２０１６年第１１期 黑龙江交通科技 Ｎｏ．１１，２０１６ （总第２７３期） ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ｄｌＡＯＴＯＮＧ ＫＥＯ （Ｓｕｍ Ｎｏ．２７３） 隧道洞内坍塌及地表凹陷的成因分析及处理方案 付重君 （江西赣粤高速公路工程有限责任公司，江西南昌３３００００） 摘要：以国内某隧道为背景，详细介绍了隧道洞内坍塌险情的发展过程。通过资料收集及现场实地调 研，深入探讨了地表凹陷与洞内坍塌的成因。针对洞内坍塌情况，分段采取注浆加固、超前管棚、弧形预留 核心土分榀开挖等措施进行处理；在地表凹陷处浇筑３ ｍ混凝土护拱，并用片石回填，粘土封顶。实践表 明，处理效果良好，为其他类似情况提供了参考。 关键词：隧道；坍塌；地表凹陷；方案 中图分类号：Ｕ４５６．３ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１６）１１—０１２９—０２ 口段泥盆系上统石灰岩内发育有岩溶，施工时可能有 较大岩溶水。雨季降水量较大时，在山间冲沟洼地地 ．山岭隧道翻山越岭，工程水文地质复杂，施工 下水富集，可能在隧道内形成突水、突泥现象。 时坍塌现象较为普遍，尤其是当洞内坍塌与地表凹 ３现场施工动态 陷同时出现时，往往后果严重，稍有处理不当就会 造成重大损失。因此，对洞内坍塌与地表凹陷采用 ２０１４年１月２２日隧道拱部掌子面掘进至 恰当方案进行处理就显得尤为重要，本文正是从此 ＤＫ１４６＋３２５，下导支护至ＤＫ１４６＋２９８，仰拱施工至 处人手，在洞内坍塌及地表凹陷成因分析的基础 ＤＫ１４６＋２６０。１月２２日约６：００，拱部开挖面钻眼 上，对山岭隧道坍塌及地表凹陷处理进行研究，提 工人交时发现ＤＫ１４６＋２９８～ＤＫ１４６＋３０２段 出了通用性较强的处理方案。 已完成初期支护的拱部左侧发生喷射混凝土掉块 现象，现场领工员立即组织掌子面施工人员迅速撤 ２工程概况 离至安全区域，约６：１０分此段拱部左侧格栅及支 某隧道起讫里程为ＤＫ１４６＋９８～ＤＫ１４８＋１９８， 护脱落造成拱部左侧的岩体滑入洞内，约７：３０半 长度２ ０９０ ｍ，隧道最大埋深约１５１ ｍ，纵坡为 围岩坍塌基本稳定，滑塌量约８０ ｍ 。洞内无人员 伤亡，掌子面１台喷射混凝土运输车、４台喷锚机、２ 一５．４‰、一４．０％０的下坡。隧道位于丘陵区，地势 北高南低，地形起伏较大，高程为１００～２６０ １１３＿，相对 台电焊机、１台钻爆台车、５０ ｍ的电缆线及风水管 高差２０～１６０ Ｉ１＂１。地表植被茂密，多为灌木、草丛。 等因撤离不及被埋，挖机在撤离过程中挡风玻璃被 砸碎。１月２３日ＤＫ１４６＋２９４～ＤＫ１４６＋２９８段初 ２．１ 工程地质 期支护左侧格栅于５：００再次因围岩压力过大出现 隧道穿越地层主要为第四系全新统残、坡积粉 失稳损坏，洞内滑塌量增加约４００ ｍ 。通过变形观 质粘土、细角砾土、粗角砾土、白垩系上统泥岩，泥盆 ｉ贝０，ＤＫ１４６＋２８４～ＤＫ１４６＋２９４段初期左侧拱部支 系上统砂岩、石灰岩，泥盆系中统砂岩、石灰岩。隧道 护因变形过大造成侵入二衬，最大侵入厚度１０ ｅｎｌ。 位于丹霞山盆地边缘丘陵地带，经历了从加里东期到 １月２３日～２４日洞内支护变形已基本稳定，未再 喜马拉雅期的多次构造运动，地质构造复杂，褶皱断 次出现脱落现象。 裂发育，以强烈的新华夏断皱为主，形成规模各异的 随后施工单位进行对隧道地表进行调查，发现 断陷盆地。隧道洞身段发育有一条断层Ｆ１０，断层破 ＤＫ１４６＋３００里程线路左侧有一处地表凹陷，陷坑 碎带与隧道洞身相交于ＤＫ１４６＋９８０，断层性质不明， 面积约４４２ ｉｎ ，深度约９ Ｉｎ，且地表原有一条冲沟被 破碎带及其影响带宽度３０～４ｏ ｍ。 截断，冲沟内水体流入凹陷坑后部分经其它渗水通 ２．２水文地质 道流走，未全部流入隧道洞内。塌陷坑四周坑壁陡 隧道出口段粗角砾土层内储存有地下水，且为承 立，边坡土层逐渐滑落，坑底多为浮土。 压水，水量较大，对隧道施工有一定影响；其他地段地 下水主要为基岩裂隙水，水量一般较小，隧道正常单位 ４应急处理措施 涌水量ｑ＝１ ７６６．８２／２．０９５＝８４３．３５ ｍ ／ｄ．ｋｍ。隧道出 该隧道出现洞内坍塌后，对整个隧道工期及施 收稿日期：２０１６—０７—２２ 作者简介：付重君（１９７８一），男，江西南昌人，工程师，主要从事高速公路建设管理等方面的研究。 ・１２９・ 总第２７３期 黑龙江交通科技 第１１期 工安全产生较大影响，引起了参建单位高度重视， 初步采取如下应急处理措施： （１）将地表水沟通过埋管的方式绕过凹陷区域 沿地表进行引排。 （２）加强洞内排水，确保未坍塌段的稳定。 （３）将ＤＫ１４６＋２６０一ＤＫ１４６＋２９８未坍塌段下 导进行回填，完成后在回填面设横向支撑，横向支 撑采用１１８的工字钢，并采用Ｃ 的喷射混凝土，厚 度２０ ｅｍ。 人厚度１０ ＣＩＤ＇＿，在拱墙稳定的条件下，根据施工单位 实测本段隧道内净空图确定加固及初期支护拆换 范围，对横断面侵限地段，在完成径向注浆后分榀 分台阶拆除支护格栅，加强支护完成后分段挖除反 压平台。 （２）ＤＫ１４６＋２９４～ＤＫ１４６＋３０２段采用８～ １０ ｍ超前管棚注浆进行加固，完成后按弧形预留核 心土法分榀开挖支护，支护的同时挖除滑塌土石 方。 （３）ＤＫ１４６＋３０２～ＤＫ１４６＋３２５段上台阶钢架 经初步处理后，地表冲沟已被改移顺接，仰拱 至钢架脱落段下导已进行了回填反压，地表水已通 侵限，进行注浆加固施工后拆除上台阶支护格栅， 过截流改道的方式绕过凹陷坑排除，洞内积水情况 得到明显改善，排水顺畅。 ５地表凹陷成因分析 地勘资料表明，隧道ＤＫ１４６＋２８０一ＤＫ１４６＋ ３２０段地表为一山间冲沟，沟心宽２—４ ｍ，深１～ ２ ｍ常年有水，雨季时水量较大，陷坑ＤＫ１４６＋２９４ 一ＤＫ１４６＋３０２段所处的地质情况如下：地表为２— ４ ｍ厚的细角砾土及坡、洪积的土夹碎石，下为约 １９ ｍ厚的全一强风化砂岩、灰岩，底部为弱风化砂 岩灰岩，隧道洞身位于全一强风化砂岩、灰岩层内。 施工时左侧围岩为强风化泥盆系砂岩夹灰岩，右侧 为弱风化砂岩夹灰岩。 现场调查后确定隧道ＤＫ１４６＋２９８一ＤＫ１４６＋ ３０２段隧道左侧有一竖直向发育的空洞（落水洞）， 洞口高程１１０ ｍ，距地表约９ ｍ，初期塌陷时可见２ ×２ ｍ见方的洞口，洞口常年被土夹碎石封住，处于 稳定状态。因当地岩溶侵蚀基准面和隧道路肩顶 部高差约２０ ｍ，推测落水洞垂直深度小于３０ ｍ。 近日连续降雨加之隧道施工影响，造成落水洞洞口 堵塞物松动，大量土夹碎石、地表水落入落水洞，对 ＤＫ１４６＋２９８～ＤＫ１４６＋３０２段隧道左侧形成压力， 并造成隧道左侧拱肩部分变形坍塌，约４８０ ｍ 土夹 碎石涌人隧道，３ ０００ ｍ 土夹碎石落人落水洞，造 成地面砂土流失，形成长约２８ ｎ３．宽１５ ｍ深９ ｍ的 塌陷坑。 ６洞内坍塌及地表凹陷处理方案 设计院会同业主、施工、监理等单位对洞内钢 架脱落及地表凹陷经过详细调查，根据地质情况采 取以下方案对洞内坍塌段及地表凹陷区进行处理。 （１）ＤＫ１４６＋２６０～ＤＫ１４６＋２９４段（已完成仰 拱至钢架脱落段）先填筑反压平台至拱脚，待稳定 后对ＤＫ１４６＋２６０一ＤＫ１４６＋２８０段采用拱墙径向 注浆进行加固处理，ＤＫ１４６＋２８０一ＤＫ１４６＋２９４段 采用全断面径向注浆进行加固处理以确保支护的 稳定，注浆加固圈固结范围为开挖轮廓线外３ ｍ进 行施工。其中ＤＫ１４６＋２８４一ＤＫ１４６＋２９４段因左 侧拱脚部位变形量过大造成支护侵人二衬，最大侵 ．】３０． 此段格栅拆除前必须完成地表处理，以确保洞内稳 定。 （４）ＤＫ１４６＋２６０～ＤＫ１４６＋３２５全段全断面均采用 Ｉ１８工字钢，间距５０ ｏｍ加强支护，锚杆、钢筋网及喷射 混凝土按Ｖｂ级围岩支护及衬砌进行施工。 （５）地表排水措施：将地表原有水沟绕过凹陷 处，设临时排水沟引排至下游水沟，引排长度约 １５０ ｍ。在确保塌陷坑周围作业安全的情况下，坍坑 面采用彩条布覆盖，防止雨水下渗进入隧道。在完 成地表凹坑回填后对原有水沟进行铺砌，铺砌采用 Ｍ１０浆砌片石梯形排水沟，顶宽２ ｍ，底宽１ ｍ，高 度１ ｍ，片石厚度５０ ａｍ。铺砌长度为上游２０ ｉｎ，下 游３０ ｉｎ。 （６）地表凹陷坑处理：在凹陷处隧道拱顶位置 浇筑３ ｉｎ厚的混凝土护拱，避免地表土石再次坍塌 对洞内的影响。为保证山体稳定，确保运营安全， 待洞内处理完善并将坍塌处二衬浇筑后进行地表 陷坑回填，底部采用３ ｍ厚片石填筑，回填片石采 用注水泥浆的形式进行固结，顶部采用粘土回填作 为封闭层 ７结束语 山岭隧道施工时坍塌偶有发生，对道施工安全 构成重大威胁，隧道发生坍塌前一般有所预兆，当 已施作初支混凝土表面开裂、剥落、掉块时则需引 起重视，特别是在浅埋段或山间冲沟段出现上述现 象时就更加危险，松散岩土体极有可能贯通至地 表，引起大范围坍塌及地表凹陷，后果严重。因此， 需广大施工技术人员提高认识，出现险情时，及时 撤出施工人员、设备，减少人员伤亡与经济损失。 总之，隧道开挖施工前应对隧址区地形地貌有充 分的了解，对掌子面地质有足够的认识；一旦发生坍塌 及地表凹陷状况，应立即停工，待查明地质、查清原由 后再采取合理的处理方案，绝不能冒险蛮干。 参考文献： ［１］公路隧道设计规范（ＪＴＧ Ｄ７０—２００４）［Ｓ］． ［２］公路隧道施工技术规范（ＪＴＧ Ｆ６０—２００９）［Ｓ］． ［３］ 胡娟．通省隧道初期支护坍塌及变形处理措施［Ｊ］．公 路交通科技（应用技术版），２０１６，（４）：１７１—１７２．
