小净距公路隧道冒顶处理方案

摘 要：相对分离式双洞隧道而言，小净距隧道中夹岩厚度较小，决定了隧道支护结构受力情况以及围岩结构稳定性情况更加复杂。受到地质特点的影响，容易出现冒顶事故，堵塞隧道，对于施工作业的开展而言极为不利，也埋下了严重的安全隐患。故而，需要在小净距公路隧道施工期间，对冒顶事故进行必要的预防，制定相应的处理方案。

关键词：公路隧道；冒顶；处理；坍塌

1 工程概况

平寨2号隧道为短隧道，双向四车道，为小净距隧道。岑溪端洞门采用削竹式，隧道左线长259m（ZK4+380～639），右线长253m（YK4+386～639），岑溪端洞口左右洞中间岩柱最小约18.6m。进洞前采用长管棚超前支护，左右线均采用洞口长管棚超前支护，长度30m，共35孔。隧道采取由岑溪端进洞开挖，Ⅴ级围岩采用CD法开挖，Ⅳ级围岩采用预留核心土台阶法开挖。

隧道穿过丘陵地貌区，地形起伏大，最大相对高差约75m，山体植被较茂密，岑溪端洞口沟谷见一条小溪流，主要受基岩裂隙水和大气降水地表汇流补给，水量受季节影响大，雨季水量大，旱季水量小或断流，该沟谷内分布多条村民饮用水管，该沟谷地下水为村民饮用水源。隧址区地层为寒武系混合岩，由云母、石英云母片混合岩化而成，多见残留片理，岩体风化强烈，进洞初期围岩主要由坡残积粉质粘土和寒武系全-中风化混合岩组成，岩质较软、裂隙发育，岩体较破碎。

2 塌方原因分析

（1）塌方是突发性的，塌方之前据监控量测资料显示无任何征兆。通过对已塌方段掌子面地质描述，此段围岩较破碎，弱风化，节理、裂隙发育，岩体呈块状，拱顶及边墙渗水较严重。（2）根椐塌方后洞内塌方处分析：隧道轮廓线以外的围岩比较破碎并夹杂大量泥状土。地表处坍塌的空洞覆土厚度最大约8米，且为无粘性粉状黄土，黄土层下为强风化破碎岩层，隧道左侧存在一组垂直张节理，严重的破碎带，沿隧道中线方向。加上施工过程中爆破扰动，发生整体塌方。（3）由于施工人员盲目地赶进度，在地质围岩等级变化交错地段，对围岩自稳能力作过高的估计，造成思想上的麻痹大意，对隧道地质条件的变化及复杂性认识不足，工程措施针对性不强。（4）由上述隧址区所处的工程地质环境，在隧道施工到ZK4+585时（离出洞还有54m）发生塌方，塌方处冒顶，冒顶深度为11.5m，地表塌陷尺寸为8m×9m。此处为残坡积碎石土，并伴有孤石，埋深浅，风化严重。

3 对冒顶的处理措施分析

在小净距公路隧道施工期间，出现塌方冒顶事故后，处理方案需要遵循先支护后开挖的基本工作原则。根据项目冒顶塌方规模可知，本次塌方属于大规模塌方[1]，塌方示意图如图1所示。

3.1 洞外地表处理

（1）地表坍塌面处理。在坍塌体2m开外修建临时排水沟，排水沟用水泥砂浆封闭，同时排水沟应当在地形最低处设置出口，使雨水能及时排出，防止降水和地表水流入坍穴内，避免更大范围的坍塌。如果坍塌体较大、较陡，应先从冒顶处上到下进行修坡，坡度按实际情况设计，使坍塌洞室形成漏斗状，漏斗顶面用彩条布支起覆盖整个洞穴。同时，地表应加强监控量测，出现裂缝继续发展应采取对地表陷坑坑口加撑处理，防止地表陷坑的规模扩大。（2）加固洞穴。在塌体修整完毕后，立即对坍塌面进行支护。四周坡面用φ42×3mm注浆小导管加固，长度3米，间距0.5米，小导管垂直坡面方向施作，梅花型布置，施工完后用C25喷射混凝土封闭，喷射厚度为10cm[2]。

3.2 洞内坍方处理

（1）将能施工的二次衬砌尽快施工完毕，在二次衬砌和塌方的掌子面之间的初期支护处，作型钢套拱临时支护，间距与初期支护相同，采用5米系统锚杆与初期支护连接。并进行喷射混凝土8cm封闭。（2）洞内塌方体采用喷射C25砼，厚度为15cm，进行封闭塌方体表面。（3）待完全封闭以后，对塌方体及二次衬砌和塌方的掌子面之间采用Ф42注浆小导管注浆加固。导管间距1.5m×1.5m，长6m。注浆压力控制在1～2kg。（4）待注浆施工完毕，采取三台阶、预留核心土法施工，洞内初期支护型钢钢架加密设置，间距为0.5米/榀，同时上台阶支护增加临时仰拱，临时仰拱采用I20工字钢+喷射C25混凝土，厚度27cm，拱脚下采用型钢垫板。拱部以上采用孔深13m钻杆后退式注浆，外插角10-15度。拱部开挖采用Ф42注浆小导管长4.5m，环向3根/m，间距两榀钢架一环（1.0m），搭接3，5m，外插角15-35度。台阶高度控制在3m左右，台阶的长度控制在1-1.5倍洞径。（5）拱部以下，沿掌子面前方采用Φ42小导管注浆加固，小导管外插角与线路纵向夹角30～45度，小导管长6m梅花型布置，3根/m，纵向3m一个循环，搭接3m。每施工一环小导管注浆加固，采用喷射C25砼，厚度为15cm，进行掌子面封闭[3]。（6）在处理塌方的同时，沿掌子面向后依次换撑，换撑的原则是拆一榀立一榀。所立型钢拱架，严格按设计、规范施工。

3.3 地表塌穴处理

四周坡面加固完后，开始回填，最初先回填5米，分层回填，分层夯实，每层回填不超过20cm，回填前要把漏斗底部的杂物清除干净。回填完后开始注浆，采用φ42×3mm注浆小导管进行地表注浆，长度4m，间距1m，垂直打入回填土层中[4]。注浆表面至地表原地面回填，待洞内初期支护过渡完成后进行分层夯回填，应回填至距地表1m时，再用粘土回填，并应高出原地面50cm。

4 后续防坍塌措施

（1）排水先行，在施工前和施工中应采取相应的排水措施，尽可能将坑外之水截至坑道之外，并将水及时排出洞处，保持洞内水通畅。（2）做好超前地质预报工作，主要采用TSP203探明洞内围岩情况，有无不良地质，再根据地质报告采取有效措施。（3）开挖一次进尺尽量短，各个部位工序间的距离要尽量缩短，应连续作业，以减少围岩爆露时间。（4）开挖采用弱爆破，局部爆破与机械开挖相结合。爆破是保障围岩稳定的重要因素，多打眼，少装药，减少围岩扰动。（5）尽早施作衬砌，在初期支护完成之后，围岩稳定后，尽早施作二衬，尽快成环。（6）加强检查和观测，加强对围岩的观测和检查频率，发现有变形和异样的，立即采取有效措施。

5 结束语

在当前公路工程项目建设作业的开展过程当中，经常会涉及到隧道穿山方面的问题，相对而言，这一工况下的施工难度比较大，需要引起特别的重视。在公路隧道施工技术持续发展、完善的背景之下，各种新型的施工技术被广泛应用至现场施工中，为公路隧道工程质量奠定了良好的基础。但是在公路隧道施工，特别是小净距公路隧道施工作业开展过程当中，仍然不可避免的出现冒顶事故，由此对施工质量产生了不良的影响。文章结合某工程实际案例，分析了冒顶事故相关的预防性措施与处理技术方案，望能够引起关注与重视。

参考文献

[1]胡子建，朱建群，周勇，等.架子头隧道冒顶原因以及注浆加固效果分析研究[J].湖南工程学院学报（自然科学版），2013，23（2）：65-68.

[2]申晓平.南山一号隧道冒顶的原因分析和处理方案研究[J].企业技术开发（下半月），2013，32（3）：148-149.

[3]苏军.十漫高速公路界碑关隧道冒顶塌方的综合治理[J].管理学家，2012（4）：297-298.

[4]李春峰，晏鄂川，曾耀，等.偏压隧道冒顶机理分析与监控量测[A].//第七届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会暨海峡两岸岩土工程和地下工程青年科技研讨会论文集[C].2008：1389-1393.