高速公路隧道塌方段及其影响段处治安全技术研究

　　摘 要：隧道顶部覆盖层薄，节理发育，围岩破碎，地下水变化起伏大、支护不及时的高速公路隧道洞段出现塌方，对塌方段及塌方影响段的安全处治方式进行分析研究，为公路隧道类似塌方事故提供借鉴，预防塌方事故发生。

　　关键词：高速公路隧道;塌方段及塌方影响段;安全处治技术

　　1 高速公路隧道塌方情况概述

　　晋宁至红塔区高速公路起点位于昆明市晋宁县城西南李和村，终点位于玉溪市飛井村，全长49.384km。该公路一标段起点K0+000，止点K16+900，位于晋宁县所辖昆阳镇境内。

　　晋红高速公路总承包Ⅰ标段安企村1号隧道[1][2]为一座小净距隧道，右幅隧道长702m，隧道断面为马蹄形，宽15.37m，高9.9m，钢筋混凝土衬砌60cm，纵坡2.0%，最大埋深70.68m，K1+275桩号塌方处隧道净距20.73～23.00m。塌方段地下水埋深30m，岩体为棕红色全风化砂质板岩，洞身段节理发育，岩体破碎，遇水软化，开挖时发生坍塌，桩号为K1+263～K1+300m，长38m。见图1。

　　2 塌方原因分析

　　2.1 地表降雨多、隧道围岩赋水性变化大

　　塌方段围岩为中风化，地表为冲沟与隧道路线交汇处，残积土层较厚，塌方前2天连续降雨，地表水下渗;坍塌前初期支护表面干燥，坍塌后初期支护表面潮湿，局部滴水。地表水下渗是造成本次塌方的因素之一，雨水渗入断裂带及裂隙后形成滑移面，岩石间内力挤压造成初期支护型钢变形诱发塌方。

　　2.2 节理裂隙发育、岩石破碎，稳定性差

　　根据塌方段地质雷达超前地质预报[3]，该段岩性为中分化砂质板岩，岩体较潮湿，节理较发育，完整性较差;K1+272～K1+284范围为围岩破碎带，深部围岩存在发育的构造裂隙。岩石强风化、岩体破碎是诱发塌方的主要原因。

　　2.3 施工人员对监控资料分析浅，重视程度不足

　　施工人员对该高速公路隧道不良地质段认识程度不够，对强风化岩体破碎段及构造裂隙发育段未及时进行支护变更，加强初期支护;对监控测量资料分析重视程度不够，认识程度不足是本次塌方的间接原因。

　　3 塌方段处理技术

　　除了塌方段需要处治外，右幅K1+263～K1+275、K1+285～K1+335、左幅Z1K1+289～Z1K1+340段受塌方影响段也进行了相应处治。

　　本工程隧道洞身段原支护方案按照新奥法原理[4，5]设计，采用初期支护与二次衬砌相结合的复合式衬砌，即以锚杆、湿喷混凝土、型钢拱架等为初期支护，模筑混凝土为二次衬砌。超前辅助工程措施为管棚(节长5～6m，φ108×6热轧无缝钢管，环向间距40cm，设置于顶拱衬砌部位120°范围)、超前小导管支护(节长3.5m，φ42×4热轧无缝钢管，环向间距25～50cm，设置于顶拱衬砌部位120°范围)。经过设计复核计算、塌方段处置方案的支护参数调整如下：

　　隧道右幅塌方段围岩级别Ⅴ级，初期支护型式为I22b钢拱架，间距60cm;29cm厚喷射C25混凝土，φ8单层钢筋网片15×15cm;Φ22砂浆锚杆L=350cm，间距100×60cm;纵向每3m施作一循环φ42×4、L=450cm超前注浆导管，环向间距25cm。

　　塌方段影响段段围岩级别Ⅳ2级，初期支护为I18钢拱架，间距100cm;25cm厚喷射C25混凝土，φ8双层钢筋网片20×20cm;Φ22砂浆锚杆L=350cm，间距100×100cm;Φ42×4注浆小导管L=450cm;纵向每3m施作一循环φ42×4、L=450cm超前注浆导管，环向间距50cm。

　　3.1 施工方法

　　首先从洞外拉渣对K1+263～K1+275段进行施工操作平台的填筑与平整，平整后对外露表面挂网(φ8钢筋网片20×20cm)喷20cm厚C25混凝土;并对堆渣采用小导管(L=450cm，φ42×4、L=450cm，间距100×100cm，布置两排，梅花形布置)进行径向注浆加固，注浆材料采用水泥、水玻璃双液浆，待初期支护变形稳定后，尽早施工二次衬砌，再对塌方段的渣料进行平整封闭，塌方段安全施工操作平台[7]，见图2。

　　3.1.1 塌方影响段初期支护加固处理

　　首先对K1+263～K1+275初期支护进行加固处理：先增加径向背拱，背拱采用I18工字钢，间距100cm;其次背拱单元接口处采用2根注浆小导管锁脚;最后采用Φ42×4注浆小导管，L=450cm@50×50cm对顶拱180°范围内进行注浆加固，浆液采用1：1水泥浆，注浆压力0.5～1.0MPa，终压3.0MPa。

　　3.1.2 塌穴坍渣料厚度探测及清除处理

　　在K1+275m桩号拱顶采用手风钻钻孔，钻孔上倾角不小于45°，钻孔深度6.0m，根据钻杆钻进情况，判断塌穴坍渣厚度。如坍渣厚度小于3m，对坍穴进行注浆或泵送M20水泥砂浆回填;如厚度大于3m，进行上导洞开挖支护施工。

　　3.1.3 塌方段超前支护

　　塌方段超前支护采用φ108×6管棚，环向间距40cm，角度小于15°，在K1+275m塌方前缘位置采用JL-6000型钻机钻孔施工，管棚施工前架设3榀I22b工字钢拱架用于管棚锁定。工字钢底部采用混凝土扩大基础，并采用型钢进行支垫，背拱单元接口处采用2根Φ42×4，L=450cm注浆小导管锁脚。

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文章名称： 高速公路隧道塌方段及其影响段处治安全技术研究

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