隧道塌方处理方案

一、编制依据

l、施工设计图纸，设计院交桩资料；

2．现场量测、勘察所得的有关资料以及塌方体本身的围岩特性；

3．国家、交通部、省现行规范、规程、规则、验标及有关规定；

4．投标承诺书和协议。

二、编制原则

1．按计划和投标承诺的工期要求配备的各种资源；

2．确保施工和建筑结构的安全；

3．工程质量定位：确保省部优质工程，力争国优或建筑鲁班奖；

4．在确保工程质量标准的前提下，积极采用新技术、新工艺、新机具、新材料等方法；

5．合理安排施工的程序和顺序，做到布局合理；

6．施工进度安排注意各专业间的协调和配合，并充分考虑施工对周边环境的影响，做到环保施工；

7．充分利用当地合格资源，合理安排运输装卸与储存作业，减少物资运输周转工作量；

8．文明施工，创建标准化施工现场；

9、严格执行施工规范和国家有关法律、法规以及业主、监理工程师的工程指令和文件。

三、编制范围

塌方段处理方法

四、塌方概况

2010年，隧道进口左线在左导坑掌子面掘进出渣完毕后，初期支护班组进洞立架支护过程中发现仰拱端头至掌子面初支拱脚处出现明显的塌陷现象，未浇筑仰拱的里程段初支表面出现明显的开裂及喷射混凝土脱落掉块现象，掌子面未支护部分掉块加剧；值班人员发现上述情况后立即组织掌子面支护人员及仰拱砼施工人员迅速撤离洞外，随即出现严重的坍塌、冒顶。事发后经测定塌方里程为 里程段，共计 米。

我标段隧道进口段为浅埋、偏压湿陷性黄土隧道，隧道围岩以第四系中更新统离石组、上更新马兰组黄土为主，离石组以棕色粉质粘土为主，马兰组黄土以褐色粉质粘土为主，围岩呈松软结构，土质松散，土体含水率较大，且近期遇连续多日的降雨天气，地表水下渗，掌子面土体含水率较平时偏高，隧道开挖后土体自稳能力差，开挖后常伴有掉块及局部失稳现象发生；塌方段内隧道拱顶覆盖层厚在19米～23米之间，为浅埋段，且跨度较大，加之雨水渗透，土体塑性变形较严重。

在前期的施工过程中，我部根据隧道监控量测数据综合分析反馈指导施工，开挖支护后及时施作仰拱及回填，尽早封闭成环，使隧道形成良好的整体受力体系。坚持“短进尺、早封闭、强支护、勤测量"的施工原则。事故发生时，隧道内正在浇筑180～183里程段右幅仰拱及115～120里程段洞身衬砌混凝土(二衬为跳段施工)。塌方前隧道监控量测及地表沉降观测数据并未反应有明显的拱顶沉降及周边收敛，直至隧道内未施作仰拱及回填段落初期支护出现剧烈的变形、发生塌方事故；塌方引起地表下沉，地面形成一个沿隧道方向长42米、宽26．5米的凹坑。

隧道17l～212里程段，塌方高度和宽度均较大，且塌方体体积较大，处理的基本思路为，导管注浆预加固的方法，待塌方体强度增长后进行开挖、支护，待二衬施工后进行洞顶回填处理。

五、塌方处理措施

(一)、洞外陷穴处理

对洞顶塌方洞穴临时防水处理。洞穴四周挖临时土沟，土沟中铺一层防水板或土工膜，以免山岭水下渗并流入洞穴；对塌坍洞穴口采用彩条布或帆布进行覆盖并固定，防止地表水和雨水下渗到洞穴中。

(二)、洞内加强措施

(1)根据未失稳段的初支稳定情况着手清理洞内因塌方而涌入隧道内的土方，随即在塌方体表面喷一层厚30cm的C25喷射混凝土，防止塌方体继续涌入隧道内，起到稳定掌子面的作用。

(2)根据现场观测，洞内初支未失稳段落可继续跟进一板二衬施工，洞内塌方陷穴小里程端因拱顶覆盖层较厚，交界处形成一个较大的不稳定临空面，是洞内初衬的危险区域，应加快二次衬砌施工的速度，必要时将衬砌台车抵近塌方区；二衬快速逼近塌方区及时完成塌方区的锁口工作，确保洞内施工安全。

(三)塌方体加固措施

鉴于塌方区土质松软，且己被扰动，没有自承能力，故采用长6m直径42的注浆超前小导管(外插角5～7o，环向间距30cm)；长6m直径42的周壁注浆钢管(外插角60o)，环向间距1．5m，纵向间距0．9m，压注水泥、水玻璃双液浆加固四周围岩：用I22b钢拱架和Φ8双层钢筋网片支护。拱架间距30cm～50cm(根据现场围岩情况确定)，每榀拱架均采用长4m的Φ42锁脚小导管固定于围岩上，喷射厚34cmC25混凝土作为初衬支护；采用厚80cm的钢筋混凝土加强衬砌结构，二次衬砌紧跟的方法通过。

六、塌方处理施工技术

(一)塌体处理

(1)喷射混凝土封闭坍体表面

在对洞内靠近掌子面的二衬施工完毕，加固工作完成后，先喷射厚30cmC25混凝土封闭掌子面塌方体，然后掌子面采用间距1mxlm长度为6mΦ42无缝钢花管注浆封闭塌方体，既能有效防止核心土下滑、外涌，同时又有止浆墙的作用。

(2)小导管注浆

沿起拱线以上、初期支护轮廓线第一排小导管采用长6mΦ42无缝钢花管，环向间距30cm，外插角3O～5o。然后再穿过钢拱架腹板打设第二排小导管，小导管采用长6mΦ42无缝钢花管，环向间距30cm，外插角15o～30 o，小导管搭接长度不小于1m。小导管前端加工成尖锥形，并在上面钻Φ8注浆孔，孔间距15cm，交错布置，尾部留100cm不钻孔作为止浆段，注水泥一水玻璃双液浆，注浆参数：水灰比1：l～0．8：1，水泥与水玻璃的体积比：1：0．4～1：0．8，水玻璃浓度35Be’，注浆压力0．5～1．5MPa，扩散半径0．3～0．5m。间隙注浆，即先注1，3，5，7号孔，再注2，4，6，8号孔。注浆开始时，水灰比大，后逐渐变小，注浆压力逐渐升高，当达到终压时再注20min，注浆量大致与设计注入量接近时停止注浆。

(3)开挖及支护

根据实际情况，通过各方研究讨论及方案的比选，对171～212段采用双侧壁导坑法施工，结合上下台阶分部开挖；导坑侧壁墙背后可放置3cm厚的挡板，防止核心土溜进导坑；

各导坑掌子面距离控制在3—5米，下台阶紧跟，仰拱与下台阶间距不大于3m，二次衬砌与仰拱间距不大于10m。采用人工开挖，坚持短进尺，早封闭原则，每循环进尺控制在0．3～0．6m以内，开挖后及时喷射厚度为5cm的混凝土封闭岩体，然后及时安装I22b钢拱架和钢筋网。拱架间距30cm，拱架预留沉降量为30cm。拱架施作时考虑到基础较为软弱及下台阶开挖时可能会引起下沉，拱脚处做80cm大拱脚，大拱脚采用C25早强喷射混凝土施工。为尽快地使导坑封闭成环，导坑内施作30cm厚C20早强混凝土或在钢架上焊接．I22b横向支撑的工字钢然后喷射混凝土作为临时仰拱，有效地加强初衬强度；每榀拱架单元均用4根长4m的由42锁脚小导管将固定于围岩上，最后喷射混凝土支护。

下台阶施工关键在于控制拱顶下沉量，且因拱架尽快落底能形成有效的支护环，下台阶开挖时应左右侧错开施工，同时施作大拱脚，加强拱脚的支座承载力，并根据实际情况施作临时仰拱。

大拱脚高为80cm，宽分别为120cm、100cm的梯形构件，施工要求每一循环内Φ22纵向连接钢筋均有预留，保证连接钢筋能通长焊接，形成托梁构件，保证均匀受力。

大拱脚浇筑要求各单位严格控制施工质量，减少混凝土内部缺陷，提高其工作性能，保证施工安全。

(4)永久性支护

塌方段内隧道拱顶覆盖层在19．0—23．O米之间，二衬施工后回填土方对二次衬砌作用影响较大；为保证永久性支护的安全性和耐久性，建议加强二次衬砌支护参数，洞身衬砌由60cm改为80cm钢筋混凝土，衬砌钢筋间距由@25cm改为@20cm，纵向中16分布筋采用Φ20钢筋替代以加强二次衬砌；由于陷穴对洞内两端锁口区的作用效用加强，二次衬砌不均匀受力，会严重影响到永久性衬砌的安全性能，对塌方体与主洞过渡区域二衬加长5m加强支护作为过渡段，建议衬砌加强区设定为166一217，使围岩压力过渡均匀，保证衬砌结构的安全性能。

(5)衬砌施工

仰拱浇筑按半幅施工；采用短跨度开挖，最大不得超过3m，仰拱立紧跟掌子面下台阶施工，严禁仰拱施工滞后；塌方体内掌子面在往前推进的过程中，二衬混凝土应紧跟掌子面施工，塌方区采用80cm钢筋混凝土衬砌。为有效控制拱项下沉，确保洞内旋工安全，二衬施工时可不按台车长度模数旋工，根据仰拱实际旋工情况，结合监测资科，二衬紧跟掌子面施工。

七、监控量测及变形分析

为了给施工提供可靠的信息，在施工过程中，每个断面在拱部、腰部和边墙共布设8个监控点，每隔5m设一组测点，以拱部和腰部的下沉量监测为主，边墙以水平收敛监测为主。将量测结果及时绘制成变形曲线及应力、应变曲线，对应变曲线进行线性回归，以判定最终变形值，根据变形值及时调整开挖预留变形量。

八、洞外陷穴处理

(1)隧道二次衬砌施工后应及时进行地表塌陷部分的回填工作，陷穴不宜长时间外露，以确保塌方体的安全和稳定性，减少对衬砌的作用力。

(2)回填工作应在二次衬砌混凝土达到设计强度后进行，回填前应对塌方区边界的开裂、松散土体进行处理，清除陷穴内的树木，杂物等。陷穴采用夯实粘土进行回填，回填应分层满铺填筑并略高于地表；表层回填土采用100cm6％灰土隔水层和50cm种植土回填。表层回填粘土隔水层时，隔水层应与地表搭接良好，封闭紧密，防止地表水下渗影响回填体的稳定性。

九、安全保证措施

(1)施工中在拱顶及洞外埋设沉降观测点，每天坚持围岩量测，做好记录、分析工作。

(2)坚持24h跟班作业制度，实行上下班交接制度。24h必须专职安全员负责对洞内围岩动态进行监控，每天做好记录。

十、塌方处理的施工要求

(1)项目部由领导亲自领头带班、技术人员和安全员轮流值班，遇到突发事件，能立即采取应急处理措施。

(2)精心合理安排施工人员、施工队伍，及时组织相关设备及材料到场。

(3)及时围岩量测，先期频率为2h／次，待变形基本控制后每班监控1次，并及时向业主及监理汇报监控结果。

(4)狠抓质量，对每个隐蔽工程必须检查，合格后方能施工下一道工序。

(5)在施工过程中，应以安全为重，为了防止作业人员疲劳，采用6h工作制，禁止无关人员进入洞内，安全员应随时注意观察围岩变化，若有突变，所有人员必须立即撤离。

(6)加快处理速度，尽快封闭成环。

(7)遇有大雨、大雪及溶雪等恶劣天气条件时，应停止作业。