吴阿林
中铁四局集团第一工程有限公司
摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进公路建设项目的增多。公路隧道塌方是隧道施工中常见问题，塌方处理方面有了比较成熟的处理措施。容易引起塌方的隧道段落为浅埋段，易于塌方的围岩主要在断层破碎带、松散碎石土层、节理裂隙发育的破碎岩层，这些是公路山岭隧道常见的围岩，其处理方法在很多手册以及论文都有较好的论述，对于软弱风化严重的页岩围岩隧道采用常规的施工方法难以满足施工质量和进度要求。本文就公路隧道软弱围岩段施工塌方处治与防治展开探讨。
关键词：公路隧道；软弱围岩；塌方处治
引言
我国正在大力进行交通基础设施建设，大型的隧道开始不断的修建，尤其是在西南地区，其地质灾害非常频繁，在施工环节中常常会出现软弱围岩，导致隧道发生塌方，围岩在外界的压力下产生破碎，导致围岩的抗压能力下降，围岩的稳定性比较差，容易出现塌方等地质灾害。塌方是隧道穿越富水软弱围岩施工的常见灾害，其对隧道工程的影响非常大。
1软弱围岩隧道塌方产生的原因
（1）隧道的施工因素。由于我国各省市的经济发展水平各不相同，各省市的高速公路施工队的技术水平也高低不一，这些都造成了在道路的修建工程中出现许多不规范甚至错误的操作。目前我国在修建公路隧道时，最常使用的方法是新奥法，这种方法是将初支护的柔韧性和围岩的联合支护相结合在一起的，但是使用这种方法经常会出现隧道围岩超挖的情况，在处理这个问题上，有一些施工队在用混凝土填补超挖的围岩部分时，不是用同标号的混凝土而是用碎石、片石，石棉瓦这些材料，这就使初支护出现了许多的缝隙和破洞，导致围岩和初支护不能整体受力，使塌方的风险增加。（2）软弱围岩的岩体因素。软弱围岩的岩体受到其结构构造的影响，断层带的结构面无规则，有角砾、裂缝等结构，在其中充满泥质或岩屑，使得其本身自稳能力差，强度差。而隧道的建设是将地应力重新的分布，所以围岩初支护就极其容易发生变形，造成塌方事故。比如:郑西客专南山口隧道大塌方事故，其塌方地段的围岩地质是属于强风化的粉砂岩和卵石土，因衬砌不到位，封闭不到位、对地质的认识也不到位，导致掌子面出现掉块、开裂。（3）自然环境的影响。在有些高速公路隧道的修建地区，降雨量充沛，而软弱围岩的岩层在充足雨量的冲刷下，容易使岩层软化，强度降低，增加塌方事故的发生。（4）隧道的设计因素。一般我国公路隧道的设计方法主要有:理论计算法、工程类比法、现场监控法这三种。由于我国目前对地质勘查的水平不高，在隧道修建之初，对软弱围岩的地质都没有一个确切的了解，因此在公路隧道的设计过程中，支护参数和实际所需的参数相差很大，增加隧道塌方的几率。
2工程案例
（1）工程概况。某隧道采用分离式，洞顶最大埋深81m。隧道左洞长480m，隧道右洞长573m。衬砌类型为SVf，初期支护径向锚杆为SD32自进式中空注浆锚杆L=6.0m（纵）60×100（环）；Φ8钢筋网15×15cm单层；钢拱架为I20a工字钢，纵向间距60cm；二次衬砌拱部、拱墙55cm（C30钢筋砼）；超前支护为Φ42钢花管长度为3.5m。（2）塌方情况.2018年9月5日开挖至YK189+931时掌子面发生塌方，塌方岩体为强风化破碎页，稳定性较差，岩体潮湿。塌腔稳定后，塌腔长度约5m，塌腔靠拱顶左侧，估计塌方方量约为150m3。塌腔围岩稳定后，现场及时用袋装碎石土对塌方掌子面进行反压，并喷射10cm厚混凝土进行掌子面封闭。（3）塌方原因分析。围岩为软弱风化严重的页岩，主要为碎砾石页岩、风化页岩、黄褐色粘质土，自稳能力差，开挖裸露后快速风化、围岩在过程中受到挠动，围岩随着水分的散失粘聚力急剧下降，变得松散，围岩岩土开始剥落失稳，进而坍塌。已施工完的初期支护没有明显变形，初期支护强度完全满足承载能力，关键施工要点就是在围岩岩土开始剥落之前要快速封闭围岩，完成初期支护对围岩形变压力提供支撑反力。
3塌方处治方案
3.1模型建立
当隧道出现了塌方的情况后，在对地质进行勘测的环节中，裂隙的发育非常明显，围岩破碎，不具有完整性，而且围岩中含水量非常大。围岩的情况平均，所以可以结合平面应变进行分析。在模型的左右界面取与隧道距离50米的距离，在力学边界条件允许的情况下，边界的两侧都出现了不同程度的水平位移，在洞的周围要进行明确边界的设计，从而对周围进行固定。当出现渗流后，上边界应该沿着自由水面，孔隙压力应该为零。左边和右边和底部边界的设计中应该设计成无流动边界，隧道开挖的环节中，要对轮廓边界进行分析。
3.2塌方处治方案
采用管棚强支护方式通过塌方体。施工步骤如下：（1）对塌方掌子面用袋装碎石土进行反压，并实施10cm厚喷射C25混凝土封闭。（2）对临近塌方段的初期支护加设护拱作为临时支撑，防止初支变形。（3）套拱施工，塌方体前掌子面位置设置I20a钢拱架，间距50cm，纵向设置5榀，套拱拱脚落实在中导拱脚位置，加强锁脚锚管施工质量，垫实拱脚。（4）塌方体拱部120°范围内施工长10mΦ89的自进式管棚，管棚长度超过塌方体5m；管棚注浆采用水泥水玻璃双浆液，拟定注浆参数：水泥浆水灰比1:2，添加水泥浆液体积5%水玻璃；水玻璃浓度：35波美度；水玻璃模数：2.4；注浆以注浆量为主要控制参数，难以注入浆液时，提高注浆压力，一般注浆压力范围0.5~2MPa。（5）开挖掘进之间，先钻孔探明有没有空腔，空腔位置。先注水泥浆，保证水泥浆厚度0.5m，顶上空腔用掺10%水泥的水泥粉煤灰混合料填充。（6）在塌方范围内用42的钢花管注浆加固围岩，将径向钢花管对围岩进行注浆，并保证注浆量填充管棚上方至少3m的松散土，起到护拱的作用。（7）注浆完成后开始掘进施工，开挖完成后及时进行围岩喷射混凝土4cm，稳定围岩，立拱架，打径向锚管注浆，一定要保住注浆量，确保注浆质量。（8）塌方处理过程中,洞内塌方段落及前后10m范围内加强监控量测。短进尺早封闭，尽快施做仰拱，根据监控量测的结果，适时施做二衬。
3.3塌方处理
面对不同的他方应该有不同的处理方式，说塌方体积比较小的处理方式是比较简单的，在塌方范围之内进行锚杆的喷射，然后小范围的清除塌方的塌渣，另外再用钢筋架构的方式支撑顶部。如果遇到塌方体积比较大的，或者地面已呈现出下降趋势，这些情况都比较复杂，在处理过程当中，首先要用钢筋架构将其加固，然后再注入水泥浆加固塌体，其中操作的流程是在塌体内部开挖，衬砌。如果塌方出现冒顶现象，应该及时将塌陷的穴口支护，之后再清除一些塌渣。如果遇到洞口塌方的情况，塌方很容易塌到地表处，若是在此工作，很容易造成人员伤亡，因此可采取其它暗洞操作的方法。塌方处理过程中很有可能出现二次塌方的情况，因此一定要做好适当的塌体护拱，这样能够保证施工的顺利进行。
结语
隧道软弱围岩段施工时的坍塌病害防治已经成为了当前隧道施工不可避免的一个难题。在进行隧道软弱围岩段施工时，及时预防围岩大变形防止围岩坍塌，要注意遵循“短开挖、少挠动、超支护、强支护”的原则。在具体施工过程中应根据实际情况采用相应措施组合处理。
参考文献
[1]王亚琼,汪珂,孙铁军,等.软弱围岩隧道塌方段力学性状测试与数值分析[J].应用力学学报,2018,32(3):384-389+4.
[2]赵军,许逸飞.寒区公路隧道软弱围岩破碎带塌方段支护方案探索[J].皖西学院学报,2018,31(2):125-128.
[3]张龙生,翁贤杰.富水软弱围岩隧道塌方机理及治理技术研究[J].中外公路,2019,37(1):173-179.