浅谈塌方冒顶处理标准流程

在浅埋隧道施工过程中，塌方冒顶等事故时有发生，若不能及时提出合理、有效的治理方案，有可能造成二次塌方，这样，给隧道施工带来了巨大的施工风险和经济损失。提出一套系统的标准化塌方治理流程至关重要。本文以安康香溪隧道塌方冒顶治理为例，总结了一套塌方冒顶治理的标准流程。

1.工程概况

香溪隧道位于陕西省安康市香溪洞风景区，横穿香溪洞梁，是安康环城干道江南段的重要组成部分，隧道里程K1+400～K1+590，长190米，连拱隧道。隧道最大埋深约28米，隧道穿越地层主要以全风化千枚岩和强风化千枚岩为主，围岩为V级围岩。隧道衬砌结构设计采用\"新奥法\"复合式衬砌；隧道照明采用高压钠灯光电照明，通风方式采用自然通风。

2.香溪洞隧道工程地质与水文地质条件 2.1 气象

安康市地处北亚热带湿润季风气候带，气候温和，雨量充沛，四季分明。年平均气温15.7℃，1月份平均气温3.1℃，7月份平均气温27.6℃，极端最高气温41.7℃，10℃的積温4986℃。无霜期253天。年平均降水量786.22mm，多集中于7、8、9月；1983年降水量达1109.2mm，7、8、9、10月达769.9mm。每年均蒸发量1200～1500mm，相对湿度多在60～80%之间，风速小于1.5m/秒，风向以偏东南风为主。平均日照1812.6小时，夏季日照时数最多，秋季最少。常有旱、涝、暴雨和高温热害等灾害天气。

2.2 工程地质条件 2.2.1 地形地貌

隧址区属于汉江南岸低山～丘陵地带，位于汉滨区金川村所辖的黄土梁，洞线通过地形最高点海拔320.2m，南端288.50m，北端307.30m，北高南低。南部属于药王沟北坡，北部属于黄土梁北坡中。地貌单元可划分为侵蚀剥蚀型低山缓坡地带。

2.2.2 地质构造

根据工程地质调绘及勘探成果，隧址区未发现断层等不良地质体及物探异常带存在。

2.2.3 地层岩性

构成场地的地层由下志留统的千枚岩组成，按其风化程度，钻孔内只控制了全风化层和强风化层的上部，现分别叙述如下：⑴全风化千枚岩S1m：灰黄色，极破碎，呈土状，性软，用手可轻易捏成碎沫，冲击可钻进，镐锹能直接开挖，风化节理裂隙十分发育。根据钻孔资料和物探资料，该层厚度在15.50～30.00m，钻孔地段直接出露于地表。⑵强风化千枚岩S1m：灰黄～浅灰色，破碎，岩石的产状可以判别，冲击钻进困难，回转钻进时，孔口返水呈深灰色，进尺较快，风化节理裂隙发育，将岩石切割成不规则的几何体，呈碎块状，采取率较低，柱状岩芯较少。钻孔内没有控制到底界线，根据相邻场地资料，该层最大风化厚度在20.00m左右。据地表调查，在北洞口以北地表范围内，千枚岩顶部存在有0.30～1.50m的粉质黏土，该土具弱膨胀土的特征。

2.2.4 水文地质

南洞口位于药王沟的北坡中，该沟沟道狭窄，汇水面积小，流水量也小，洞口高于沟道水面，高程相差大于5.00m，即使发生洪水，地表水也不会影响到洞口的安全性。北洞口为一三岔路，东西向是香溪大道，北为建材路，周围无沟道。在所施工三个钻孔中，均未发现裂隙水。而在北洞口即与香溪大道接连段的地表上，在千枚岩与粘性土界面上，存在微量的积水，但不会影响隧道的正常施工。

3.隧道塌方冒顶的发生及原因分析 3.1塌方冒顶的发生

进口正洞掌子面里程施工至K1+484，K1+481拱顶偏右1m部位，两榀拱架出现下沉变形，喷射混凝土逐渐开裂，下沉量不断增大，临时竖向支撑受到破坏，沉降明显增大，变形范围逐渐扩大，喷射砼掉落严重，松散围岩从破坏初期支护处滑落，从掌子面至二次衬砌6m范围初期支护全部变形，最终被压跨发生坍塌冒顶，塌方体涌入隧道内部，地表处形成直径约20m的圆锥形塌孔。

3.2塌方冒顶的原因分析

冒顶和变形严重与地质有直接关系，该段围岩松散、破碎、无自稳能力，含水量大，全风化千枚岩遇水迅速软化，围岩压力很大，在强大外力的压力下，造成初期支护变形，特别是沉降变形严重，围岩随着初期支护的变形，松动圈范围

逐步扩大，围岩压力进一步增大而形成恶性循环，直至塌方冒顶。另一方面，该段上方覆盖层土体不稳定，为堆积土，有向右侧下滑倾向，加之隧道平面线型在该段由平行山脊逐步过渡到横穿山梁，偏压非常严重，核心土外涌现象严重。

4.塌方冒顶治理方案 4.1塌方冒顶治理流程 4.2地表防排水

沿地表坍塌面施工环向截水沟，防止下雨坡面水直接汇集坍塌部位。现场预备好彩条布，一旦下雨马上覆盖坍塌部位。

4.3塌坑周边封闭

对塌体周围裂缝进行处理，防止雨水顺裂缝渗入塌体。沿坍塌坑坡面设置垂直于坡面的小导管，通过注浆加强地表塌体四周整体性，防止塌体扩大和裂缝扩展。

4.4洞内塌体注浆固定

从隧道起拱线至拱顶，设置水平小导管，单根小导管长度为5m，共布置2环，靠近端部1米范围内不钻眼，并对小管道注浆，以固结松散体。（具体布置见下图）。

4.5地表塌坑注浆

地表坍塌范围内，采用小导管进对塌体行注浆，方向为竖直向下，间距为1m×1m，钢管上部2m范围内不钻眼，小导管长度为地表至初期支护外轮廓线。

4.6超前支护

沿二次衬砌内轮廓线环向施作超前小导管，双层布置，交错布置，小导管长5m，靠尾部1m范围内不钻眼。

4.7二次开挖

超前小导管施工完成后，对塌方体重新进行开挖。二次开挖时调整和优化了开挖顺序及支护参数，确保再次开挖过程中施工安全。

4.8二次衬砌

该段初期支护完成后，根据现场施工条件尽快对该段进行二次衬砌，防止初期支护再次变形侵入设计二次衬砌轮廓线内。

4.9塌坑回填、地表封闭

当该段二次衬砌施工完成达到设计强度后，安排人员及机械对地表塌体采用砂砾进行回填，同时预埋注浆管，表层填筑粘土封闭地表，防止雨水下渗。

5.结论

本文结合具体工程实例，对塌方冒顶处理措施进行了深入的分析和研究。提出了一整套系统的治理方案，并取得了良好的实际效果。

隧道塌方是隧道施工中经常可能遇到的事故，给隧道施工带来了很大的风险，同时造成巨大的经济损失。作者就隧道塌方冒顶治理提出了一系列措施，保证塌方冒顶处再次开挖的施工安全。与此同时，应加强施工中的监控量测，及时反馈信息，优化支护参数及开挖顺序，减少和降低隧道塌方带来的损失和危害，加强施工人员安全防范意识也很重要。

参考文献

[1]王东林 《注浆加固技术在浅埋暗挖隧道中的应用》，安徽建筑工业学院学报（自然科学版》2010年06版