片岩地区隧道塌方原因分析及处理

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1、片岩地区隧道塌方原因分析及处理戈守云1,李尚斌2（1.湖北谷竹高速公路建设指挥部十堰市442100；2.武汉公路管理处武汉市430015）摘要：以某高速公路白鹤隧道施工为例，针对白鹤隧道YK92+818～YK92+825段的塌方事故，分析了片岩地区隧道塌方发生的原因，提出了相应的应急处理措施，确定了设置临时支撑进行加强初期支护和浇筑混凝土护拱通过塌方的综合处理方案。同时，通过工程实践对该综合处理方案处理效果进行了评价，证明了该方案的可行性。关键词：片岩地区；隧道；塌方；原因分析；处理随着国家对基础建设投资的不断增加，我国高速

2、公路建设得到了迅猛发展，公路隧道的建设量也越来越大。在我国西南部地区，片岩是隧道施工中遇到的主要围岩类型，塌方也是隧道施工中最常见的事故，因此，对片岩地区隧道塌方原因分析及处理的研究是很有必要的。1白鹤隧道概况白鹤隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路长隧道。隧道左线长2063m，右线长2009m，设计时速为80km/h，净宽10.25m，净高5.0m。隧址区地貌单元属构造剥蚀低山区，大地构造上位于南秦岭构造带内，主要出露元古界武当群（Pt2Wb）片岩，片理产状342°∠38°，节理裂隙较发育。隧道最大埋深125.7米，最小

3、埋深25m。隧址区出露、揭露的地层主要为第四系全新统残坡积（Q4e1+d1）粉质粘土及元古界武当群（Pt2Wb）片岩，片岩呈变晶结构，片状构造，主要矿物成分为石英、云母，裂隙发育。隧道口浅埋段，由于分布有第四系覆盖层且基岩风化裂隙发育，地下水补给条件较好，受降水影响存在滴水、渗水及股状水现象。隧道出口段为小净距，左、右线间距约18米，纵坡1.9%。出口右洞设计Ⅴ级围岩64m，里程桩号为K92+840～K92+904，Ⅳ级围岩265m，设计里程为K92+575～K92+840。2主要设计参数隧道采用新奥法设计施工，洞口段采用套

4、拱和大管棚超前支护，洞身段初期支护采用锚喷和钢支撑支护，二次衬砌采用钢筋混凝土或素混凝土衬砌。隧道主要支护参数以工程类比为主，并通过计算分析进行校核，在施工中还需通过现场量测分析调整设计参数，实现动态设计。隧道复合式衬砌支护参数见下表。隧道复合式衬砌支护主要设计参数[1]项目衬砌支护系统参数XXS5aXXS5bXXS4aXXS4bXS5a超前支护Φ108×6mm大管棚φ42×3.5mm小导管，环向40cmφ22锚杆，长3.5m，环向40cmφ22锚杆，长4.0m，环向40cmΦ108×6mm大管棚喷射混凝土C20，厚26cm

5、C20，厚24cmC20，厚22cmC20，厚20cmC20，厚26cm锚杆内侧：Φ22药卷锚杆，L=6.0m纵环间距50×120cm；外侧：Φ22药卷锚杆L=3.5m。(纵)50×120(环)内侧：Φ22药卷锚杆，L=6.0m纵环间距50×120cm；外侧：Φ22药卷锚杆L=3.5m,(纵)50×120(环)内侧：Φ22药卷锚杆，L=5.0m纵环间距80×120cm；外侧：Φ22药卷锚杆L=3.0m，(纵)80×120(环)内侧：Φ22药卷锚杆，L=4.5m纵环间距100×120cm；外侧：Φ22药卷锚杆L=3.0m,(纵

6、)100×120(环)内侧：Φ22药卷锚杆，L=6.0m纵环间距60×120cm；外侧：Φ22药卷锚杆L=3.5m,(纵)60×120(环)钢筋网φ8钢筋网20×20cm双层φ8钢筋网20×20cm双层φ8钢筋网25×25cm单层φ8钢筋网25×25cm单层φ8钢筋网20×20cm双层钢架Ⅰ20b工字钢间距50cm(全封闭)Ⅰ18工字钢间距50cmⅠ16工字钢间距80cmΦ22格栅钢拱架间距100cmⅠ20b工字钢间距60cm(全封闭)二次衬砌拱部、仰拱50cm（钢筋）拱部、仰拱45cm（钢筋）拱部、仰拱45cm拱部、仰拱4

7、0cm拱部、仰拱50cm（钢筋）3隧道YK92+818～YK92+825塌方及应急处理2011年1月20日，隧道出口右洞上半断面施工至K92+825掌子面时（设计为XXS4b），围岩破碎，节理发育，岩层间为泥质软弱夹层，并有少量渗水现象。2011年1月22日，当施工至K92+823掌子面时，围岩更加破碎，节理发育，岩层间为泥质充填物，有掉块现象。经现场研究，形成如下初步处理方案：（1）将原设计格栅钢架改为I18工字钢，间距由设计的100cm调整为80cm。（2）将原设计超前锚杆改为φ42×3.5mm超前小导管，环向间距为40

8、cm，长4.0m，120°范围内布设。2011年1月25日，当施工至K92+818掌子面时，在掌子面右上方出现多处股状水，总流量约4L/s，随之掌子面出现垮塌，并将掌子面处的1榀工字钢、小导管全部砸坏，此处埋深约43m。出现塌方后，经与有关部门联系，采取如下应急方案：（1）将掌子面处所有人