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1、隧道坍塌处理及防治对策中铁十一局二公司 时伟鹏摘要：叙述了隧道坍塌的一般处理措施，介绍了不同部位采取不同处理方案的思路以及检测隧道灾害治理效果的GPR技术原理。提出采取超前预报、提高围岩自支护能力等手段预防隧道坍塌。关键词：隧道坍塌；处理；GPR；超前预报隧道坍方是隧道施工中，洞顶两侧部分岩石（或岩体）由于重力作用向下崩落的一种不良地质现象。在隧道施工过程中坍方是常见的不良地质现象。完全避免坍方，在目前施工条件和掘进水平下是很难做到的，对坍塌方处理的原则应是小坍清、大坍堵。1 隧道坍塌处理措施1.1防止坍塌方范围的扩大（1）在坍塌方范围顶部、侧壁的危石及大裂缝，应先行清除或锚固；（2）对坍塌方
2、范围前后原有的支护进行加固，以防止坍塌方扩大；（3）在坍塌方范围内架设支撑或喷射混凝土，必要时加设锚杆；（4）加快衬砌。施作仰拱，如条件允许对坍塌方两端尽快做好局部衬砌，以保证坍塌方不再扩大。1.2 处理坍塌方的一般措施（1）如坍塌方体积较小，可先对坍塌方范围进行喷锚，架设较为牢固的构件支撑，再由一端或两端先上后下逐步清除坍渣，随挖随喷混凝土、随架设支撑支顶。（2）如坍塌方体积较大，或地表已下沉因坍体堵塞无法进入坍塌方范围进行支护，宜采用注浆先加固坍体，然后再进行开挖、衬砌。（3）处理坍塌方时，应先加强堵排水。1.3不同部位分段处理方案有的隧道坍塌具有面积大、坍腔高、掉块大、速度快的特点，应根
3、据具体情况采取按不同部位分段处理的方案。如将现场分为加固段、坍空段、坍体段和过渡段等4个部分，每一部分处理方式不尽相同，总的思路是：对已做初期支护的未坍塌段进行加固，防止坍塌继续向洞口方向发展，也为坍塌处理提供安全空间；从洞外运渣施做工作平台、清理坍塌面；对坍空区架设型钢安全棚架，既作为施工安全防护，也作为钢筋混凝土的钢筋用；坍体段采用超前支护、分台阶、短进尺、弱爆破、强支护通过；通过坍塌段后，参照S7支护再设一段过渡段；另外在坍塌体和两端一定长度的过渡段，二衬采用80cm厚钢筋混凝土，以承受坍塌体的重力及围岩压力。（1）加固段在初期支护的基础上，两榀钢拱架之间各加设一排临时工字钢，用钢筋将新
4、老钢拱架焊接成整体，或加设纵向间距lm的I16临时钢拱架和加密初支锚杆加强支护。其次在拱顶采用注浆小导管对围岩进行注浆加固，小导管端部与钢拱架焊接成整体，以防止坍塌继续向洞口方向发展，同时也为后续坍塌体的处理提供安全作业区段。（2）坍空段在已坍空区段用机械纵向顶入架设型钢安全棚架，安全棚架就位后，在坍空区的初支开挖范围内堆码砂袋，并在洞外一侧施工止浆墙封闭。用预埋的混凝土导管泵送大坍落度的C20混凝土，待混凝土达到强度后，再拆除止浆墙开始开挖。（3）坍体段可采用“三部开挖、八步流水作业法”来处理坍塌体，施工要点如下：1）先对坍塌体喷射15 cm厚C20混凝土封闭坍塌体表面，并在上弧导核心土范围
5、内竖向布设42小导管注浆加固，以防上弧导开挖时核心土失稳。2）沿拱部及边墙设置注浆小导管超前支护，第一循环施作时，从破坏里程后退1.0 m 沿支护轮廓线，以l5。外插角打入，确保导管同第一榀工字钢架连接良好，其余循环沿工字钢架外轮廓打入。3）采用挖掘机开挖，辅以弱爆破和风镐凿除，上弧导开挖时，不能损坏核心土，确保掌子面稳定。中、下导坑开挖时，左右相错不少于3.0 m，严禁对开马口。4）如果超前注浆没达到预期效果，可采用环向压浆的方法来加固围岩。（4）过渡段过渡段采用4m长、外插角为20。的注浆小导管进行超前支护，小导管纵向间距2m，环距40cm；初支钢拱架采用I16工字钢，纵向间距75cm，并
6、采用间距lm的25钢筋纵向连接；系统锚杆采用3m长中空锚杆，环距lm，纵距0.75m，梅花形交错布置并与钢拱架焊接成整体。1.4隧道坍塌灾害治理效果的GPR检测对坍塌地段进行治理后，隧道仍需继续向前施工。治理后的坍塌隐患是否消除，隧道建成后能否安全使用，这就需要对坍塌灾害治理效果进行检测，并对其进行准确评价。GPR检测技术可以无损、快速、准确地检测隧道地质灾害治理效果和整治质量，为准确评价地质灾害治理效果提供科学依据。GPR是利用地下介质对广谱电磁波（107109HZ）不同频率的响应来确定目标介质的分布特征。GPR向目标介质发射一个高频电磁波短脉冲，其中部分能量被地下具有电性差异的界面反射到地
7、表，在地表用一个接收器接收反射的电磁波。电磁波从发射到接收所需的时间、波速、电磁场强度和波形与介质的电性质和几何形状有关。所以，通过对时域波形的采集、处理和分析，可以确定地下界面或地质体的空间位置及结构。2 隧道坍塌防治措施2.1超前地质预报为确保隧道隧洞施工安全，加快隧道隧洞施工进度，建议在施工中采用超前地质预报技术。超前地质预报技术包括隧道隧洞不良地质超前地质预报和重大施工灾害两大部分。隧道隧洞施工地质灾害的发生，与不良地质的存在和施工辅助办法不当密切相关，主要是不良地质的存在。隧道隧洞不良地质的超前预报。依据预报距离，分长期和短期两种预报形式。施工地质灾害临近警报技术是在长期、短期超前地
8、持预报的基础是进行的。该技术计要包括隧道隧洞内掌子面初步揭露的可以造成塌方的断层破碎带、岩溶陷落柱和可以造成岩爆的围岩环境的准确鉴别技术，临近水源体时的超前探水及其监测技术，包括塌方、突泥突水、煤与瓦斯突出和岩爆可能发生的判断技术。2.2掌握坍塌前的第一手资料坍塌发生是有许多前兆的，如岩石颜色的变化，钻进速度与回水最的大小及钻进感觉变化等，都是重要的第一手资料。所以一线工人应将有关信息及时反馈有关方面，要下序爆破作业时对爆破参数进行调整，做到既保证有效进尺，又不破坏软弱围岩的应力平衡。有下述现象发生时：1）围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快；2）围岩面不断掉块剥落；3）初期支护喷混凝土表面龟
9、裂、裂缝或脱皮掉块，钢架严重变形，应先撤出工作面上的施工人员和机械设备，指定专人观察和进行加固处理。2.3 隧道高地应力坍塌的预防由于隧道高地应力引起的坍塌具有极大的破坏性，在施工中应采取各种有效手段进行详细地质调查，尤其是对地质构造和隧道上方的调查，因为高地应力地段上方的破坏性远大于前方的破坏性，而且具有突发性。开挖对围岩扰动的影响程度是引发高地应力地段应力释放的导火索，开挖断面是应力释放的临空面，决定了应力释放引起的破坏规模，所以在施工中采取小断面、短进尺、弱爆破开挖是避免突发性地质灾害的有效手段。高地应力板岩地段采取劈裂注浆加固围岩是一种有效的预防坍塌方法，通过对高地应力围岩注浆增加其稳定性的同时，在一定程度上释放了围岩应力。2.4提高围岩自支护能力根据国内外施工经验，提高围岩自支护能力是控制围岩的松弛和坍塌的基本方法，其原则是：稳定掌子面、及时封闭断面和加固地层等。3 结语 隧道坍塌对工程的进度和效益影响巨大，要做到及时有效地处理坍塌方，并在隧道施工中切实做好各种防坍塌措施，防止坍塌的发生。参考文献：【1】 俞文生，彭蓉蓉.九岭山高地应力板岩隧道坍塌处理技术.公路隧道，2008（3）【2】 鲁光银，熊瑛，朱自强. 公路隧道坍塌灾害治理效果的GPR检测技术. 防灾减灾工程学报，2007（5）【3】 关书宝.隧道工程施工要点集北京：人民交通出版社，2003
