．第３８卷第１５期 ２０２・ ２ ０ １ ２年５月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０１．３８ ＮＯ．１５ Ｍａｖ．２０ｌ２ 文章编号：１００９－６８２５（２０１２）１５—０２０２—０３ 高速公路隧道施工塌方原因及控制对策研究 周先仓 （安徽省高等级公路工程监理有限公司，安徽合肥２３０６０１） 摘要：结合周湾隧道施工期间洞内塌方，总结了塌方原因并制定了详细的处理方案，经监测结果表明处理方案合理可行，提出了 山岭隧道施工期塌方预防和治理的一般原则，为类似工程提供了借鉴。 关键词：隧道工程，塌方，原因分析，处理方案，防治原则 中图分类号：Ｕ４５８．３ 文献标识码：Ａ ０ 引言 山岭隧道浅埋、偏压软弱围岩地段施工过程中，由于天气、施 土，褐黄色，硬塑，土质不均，含１５％～２０％砾石，粒径１ ｃｍ～２ ｃｍ 左右，局部夹碎石 ＝１８０ ｋＰａ， ：４５０ ｍ／ｓ一８００ ｍ／ｓ。强风化 灰黑色，结构构造大部分被破坏，岩芯较破碎，岩芯呈 工等因素影响，极易发生塌方、冒顶事故，洞口地段更是如此。塌 炭质泥岩，块状，局部为砂土状，节理裂隙发育，厶＝３５０ ｋＰａ， ＝ 方不仅增加工程成本、延误工期，而且会造成人身伤害和设备损 碎块状、 ６６８ ｍ／ｓ～２ ５００ ｍ／ｓ。强风化泥灰岩，灰绿色，青灰色，原岩结 坏。因此，认真进行塌方原因分析、采取科学的处理方案，才能保 １岩芯较破碎，岩芯呈碎块状，少数短柱状，节理 证隧道施工的安全、质量和进度。本文结合宁绩高速公路周湾隧 构构造部分破坏，节理面可见铁质浸染及方解石细脉。其中上部为粉砂 道施工右洞塌方事故处理，在客观总结事故原因的基础上，因地制 裂隙发育，宜地提出处理方案，希望对今后类似事故处理有积极的指导作用。 质泥岩 ＝５００ ｋＰａ， ＝１ ６０Ｏ ｍ／ｓ一３ ３００ ｍ／ｓ。围岩稳定性 １隧道工程概况 １．１ 工程地质概况 差，无自稳能力，初期支护不及时可能出现大坍塌甚至冒顶，施工 时拱部有少量滴水和渗水。 宁国一绩溪高速公路周湾隧道为直线分离式双向四车道隧 １．２隧道塌方情况 周湾隧道右线进洞２６ ｍ，即掌子面位置在ＹＫ３２＋４９３处时， 道，隧道长约５９２ ｍ，初勘围岩级别Ｖ级，围岩长度约占总长度的 ｍ３的 ７３％，其余皆为Ⅳ级围岩。右线进口段围岩主要为含砾粘质粉 爆破结束后进行掌子面排险时，拱顶右侧部位掉落一块约１好的结合。 １０）竖井衬砌。Ｖ级围岩段落二次衬砌应适时、紧跟初期支 并预埋中隔板连接钢筋。为使支护能够尽快地闭合，开 ７）格栅钢架。钢支撑采用格栅钢筋，钢材按设计要求下料， 护施作；尽快施作，竖井衬砌施工方法如下：将基底清理干净， 焊接而成，合格后，运至洞内，人工拼装。安装前，先对断面进行 挖完成后，并经监理检验合格。模板采用组合钢 检查，局部欠挖时及时处理。格栅钢筋安装在初喷后进行，安装 做到无虚渣无积水无杂物，测量放样后，按交底进行立模，底板上打插筋用来支撑，混 时测量控制钢支撑的中线、高程、垂直度。每榀格栅钢筋之间，环 模板，向每隔１ ｍ设置１根连接钢筋。格栅钢筋与锚杆焊连在一起。格 凝土由洞外自动拌和站拌制，搅拌输送罐车运混凝土至工作面， 栅钢筋与围岩之间每隔１ ｍ用垫块塞紧。 混凝土的质量，本隧道喷射混凝土均采用湿喷法。混凝土由洞外 人工平仓，插入式捣固棒捣固。 经过全体施工技术人员的努力奋战施工２７９ ｄ，井深为 ８）喷射混凝土施工。为了降低粉尘，减少回弹量，提高喷射 ３结语 拌合站拌合，混凝土罐车运输至洞内卸入湿喷机料斗，人工抱喷 １８３．６２ ｍ的云中山隧道竖井井筒终于贯通。 嘴湿喷。 参考文献： ９）初期支护施工技术措施。开挖后及时初喷，出渣后及时复 ［１］ＪＴＪ０２６－９０，公路隧道设计规范［ｓ］． 喷。喷混凝土平整度２ ｍ直尺靠量，凹凸不大于５ ｃｍ。锚杆的杆 ［２］ 铁道部第二工程局．铁路工程施工技术手册——隧道［Ｍ］． 体不能大于喷射混凝土的厚度，也就是锚杆杆体不能外露于平射 北京：中国铁道出版社，１９９９． 混凝土外，格栅钢架在初喷混凝土后及时安装，要全部被喷射混凝 ［３］ 西南交通大学．世界各国已建成和在建的长度大于１０ ｋｍ 土覆盖，钢架与围岩之间的间隙应喷密实，保护层厚度不小于４ ｅｍ。 的公路隧道资料汇编［Ｚ］． Ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｔ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈａｆｔ ｏｆ Ｙｕｎｚｈｏｎｇｓｈａｎ Ｔｕｎｎｅｌ ＬＩ Ｙｉ （Ｓｈａｎｘｉ ｒｒａ￣ｃ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００１２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａ￣ｎｇ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈａｆｔ ｏｆ Ｙｕｎｚｈｏｎｇｓｈａｎ Ｔｕｎｎｅｌ ａｓ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ．ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｒａｆｔ ｐｒｏｃｅ－ ｄｕｒｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｄｆｒａｍｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｆｔ ｐａｒｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｕｐｐｏ￣ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈａｆｔ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｈ ｔｈｅ ｔｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈａｆｔ ｐｒｏｊｅｃｔｓ，ａｎｄ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｍｏｏｔｈｌｙ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｒｅｌａｉｔｖｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｖｅｒ－ ｉｔｃａｌ ｓｈａｆｔ ｐｍｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈａｆｔ，ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 收稿日期：２０１２—０２－２２ 作者简介：周先仓（１９７６．），男，工程师 爹 ８１ 年１５ 周先仓：高速公路隧道施工塌方原因及控制对策研究 ・２０３・ 孤石后，大量松散碎石土滑落冒顶，山体地面沉陷明显，沉陷面积 外插角４５。，长６ ｍ的，１，５ｏ注浆小导管，对塌腔内进行注浆加固， 约１００ Ｉｎ ，塌陷坑深约２ ｍ，如图１，图２所示。 同时在掌子面打设一环外插角１０。～２Ｏ。，长６ ｍ的，１，５ｏ注浆小导 管，进行超前支护； ６）对塌方冒顶影响段１０ ｍ范围内的初期支护参数进行调 整，原Ｉ ２０ａ工字钢调为Ｉ ２５ａ工字钢，间距由７５ ｃｍ调至５０ ｃｍ。 ＋５０小导管纵向间距加密，双层布置ｑｂ８钢筋网，Ｃ２５喷射混凝土 厚度相应加大； ７）从右洞套拱往里３ ｍ处设置临时斜支撑，防止在右洞仰坡 图１隧道洞内塌方图 图２地表山体塌陷坑图 卸载和左洞边、仰坡开挖时对右洞初支产生进一步损伤； ８）为保证后期右线隧道的稳固，不受更大的挤压力，对右线 右线洞口仰坡右侧支护出现一道竖向裂缝，隧道左线边坡支 护出现两道竖向裂缝，裂缝宽近１ ｃｍ，长约５ ｍ一８ Ｉｌｌ，右线洞内套 拱两侧各发现一道横向裂纹，长约２ ＩＴＩ，缝宽约１ ｍｍ～２ ｍｉｌｌ位于 套拱基础交界处。 ， 此次周湾隧道右线Ｋ３２＋４９３处塌方冒顶事故未造成人员伤 亡和机械设备损坏，也未对完成的洞身初期支护造成破坏。 ２塌方原因分析 经现场地质勘察，此次隧道塌方及边仰坡出现裂缝，原因分 析主要有以下几点。 ２．１ 地质原因 １）隧道围岩总体为松散堆积体，整体性差，没有自稳能力；２） 从现场揭露的边、仰坡岩面查看，洞口山体节理层面倾角４０。，南 北走向，且层间无粘结，极易滑动，自左向右挤压右线已完成的洞 身段，并通过管棚作用于套拱，形成套拱左、右侧的裂缝。 ２．２施工原因 １）Ｋ３２＋４９３掌子面处右侧围岩为中风化灰岩，需爆破施工； 左侧为强风化炭质泥岩，含粒度不均砂土，呈土夹石结构，采用机 械施工，开挖进尺在１ Ｉｎ左右，但由于掌子面处右侧爆破扰动，左 侧松散体失稳； ２）周湾隧道进口段为小净距段，右线洞内施工同时左线进行 进口边、仰坡刷坡，原山体地形陡峭，山体坡度近６０。，植被茂密， 现由于施工对原有植被的砍伐和边、仰坡的施工，引起坡体应力 重分布导致坡体表面出现纵向裂缝； ３）近期连续强降雨，造成山体覆盖层及松散体处于饱水状 态，孔隙水压力增大，围岩抗剪强度降低，且覆盖层厚度仅约７ ｍ， 造成此处失稳塌方直至冒顶。 ３塌方处理方案 １）加强监控量测工作，在隧道右线洞内安全地段对洞顶及洞 身地表段设置沉降观测点，每天量测三次，密切关注洞顶、洞内围 岩动态，对边、仰坡的裂缝及套拱的裂纹采用游标卡尺量测缝隙 的变化情况，每日的量测数据及时进行汇总分析； ２）对ＹＫ３２＋４９３处地表沉陷区域内采用＋８９无缝钢管注浆， 打设深度尽量达到１０ ｍ以上，间距按１．０ Ｉｎ×１．０ ｍ梅花形布置， 同时对塌陷区四周打设两环 ８９无缝注浆钢管，长度１０ ｎｌ，环向 间距１．２ ｍ，纵向间距１．０ ｍ，梅花形布置，在注浆施工完成达到强 度要求后，对塌陷区进行回填，回填高度高于原地面，同时对塌陷 区上方５ ｉｎ左右处开挖截水沟，截水沟采用Ｍ７．５浆砌片石； ３）在隧道洞内塌方体外侧回填洞渣，回填高度至少保证３ Ｉｌｌ 以上，形成对塌方体的支挡反压，稳固塌方体； ４）隧道洞内塌方体先喷射２０ ｃｍ厚Ｃ２０混凝土封闭，然后对 塌方体与掌子面之间及塌腔内采用Ｃ２０喷射混凝土喷灌密实，喷 灌之前，在塌腔内安装ｑｂ８钢筋网片； ５）待隧道洞外、洞内处理完成以后，在Ｋ３２＋４９２处打设一环 左侧仰坡进行卸载，根据现场地形地势综合考虑放坡，因整体岩 体松散破碎，分台阶放坡，每开挖２ ｍ左右及时进行支护，支护采 用长５ ｍ的，１，５ｏ注浆小导管，１．２ ｍ×１．２ Ｉｌｌ梅花形布置，并挂网 喷射混凝土； ９）考虑后期营运的安全，左洞边、仰坡施工完成后，再采用２０ ＩＴＩ 锚索框架梁防护。 为了对塌方处理的效果进行分析，塌方处理时，在ＹＫ３２＋ ４９２和ＹＫ ３２＋４９５断面分别对埋设拱顶下沉和地表沉降测点进 行监测。通过监测，经上述方案处理３２ ｄ后，ＹＫ３２＋４９２断面围 岩稳定，拱顶累计沉降量为１８．３ ｍｍ，如图３所示；地表沉降在经 过２９ ｄ后基本稳定，累计沉降量约为１４．４ ｍｉｌｌ，如图４所示（仅以 测点监测数据为例），表明支护结构的强度、刚度、稳定性满 足要求，措施合理，达到了预期的效果。 ２０ １６ ｌ８ 目１６ １４ １２ １Ｏ ８ ６ ｇⅢ／髅愿 ４ ２ ２ ０ ０ ２ ６ １０ ｌ４ ｌ８ ２２ ２６ ３０ 监测天数，ｄ 监测天数／ｄ 图３ Ｙ１０２＋４９２断面拱顶下沉曲线图４ Ｙ１０２＋４９５断面地表沉降曲线 ４结语 塌方是隧道施工常见的事故，原因有工程地质和施工方法两 方面。其中工程地质条件是内因，是事故发生的主导因素；施工 方法是外因，是事故发生的诱发因素。虽然塌方处理方案不尽相 同，但是总的处理原则基本一样。首先，对工程地质条件的主动 改善以起到预防作用，一般采取锚杆、小导管注浆、管棚注浆、帷 幕注浆等方法对围岩本身进行预加固；其次，主动调整施工方法 以适应软弱破碎、含水量大地段施工围岩稳定的需要，如采取双 侧壁导坑、单侧壁导坑或环形开挖预留核心土的分部分区施工方 法，减少爆破药量和循环进尺，初期支护紧跟掌子面，及时封闭成 环，必要时可以提前施作二衬。 需要强调的是，无论是正常施工还是事故处理，围岩变形的 监控量测工作一定要做实做细，这是所有施工方案和安全措施的 基础信息，也是保证隧道施工安全最可靠、最经济的手段，施工中 应根据围岩变形监测数据的反馈信息及时调整支护设计和施工 方法。最后，施工技术管理人员对当地天气和气候，尤其是降雨 量分布要做到心中有数，提前统筹安排，在施工组织文件里应该 有针对性的编写详细的雨季施工应急预案，而建设管理部门和安 全监管人员对施工组织文件应该仔细审查，从严把关，以免流于 形式，并在日常施工中加强监督工作。只要秉承以上几点原则， 隧道施工塌方是可以避免的；即便发生，也可以在保证人员安全 的前提下妥善处理塌方事故。 ．第３８卷第ｌ５期 ２０４． ２ ０ １ ２年５月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖ０Ｉ．３８ ＮＯ．１５ Ｍａｖ．２０１２ 文章编号：１００９－６８２５（２０１２）１５－ｏ２ｏ４一ｏ２ 隧道运营环境检测在某隧道中的应用 彭小庆 （山西省交通科学研究院，山西太原０３０００６） 摘要：根据运营隧道实际情况对其运营环境的几项重要参数进行检测，并根据检测结果对改善隧道运营环境提出了合理化建 议，以保证隧道的正常、安全运营。 关键词：运营隧道，环境检测，应用 中图分类号：Ｕ４５６ 文献标识码：Ａ 我国是个多山的国家，随着山区公路特别是高等级公路的大 量修建，隧道工程也得到了巨大的发展，数量不断增多，长度不断 增大。随着大量隧道投入运营，隧道运营环境尤其是长大隧道运 营环境越来越得到有关部门的重视。 １ 工程概况 某隧道处于二广高速咽喉地段，隧道长５ ｋｍ，属特长隧道，交 通量大且重载车辆占较大比例。为确保隧道安全运营，保证通行 司乘人员人身健康，隧道管理部门委托专业人员对该隧道进行了 图１用风速计检测断面平均风速的线路 运营环境专项检测，以期及时发现问题并进行改进，检测内容包 ２．１．３检测结果判定 括隧道通风状况及隧道照明状况。 根据我国《公路隧道通风照明设计规范》相关规定可知：单向 ２检测方法 ２．１ 隧道通风状况检测 ２．１．１ 检测仪器 采用的仪器包括风速计及有害气体检测仪。 ２．１．２检测点布置及检测要求 用风速计检测隧道断面时，先回零，待叶轮转动稳定后打开 开关，则指针随着转动，同时记录时间。经过１ ｍｉｎ一２ ｍｉｎ后，关 交通公路隧道风速应不大于１０ ｍ／ｓ，特殊情况可按１２ ｍ／ｓ考虑； 为稀释隧道空气中异味，特长公路隧道不问断换气频率应为每小 时３次～４次，采用纵向通风方式的公路隧道，隧道内换气风速不 应低于２．５ ｍ／ｓ；ＣＯ浓度按表１取值。 表１ ＣＯ允许浓度占通风方式 ≤ｌ ０００ ｐｐｍ ｌ≥３ ０００ 隧道长度／ｍ 全横向／半横向 纵向 ２５０ ３００ Ｉ １２００ ２５０ 闭开关。测完后，根据记录的指针读数和指针转动时间，算出风 表指示风速，再用校正曲线换算成真实风速。用风表检测隧道断 按照上述规定，该隧道的ＣＯ允许浓度应为２５０ ｐｐｍ。 面的平均风速时，应使风表正对气流，在所测隧道断面上按一定 ２．２隧道照明状况检测 线路均匀移动风表，线路如图１所示。 ２．２．１ 检测仪器 参考文献： ［１］ 中交第一公路勘测设计院．宁国至黄绩溪高速公路两阶段 施工图设计文件［ｚ］． ［２］ＪＴＧ Ｂ０１－２００３，公路工程技术标准［ｓ］． ［５］ 秦茂军．绩黄高速公路佛岭长大隧道施工塌方及应对方案 ［Ｊ］．铁道标准设计，２００９（１１）：１０８－１０９． ［６］ 董建平．隧道塌方处理实例——以秦岭关隧道为例［Ｊ］．交 通标准化，２００９（１３）：２１６－２１８． ［３］ＪｒｒＧ Ｄ７０－２００４，公路隧道设计规范［ｓ］． ［４］Ⅲ０４２－９４，公路隧道施工技术规范［ｓ］． ［７］ 雷代洲．桃花铺二号隧道大断面塌方处理技术研究［Ｊ］．铁 道标准设计，２００５（１）：２０－２２． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｒｅａｓｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ＺＨＯＵ Ｘｉａｎ・ｃａｎｇ （Ａｎｈｕｉ Ｈｉｇｈ Ｇｒａｄｅ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｈｅｆｅｉ ２３０６０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｏｆ Ｚｈｏｕｗａｎ Ｔｕｎｎｅｌ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｉｓ ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｗａｓ ｇｅｎ— ，ｅｒａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒａｎｄ ｉｔｓ’ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ Ｗａｓ ｃｅｒｔｉｉｆｅｄ ｂｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ．Ｉｎ ，ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒｗｈｉｃｈ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｎｇｉ． ，ｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｅｏｌａｐｓｅ，ｒｅａｓｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓｎ，ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ，ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌａ收稿日期：２０１２．０３－２５ 作者简介：彭小庆（１９８４一），男，助理工程师
