方的处理依据
塌方的处理必须建立在对塌方正确认识的基础上，塌方处理方案的制定如同战斗方案的制定，如果方案不当或失败，不但导致更大的经济损失，而且可能造成人员伤亡，故一般的处理原则是先巩固后方，防止塌方扩大，然后以安全的后方为依托或掩护再向前进行处理塌方。经验认为塌方发生后在一定时间内就会趋于稳定，形成自然拱，而自然拱的高度、宽度与普氏平衡拱理论计算结果基本相符。
4 塌方情况描述及原因分析
4.1 塌方情况描述
塌方位置位于K146+367掌子面附近。2012年2月，开挖至K146+363处，该处设计为Ⅴ级围岩，处于炭质页岩强风化层，灰黄色，岩石风化强烈，呈砂土状，手捏可碎，局部残留强风化碎块。并且该处水系丰富，在开挖过程中，掌子面渗水严重，局部渗水呈淌水状。经与相关单位领导汇报研究确定对K146+358以后的区段，在原设计段落基础上拱部以上增加钢筋网片防护。
随后施工单位按照既定支护方案掘进至K146+357处，并按规定进行支护，在K146+356.5处中导洞左侧（面对掌子面）1/2范围岩层呈灰黄色，砂土状，手捏可碎，掌子面渗水严重，局部渗水呈淌水状，出现局部掉块，掉块数量增加，少量掉块持续约一个小时后，塌方方量增加，一日后塌方量增至80方左右，塌方土体填满掌子面，塌方处于静止状态。经现场查看，塌方体大部分为颗粒状土，夹杂少量块体，塌方体底部延伸至K146+362处，为一契形三角体，宽约6m，高度从中导洞拱顶至底部，约6m。塌方大桩号方向已施工的钢拱架未出现变形，喷射混凝土未出现裂缝，该处塌方未波及已施工的导洞，经测量放样察看洞顶也未出现裂缝、塌陷等明显地表情况。
4.2 塌方原因分析
事故发生后，立即组织施工单位相关人员对塌方情况进行现场查看，并组织相关专家进行分析研究讨论，经认定，塌方原因主要为基岩裂隙水发育，围岩松散、破碎，存在有围岩侧向松散夹层，围岩无足够自稳能力，围岩不能形成自然拱的现象（且围岩中夹层呈土状），超前小导管间距较大无足够钢度，且坍塌体长度超过了导管长度，由于土石混杂，水量较大，注浆后的固结圈也不能将其与坍塌体形成有效的整体。加上裂隙水非常丰富，加速掉块，最后导致形成较大面积的塌方。
5 塌方的处理
塌方的处理必须建立在对塌方正确认识的基础上，如果方案不当或失败，不但导致更大的经济损失，而且可能造成人员伤亡，故一般的处理原则是先巩固后方，防止塌方扩大，然后以安全的后方为依托或掩护再向前进行处理。其原则可以总结为：“小塌清，大塌穿”，即对小塌方（塌方的落体未堆满开挖掌子面）可以先用喷射混凝土封闭塌穴，待塌穴围岩基本稳定后，清理塌方体然后进行初期支护，待初期支护稳定后回填塌穴；对大塌方（塌方的落体堆满开挖掌子面）先用喷射混凝土封闭塌方掌子面，待塌穴围岩基本稳定后，在塌方段打设超前注浆小导管或中管棚贯穿塌方段落，进行注浆对塌方段进行固结，待塌方体固结后在超前支护的保护下对塌方段再逐榀开挖，进行初期支护，直至穿过塌方体，在塌方段留下注浆口对塌穴用砂浆泵送回填。
按照上述处理原则，塌方发生后，经协调各方，根据塌方情况制定了紧急处理措施如下：首先对该隧道洞口实行安全管控，无关人员不得进入洞内，同时安排专人负责洞内24小时不间断抽水，确保积水及时排除，排水人员不得靠近塌方区。同时，为了确保安全，对已完成的支护从K146+364～K146+356段8m范围内进行加强处理，在原有的间距1m的钢拱架间增设一榀14号钢拱架，同时增设锁脚锚杆，锚杆长度为3.5m，成15度下倾。同时要求增设的钢拱架必须支撑牢固。再次，对塌方体进行20厘米C20喷射混凝土封闭并采用注浆小导管注浆对塌方体进行稳固，间距为1.0m×1.0m，长度为4.5m。
在软弱围岩，遇水软化的地层中，仰拱处理上，遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、紧封闭、早成环、勤量测”的原则。调动和发挥围岩的自承能力，针对该洞反坡掘进、渗水且围岩遇水迅速软化，仰拱底承载力差的特点（离出洞口剩余77米）经多方论证。该段的处理为：少扰动基底围岩，在原设计仰拱顶部预留50cm不进行开挖、扰动，铺50cm宕渣后浇筑片石混凝土临时仰拱顺坡0.1%掘进，待贯通后对该段工字钢落底成环，每榀增加环向间距1m长3.5m向下注浆小导管永久仰拱加固，以利于联拱隧道中隔墙的永久稳固。这样，进一步提高了工作效率，加强了工序顺接，减少了机械对围岩扰动，保证了隧道施工的安全，值得推广和借鉴。
6 总结
通过对上面连拱隧道塌方治理的施工过程监测及后续观测，结果表明塌方段经处理后基本稳定。
（1）塌方的产生其原因是多方面的，有复杂的地质条件等客观原因，也有不当的施工方法等主观因素，但究其根本原因是由地质因素造成的，采取有效的超前支护对前方的围岩进行预加固、预支护之后再进行开挖是安全施工的保证。
（2）塌方处理的关键工序是超前小导管的布设，一定要保证超前小导管的长度和其搭接长度，从而保证注浆效果，而且一定要等浆液固结后方可进行开挖。
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参考文献
［1］王瑞.论公路隧道塌方段治理方法[J].科学之友(B版),2009(06).
［2］余彬.隧道初期支护变形侵限的处理[J].企业技术开发,2010(13).
［责任编辑：刘展］