分水坳隧道10.31塌方处理的方法和体会

分水坳隧道10.31塌方处理的方法和体会

作者：张望奇

简介： 对塌方区采用前方封堵，后段加固，稳定塌方区；注浆固结塌体，稳打稳扎开挖支护；本文主要谈了洞顶超前注浆加固围岩的塌方处理方法和处理塌方的主要体会。

关键字：塌方成固 双液注浆 固结塌体 前方封堵 后方加固 超前注浆 外插角

分水坳隧道位于湖南省怀化市东南16公里笔架山分水坳路段，隧道全长442m。该隧道处在分水坳大断层旁侧，隧道全部从层间破碎带中通过，地质极其复杂，变化无常，其破碎程度是少见的。从施工过程揭露的实际情况看，其围岩大致可分为两大类型，从进口端向前150m为断层挤压结构面，完全石粉化，且洞内大面积淋水，属特殊地质地段。从150m再向前至出口的洞身段，在开挖面上始终有三种结构面：硅质薄层灰岩碎石压碎结构面，炭质泥岩镜面（滑动面）结构和断层挤压石粉状结构面。该洞身段内多段淋水，属不良地质地段。

在隧道开挖的全部里程中，有一次级断层基本沿隧道中线贯穿隧道的始末，因受分水坳大断层的影响，其羽状断层纵横交错使围岩处于变化无常的状态。隧道全洞身围岩均属易塌方地质。在施工开挖过程中虽然按着“短进尺，弱装药，强支护，快封闭，勤测量”的原则施工，但小的滑塌每一循环都有，小塌方不断，50m3左右的塌方5次，大塌方1次，塌方量达1000m3以上。

这些塌方不仅浪费人力、物力，影响工程质量和进度，更严重的威胁着施工人员的生命安全。这种防不胜防的极易塌方地质造成的塌方也给我们如何处理塌方积累了经验。现就10月31日的大塌方处理的方法和体会介绍如下：

一、塌方情况和经过

2002年10月31日6时30分，分水坳隧道进口端上断面开挖至K10+038里程（进洞60m），出现大塌方事故。在无明显征兆的情况下突然塌方，初次冒落矸石300m3，塌穴区域为K10+035~K10+039段。在地下水的影响下塌穴迅速扩大至K10+030~K10+043.5，塌高18m，纵长13.5m，宽8~14m，塌体完全堵住洞身。损坏型钢拱架6榀，该段初期支护全部破坏。

这次塌方处理：后方加固段6m，塌方段14m，超前过渡段5m，共25m。每班参加施工人员12人（含管理人员），三班轮流作业，历时18天。塌方和处理塌方的过程中没造成伤人和损坏机具事故。对塌方处理方案和处理效果，在专家组考察分水坳隧道地质和施工情况时给予了充分肯定，认为处理10.31塌方事故的方案是适宜的，效果是很好的。

二、塌方成因的分析和判断

分水坳隧道进口端处在寒武系和震旦系的层间破碎带，大断层的羽状断层很发育，地

下水活动强烈，这是该洞段的基本情况。因此，其塌方原因主要是：

1. 地质原因

塌方部位处在破碎带中的断层挤压结构面，该结构面呈石粉状，未开挖前密实度较高，

一经开挖，潜在应力释放快，没有自身承载力，围岩失稳导致塌方。

2. 近期连续降雨，地表水丰富，通过裂隙进入岩体，顶板淋水量增大。在地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解下加剧了岩体失稳，加速了层间移动，这是导致塌方的又一重要原因。

3. 判断结论；特殊地质情况及水文地质条件是这次塌方事故的成因，根据塌方的情况和隧道所通过的层位，认为是层间移动性的大塌方，这种地质的塌方难以稳定，会引起连锁反应，积累和发展扩及到已开挖支护的较长洞身段。为此，决定用稳住塌方区，固结塌体，超前加固三个阶段渡过塌方区。

三、塌方处理措施和方法

根据塌方的实际情况，处理措施主要是防止塌方的继续扩大，加强区段支护，堵死塌孔，设法提高松散体的整体强度，使其具有承载能力和自承能力，防止地下水源对塌穴的影响，然后采取“大塌穿”的办法处理断层塌落体。

1. 塌方后段的处理

首先采用素喷C20砼厚20cm封堵断层塌落体，然后对塌穴距后6.0m范围内未破坏的原初期支护进行加固，支护采用18#工字钢支撑，间距0.4~0.5m，钢架间用Φ22mm钢筋连接，环间距1.0m，并对该区域喷射C20砼与钢架齐平，同时采用D50×4mm无缝钢管超前注浆，管长9.0m，环间距2.5m，共7根，外插角300，管壁每0.5m对称布设

Φ10透浆孔，钻眼终孔于塌穴前缘0.5m以外。

第二步是采用D42×5mm无缝钢管对塌穴后段8.0m范围内预注浆，钢管长度5.0m，环纵间距2.5m左右，外插角30~350，每环5根，断面两侧拱脚以上区域梅花形布置。以上注浆均采用水泥浆与水玻璃双注浆，其配比为1：1，注浆采用先上后下，先里后外，即先对塌孔部塌方处理。示意图

图一塌方处理纵剖面图

图二塌方后段处理断面图

图三塌方段处理断面图

位注浆，再逐步退后进行后段注液，使钢管所伸入的范围内通过注浆，组成一个固结的灌浆层，通过浆液无规则的穿透，松散体产生胶结，从而达到堵死塌孔其上、下一定范围内的塌体得到固结，从根本上达到控制塌方的扩展。而后段的注浆也提高了其整体承载强度，并与初期支护共同在3.5~4.0m范围内形成一个强大的支撑拱，而且通过钢管外插角的调整，将塌方段积水引排至后段稳定区域，通过预留排水钢管导入洞内水沟。（见图一、图二）

2. 塌方段处理

通过后方段的注浆处理，塌方段围岩达到一定强度，其处理即可有效进行开挖，每掘进一步采用18#工字钢支撑，间距仍然控制在0.4~0.5m，钢拱架间用Φ22钢筋纵向连接，

环间距1.0m，钢架背面用Φ8、网格间距0.15×0.15m钢筋网加固，喷射C20砼25cm，并按设计要求施作超前管棚，管长3.5m，环间距0.35m，外插角10~120，注1：1单液水泥浆。调整外插角一是加大塌穴上部的注浆厚度，二是与塌方后段形成流水反坡，以便集中排水。断面开挖采用先护后掘进，即先按断面尺寸要求开挖支撑轮廓线，然后采用分次爆破的方法对断面进行弱爆破。（见图一、图三）

3. 塌方前段处理

通过塌方段超前管棚及注浆钢管的注浆，塌方前段上部围岩破坏区域得到加固，但该区域5.0m范围内仍采用塌方段的支护办法，并按设计施作锚杆，通过其5.0m的加强支护后，即可按设计进行常规开挖。开挖过程密切注视塌方段断面变化情况，加强监控量测，

适时通过注浆加固围岩。（见图三）

四、处理塌方的主要体会

10.31塌方事故的处理，之所以效果较好，领导满意，得到了专家组的好评，主要因方案正确、处理及时、方法恰当、组织严密、措施有力，抢险队伍技术熟练、经验丰富、作风顽强，使抢险得以顺利完成。主要有以下几点体会：

1. 处理塌方必须分秒必争适时地投入抢险战斗

处理塌方是一种紧急抢险，如同打仗一样，有利的事机稍纵即逝，时间就是力量。10.31塌方事故，项目经理、隧道地质专家、工程技术人员、施工队长等迅速到塌方点，详细察看塌穴高度、宽度、纵向长度及塌穴稳定情况；研究工程地质、水文地质、洞顶水的流向和涌水特点、范围；检查塌方对初期支护的损坏情况和影响区域；分析塌方可能的发展趋

势等。在掌握情况的基础上现场定案，建立抢险机构，现场下达抢险口头指令，明确任务和要求。这样施工队既能正确理解领导意图，又能明了关键部位的所在和处置措施。这种一竿子插到底的方法，保证了抢险的及时性，保证了不失时地投入抢险战斗。

2. 储备处理塌方预案，在不良地质地段施工是十分必要的

“凡事预则立，不预则废”，我们在隧道开工前的准备阶段，组织有关人员认真研究地质、设计文件，周密地对现场地质进行调查研究，认为，分水坳隧道所通过的全部里程均为易塌方地质，地质资料和设计文件都与实际情况有很大出入。为此，在制定预防塌方事故措施的同时，假设可能出现不同规模和不同情况的塌方处理预案，对机具器材也做了相应的准备。这些塌方如此迅速现场定案，现场下达任务，明确要求事项，是在预案的基础上根据实际情况略加调整做出的。对此，我们深深体会到在特殊不良地质地段中施工，这种预案的准备是十分必要的。

3. 前方封堵，后方加固，对塌方区形成合围，是防止塌方恶化的有效方法

抢险的战斗从何处打响，关系到抢险工程全局性的问题。根据实际情况，我们采取了前方封堵，即：用注浆法将塌渣口封死，切断塌渣不断向洞身补给的通道，防止空顶加大，并对下一步塌体注浆创造条件（在向塌体注浆时防止浆液从塌口处外溢），保证注浆效果。同时，还有效地缩小了淋水面，改变了涌水位置和流向，为设管引水创造了条件。后方加固，即：对塌穴后方6m处未损坏的初期支护段架设型钢拱架加固初支，对初支顶部低应力围岩注浆，以增加其强度和自稳力。这种前方封堵和后方加固，对塌方区形成合围的方法，稳住了整个塌方区，有效的防止塌方恶化，使塌方工程处理出现了良好的局面。这是我们在处理大塌方中的一条重要成功经验。

4. 加强组织领导，组织精干的抢险队伍是实现顺利抢险的重要保障

为使抢险工程顺利进行，我们建立了抢险机构，以项目部经理（地下工程专业高级工程师）为指挥长，以合同段技术负责人、工程部（地质专业高级工程师）为副指挥长，建立以下机构：现场指挥组：由隧道专业工程师、地质专业工程师、施工队技术负责人、施工队队长组成；抢险保障组：由测量、质检、材料、工程车辆等各方人员组成；抢险突击队：从各施工队中挑选身强力壮、机智灵活、经验丰富、技术熟练、组织纪律性强、能吃苦耐劳的24人组成，分编三个班，轮流昼夜奋战。

以怀新公路建设有限责任公司副总经理兼总工程师和怀新公路施工监理处副兼总工程师特派工地全权解决塌方有关问题。

这种临时组建的抢险机构，在抢险过程中审时度势，灵活恰当的处理了大量的意外情况和难题，克服了许多常日施工难以遇到的艰难困苦。在抢险的实践中我们认识到，没有一个坚强的专业理论根底深厚的，实际经验丰富、技术熟练的，作风顽强、保障有力的抢险领导班子和抢险队伍，要顺利的完成如此难以处理的塌方任务是不可能的；业主和监理单位特派工地代表全权解决处理塌方的有关问题，减少了抢险施工中的请示报告，保证了施工的不间断，这也是一条抢险工作中的成功经验。

5. 做好防险保安工作，保证塌方抢险的顺利进行

处理塌方是在险象环生的危险区和意外情况的多发区作业。防险保安工作必须制定符合实际情况的措施，进行有效的思想工作，确保抢险顺利进行，根据塌方处理方案，我们制定了具体措施，设专职安全员，观察、记录、预报险情，对所有作业人员进行安全技术教育，使其人人重视，各个明白；对所有人员明确进退顺序、路线和安全待避点及各种信

号；提出严格按操作规程作业，令行禁止的要求。有关安全和要求等项打印成文，要求熟记，严格遵守。由于思想动员深入，人人重视措施具体，在历时18天的塌方处理过程中，在多次出现险情的情况下，没有出现任何伤人和机具损坏的事故。

还有一些体会就不一一例举，本文只是我们在处理10.31大塌方事故的一些具体做法和体会，由于作者写作能力所限，定会有表述不确切之处，甚至是错观点，欢迎读者指导。