片巖地區(qū)隧道塌方原因分析及處理

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1、片巖地區(qū)隧道塌方原因分析及處理戈守云1,李尚斌2（1.湖北谷竹高速公路建設(shè)指揮部十堰市442100；2.武漢公路管理處武漢市430015）摘要：以某高速公路白鶴隧道施工為例，針對白鶴隧道YK92+818～YK92+825段的塌方事故，分析了片巖地區(qū)隧道塌方發(fā)生的原因，提出了相應(yīng)的應(yīng)急處理措施，確定了設(shè)置臨時支撐進(jìn)行加強初期支護(hù)和澆筑混凝土護(hù)拱通過塌方的綜合處理方案。同時，通過工程實踐對該綜合處理方案處理效果進(jìn)行了評價，證明了該方案的可行性。關(guān)鍵詞：片巖地區(qū)；隧道；塌方；原因分析；處理隨著國家對基礎(chǔ)建設(shè)投

2、資的不斷增加，我國高速公路建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，公路隧道的建設(shè)量也越來越大。在我國西南部地區(qū)，片巖是隧道施工中遇到的主要圍巖類型，塌方也是隧道施工中最常見的事故，因此，對片巖地區(qū)隧道塌方原因分析及處理的研究是很有必要的。1白鶴隧道概況白鶴隧道為一座上、下行分離的四車道高速公路長隧道。隧道左線長2063m，右線長2009m，設(shè)計時速為80km/h，凈寬10.25m，凈高5.0m。隧址區(qū)地貌單元屬構(gòu)造剝蝕低山區(qū)，大地構(gòu)造上位于南秦嶺構(gòu)造帶內(nèi)，主要出露元古界武當(dāng)群（Pt2Wb）片巖，片理產(chǎn)狀342°∠38°，節(jié)

3、理裂隙較發(fā)育。隧道最大埋深125.7米，最小埋深25m。隧址區(qū)出露、揭露的地層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積（Q4e1+d1）粉質(zhì)粘土及元古界武當(dāng)群（Pt2Wb）片巖，片巖呈變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要礦物成分為石英、云母，裂隙發(fā)育。隧道口淺埋段，由于分布有第四系覆蓋層且基巖風(fēng)化裂隙發(fā)育，地下水補給條件較好，受降水影響存在滴水、滲水及股狀水現(xiàn)象。隧道出口段為小凈距，左、右線間距約18米，縱坡1.9%。出口右洞設(shè)計Ⅴ級圍巖64m，里程樁號為K92+840～K92+904，Ⅳ級圍巖265m，設(shè)計里程為K92+575～

4、K92+840。2主要設(shè)計參數(shù)隧道采用新奧法設(shè)計施工，洞口段采用套拱和大管棚超前支護(hù)，洞身段初期支護(hù)采用錨噴和鋼支撐支護(hù)，二次襯砌采用鋼筋混凝土或素混凝土襯砌。隧道主要支護(hù)參數(shù)以工程類比為主，并通過計算分析進(jìn)行校核，在施工中還需通過現(xiàn)場量測分析調(diào)整設(shè)計參數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計。隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)見下表。隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)主要設(shè)計參數(shù)[1]項目襯砌支護(hù)系統(tǒng)參數(shù)XXS5aXXS5bXXS4aXXS4bXS5a超前支護(hù)Φ108×6mm大管棚φ42×3.5mm小導(dǎo)管，環(huán)向40cmφ22錨桿，長3.5m，環(huán)向40c

5、mφ22錨桿，長4.0m，環(huán)向40cmΦ108×6mm大管棚噴射混凝土C20，厚26cmC20，厚24cmC20，厚22cmC20，厚20cmC20，厚26cm錨桿內(nèi)側(cè)：Φ22藥卷錨桿，L=6.0m縱環(huán)間距50×120cm；外側(cè)：Φ22藥卷錨桿L=3.5m。(縱)50×120(環(huán))內(nèi)側(cè)：Φ22藥卷錨桿，L=6.0m縱環(huán)間距50×120cm；外側(cè)：Φ22藥卷錨桿L=3.5m,(縱)50×120(環(huán))內(nèi)側(cè)：Φ22藥卷錨桿，L=5.0m縱環(huán)間距80×120cm；外側(cè)：Φ22藥卷錨桿L=3.0m，(縱)80×1

6、20(環(huán))內(nèi)側(cè)：Φ22藥卷錨桿，L=4.5m縱環(huán)間距100×120cm；外側(cè)：Φ22藥卷錨桿L=3.0m,(縱)100×120(環(huán))內(nèi)側(cè)：Φ22藥卷錨桿，L=6.0m縱環(huán)間距60×120cm；外側(cè)：Φ22藥卷錨桿L=3.5m,(縱)60×120(環(huán))鋼筋網(wǎng)φ8鋼筋網(wǎng)20×20cm雙層φ8鋼筋網(wǎng)20×20cm雙層φ8鋼筋網(wǎng)25×25cm單層φ8鋼筋網(wǎng)25×25cm單層φ8鋼筋網(wǎng)20×20cm雙層鋼架Ⅰ20b工字鋼間距50cm(全封閉)Ⅰ18工字鋼間距50cmⅠ16工字鋼間距80cmΦ22格柵鋼拱架間距10

7、0cmⅠ20b工字鋼間距60cm(全封閉)二次襯砌拱部、仰拱50cm（鋼筋）拱部、仰拱45cm（鋼筋）拱部、仰拱45cm拱部、仰拱40cm拱部、仰拱50cm（鋼筋）3隧道YK92+818～YK92+825塌方及應(yīng)急處理2011年1月20日，隧道出口右洞上半斷面施工至K92+825掌子面時（設(shè)計為XXS4b），圍巖破碎，節(jié)理發(fā)育，巖層間為泥質(zhì)軟弱夾層，并有少量滲水現(xiàn)象。2011年1月22日，當(dāng)施工至K92+823掌子面時，圍巖更加破碎，節(jié)理發(fā)育，巖層間為泥質(zhì)充填物，有掉塊現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場研究，形成如下初步處理

8、方案：（1）將原設(shè)計格柵鋼架改為I18工字鋼，間距由設(shè)計的100cm調(diào)整為80cm。（2）將原設(shè)計超前錨桿改為φ42×3.5mm超前小導(dǎo)管，環(huán)向間距為40cm，長4.0m，120°范圍內(nèi)布設(shè)。2011年1月25日，當(dāng)施工至K92+818掌子面時，在掌子面右上方出現(xiàn)多處股狀水，總流量約4L/s，隨之掌子面出現(xiàn)垮塌，并將掌子面處的1榀工字鋼、小導(dǎo)管全部砸壞，此處埋深約43m。出現(xiàn)塌方后，經(jīng)與有關(guān)部門聯(lián)系，采取如下應(yīng)急方案：（1）將掌子面處所有人