元磨高速公路老苍坡1号隧道上行线坍方及处治

元磨高速公路老苍坡１号隧道　上行线坍方及处治　张树伦　（铁道部第二勘测设计院成都李泳伸　６１００３１）　（西南变通大学成都６】００３Ｉ）　摘　要　本文通过对云南元磨高速公路老苍坡１号隧道上行线Ｋ＂２８９＋６１５￣＋６２５段施工中出　现坍方的原因丹析及处治方案舟绍，指出“新奥法　施工中必颓坚持地质展示描述与监控量测。　关键词隧道施工坍方处治教训　１概述　老苍坡１号隧道是云南元（江）磨（黑）高速公路第ｌ０合同段的控制工程。隧道位于云贵高　原西部，横断山脉南延地区．区内属构造剥蚀地形。为双线单向行驶隧道，上行线全长９０５ｍ．下　行线全长９０２ｍ，均位于直线上，纵坡采用～３　的单向坡，最大埋深约为１８９ｍ。隧道净宽　１０．９０ｍ，净空为７．２ｍ的半圆拱曲墙断面。上、下行线问设置１处车行横洞．并顼埋了供通风、　照明、通讯、消防等设施用的洞室和管槽。　该隧道设计采用复合式衬砌加防水板结构，新奥法施工，采用射流风机纵向诱导式通风方　式　隧道总造价为５８３１万元。　该隧道２０００年７月上下线同时开工，２００１年６月上行线上半断面贯通．同年８月下行线　上半断面贯通。　２工程地质及水文地质　本隧道岩性为侏罗系泥岩、粉砂　岩及泥岩．容许承载力４０。～６００Ｋｐａ；　地层为单斜构造，其产状为：走向　１５０。．倾向６Ｏ。，倾角２Ｏ　．隧道线与地　层走向的交角为２６。。本隧道按地震　Ｖ【度设防。　设计认为，总体上工程地质及水　文地质条件较好。推测本隧道有两条　Ｆ１＆口Ｉ１，１　，Ｆ２　■■　甚　Ｒ　Ｋ：ｌ　Ｉ’州∞　Ｆ？　＿　断层（图１）：ａ．隧道出口处有一条北　北走向的断层Ｆ　。受此断层影响，隧　图１老苍坡隧道平面图　道出口处有一个滑坡发育，且出口处　岩石破碎．地下基岩裂隙水发育，围岩　稳定性差．对隧道是个潜在的危险　故设计对于隧道出口处作了专门设计，施工单位也注意稳　・３ｌ・　维普资讯 http://www.cqvip.com

中求胜，老苍坡１号隧道出口端进洞顺利。ｂ．在上行线Ｋ２８９＋５７０与下行线Ｋ２８９－－［－４８０连线　问有一断层Ｆ　。但后来施工揭露，实际断层Ｆ　：通过位置碰为上行线Ｋ２８９＋６２０与下行线　Ｋ２８９－＇［－５９０连线方向。　５坍方及开裂情况简介　５．１设计及施工简况　上行线Ｋ２８９－＇［－６１　５～＋６２５坍方段，从磨黑向元江方向采用长台阶法施工。先开挖上半断　面．完成初期支护，上导坑超前下导坑８０～１００ｍ。下导坑开挖先拉中槽，然后跳槽马口开挖边　墙（中槽开挖顶宽为８ｍ，每侧预留边墙顶宽为１．６ｍ，底宽为３．２ｍ），完成边墙初期支护。２００１　年４月２０日上导坑开挖到Ｋ２８９＋６２５里程，２００１年５月３日开挖到Ｋ２８９＋６１５里程，平均日　进度为０．８ｍ。　设计该段为Ⅱ类围岩，并按Ｓ　型衬砌的结构进行初期支护。其内容包括按１×ｌｍ梅花型　间距布置Ｌ＝３５０ｃｍ的ＷＴＤ２５锚杆．按ｌｍ间距布置ｌ２×？￣２ｃｍ的格栅钢支撑，厚度为１４ｃｍ　ｃ　钢纤维湿喷混凝土。经地质雷达探测、破坏性检测和现场监理认定，此段初期支护满足设计　要求。　５．２施工地质描述　坍方段隧道埋深为ｌ０５～１１２ｍ．岩性均为泥岩，掌子面发育多组节理裂隙。Ｋ２８９＋６１５掌　子面揭露一条产状为２４９。＜４２。的断层，断层带围岩呈松散碎裂结构，宽度为０．５～ｌｍ，充填　物为碎石土，呈石央土状．并伴有渗水。Ｋ２８９＋６ｌ５～６２５位于断层的上盘，隧道右边墙紧靠断　层破碎带。受断层和裂隙的共同作用，掌子面围岩呈强风化状态。多组裂隙、节理交错发育，特　别是在地下水作用下，块体问的泥质胶结物遇水软化，降低了围岩的白承能力　５．５坍方发生经过　２００１年５月３日．Ｋ２８９＋６１５掌子面曾发生规模　为１５．６ｍ　的坍方，打断３榀Ａ单元钢格栅（图２），初　期支护变形严重。　２００１年６月２１日下午６时，用挖掘机开挖右边　墙Ｋ２８９＋６１９～＋６１７、左边墙Ｋ２８９＋６３２～＋６３０。晚　上９时３０分架设好ｃ单元格栅钢支撑至２２日凌晨１　时，喷完右侧混凝土，接着开挖左侧边墙，并架设好Ｃ　单元钢支撑。正准备开挖右侧Ｋ２８９＋６１７～＋６１５边　墙时，挖掘机司机听到有异响，立即撤出人员和设备　ｒ　｝＝躺　　、　．　Ｌｌ　＇●＿｛１　．．ｈ　，　ｈ＼ｌⅦ　ｌＩ　ｌ～　１ｌｌ・¨　（幸免造成人机伤亡），直到早上６时３０分，Ｋ２８９＋　圈２坍方甩初期支护铜支撑立面示意图　６１７喷射混凝土变形急剧、开裂，右侧钢格栅破坏，随　即从Ｋ２８９＋６１７再次发生坍方　上午１０时３０分．整个断面从Ｋ２８９＋６２５～＋６１５钢纤维喷射　混凝土和格栅钢支撑破坏．坍方发展到全断面．到下午３时３０分．隧道净空被坍体堵断，坍方　口被封死，坍方继续发展。到２３日上午１Ｏ点左右，坍方基本停止　坍体为松散碎石土，呈自然　安息坡堆积，堆积范围进口端到Ｋ２８９＋６３５，出口端到Ｋ２８９＋６１０．长２５ｍ　估计坍穴高度为５　～１３ｍ，坍方量约１５００ｍ　。受坍方影响．造成Ｋ２８９＋６０５～＋６１　５、Ｋ２８９－｛－６２５￣＋６３５段初期　・３２・　维普资讯 http://www.cqvip.com

支护变形，混凝土喷层开裂，受到严重破坏。各段坍方、变形情况描素如表ｌ。　表１上行线坍方、初期支护变形情况表　里程　Ｋ２８９＋５９Ｓ～　Ｋ２８９＋６０５　Ｋ２８９—　一６０５～　Ｋ２８９＋６１５　Ｋ２８９４－６１５～　ｌ　Ｋ２８９＋６２５～　Ｋ２８９＋６２５　Ｋ２８９＋６３５　Ｋ２８９４－６３５～　Ｋ２８９４－６４５　情况　混凝土喷层傲有开裂，初支有　混凝土喷层开裂严　重．局部龟裂、掉块，　坍塌描述　坍体为碎石土ｌ　支　’轻微变形　初支变形严重　瓮　混凝土喷层傲　…　有开裂，轻微变形　初支有　４坍方原因分析　引起隧道坍方的原因很多，总体上可归结为以下几点。　４，１不良地层岩性是坍方的主要原因　设计资料表明，该隧道岩层为侏罗系泥岩，粉砂岩及泥岩，遇水软化且有嘭胀性，易风化，　单斜构造，倾角平缓仅２０　，且为薄层，层间结合差。此外，隧道轴线与岩层走向呈２６。小交角，　加之节理发育，因此，施工中极易造成拱顶掉块和坍方。　４．２不良地质是坍方的根本原因　ａ－设计表明，隧道出口附近有条断层通过，且发育成一个滑坡，岩层破碎，基岩裂隙水发　育，稳定性差，且为地震区　因此，施工中本潜在很大的危险性　ｂ．原设计Ｋ２８９＋５４５～＋５６８的断层迟后６０ｍ左右出现后，未及时采取相应的支护措施，　是造成坍方的根本原因　原设计指明Ｋ２８９＋５４５￣＋５６８长２３ｍ为Ｆ　ｚ断层破碎带，此断层是根据地表岩石露头的　走向倾角、产状推断，难以准确，主要应根据隧道开挖所揭示实际的岩性构造特征来判断。然　而．当开挖到原断层段时，经地质描素判明岩层产状、岩性均不象断层，未完全按原断层设计进　行初期支护。而当开挖至Ｋ２８９＋５９５～＋６４５段，岩层产状、岩性出现显著的变化，倾角变陡，　层理混乱，节理层间充填泥土，呈可塑状，自稳力差，初期支护出现裂纹，监控量测出现异常等，　当时已初步判断是断层破碎带。尽管决定对Ｋ２８９＋６１５￣＋６０５段将原喷射钢纤维混凝土厚　度由原来Ｉ４ｅｒａ补喷到Ｉ８ｅｒａ；沿开挖线外环向间距５０ｃｍ埋设ｆｆＰ４２×４注浆小导管长５・０　；用　Ｉ　工字钢取代原１２×１２ｃｍ的格栅拱架（刚度太小），并对初期支护补强，但支护强度仍然低于　原断层初期支护的结构（即原坍方段有中１０８×５、长２０ｍ、间距５０ｃｍ的大注浆管棚超前支护；　有Ｉｚｎｂ问距为０．７５ｍ的工宇钢拱架顶撑；有Ｒ　Ｎ长６．０ｍ，间距８０×８０ｃｍ的自进式长锚杆；有　喷射厚度为２２ｃｍ的钢纤维混凝土）。　４．５监控量测资料未能起到安全生产、信息反馈修改设计参数的作用　由本段监控量测表明，拱顶下沉总计已达１３ｃｍ以上，每天递增由ｌｍｍ变到２ｒａｍ；且出现　规律反常；而边墙收敛三个月累计变形达２０余厘米，但仍无减缓趋于稳定的变化，局部出现小　裂缝，且继续发展。这些都是反映出国岩压力增大，实属坍方前的征兆。然而未能引起足够重　视，采取果断措施作及时加固处理，也是造成坍方的另一原因。　５坍方处治方案　坍方处理的基本原则是：及时果断，先加固坍方前后段，控制坍方继续发展；加固和支护必　颓是宁强勿弱，一次根治不留后患；必须充分确保安全和工程质量。经相关各方认真研讨后决　定采取如下处治方案。　’　・３３・　维普资讯 http://www.cqvip.com

５．１对开裂变形段加固　ａ．对Ｋ２８９＋５９５～＋６１５和Ｋ２８９＋６２５～＋６４５段补喷钢纤维混凝土，且在坍方口架设由　两榀工字钢一组的Ｉ２ｏ．￣工字钢作临时加固支撑。锁住坍方口，控制坍方继续发展。间距为１．５ｍ。　钢支撑紧贴初期支护。间隙必须用混凝土喷射密实，使其与围岩紧贴，充分发挥钢支撑的作用。　钢支撑架脚设于基岩上，纵向按２．Ｏｍ间距布置纵向连接筋（每榀连接筋错开布置）连接成整　体。　ｂ．注浆加固围岩松动圈。在Ａ单元脚布置深度４ｍ的注浆孔，其间距为１．５×１—５ｍ梅花　形，压水泥浆液　注浆压力为１～２ＭＰａ，增强围岩自承能力。　５．２坍方体处治方案（见图３、图４）　ａ．喷射２０ｃｍ厚混凝土，代替止浆　墙。先在开挖线外１Ｏｃｍ采用　４２Ｘ４长　５ｍ，间距４０ｃｍ的超前注浆管，以１５ｏ～　２５　仰角打入，注浆固结开挖轮廓线外　４ｍ厚的坍体，以利形成承压拱。　ｂ．再沿开挖轮廓线上用￣４２×４长　为５ｍ，以约３０。仰角打入环向间距为　４０ｃｍ的超前注浆小导管，每环布置３９　根。　上述两层小导管垂直问距为４０ｃｍ　交错布置，每排小导管的搭接长度不小　于２ｍ。注浆小导管上按５０ｃｍ的梅花型　间距钻＃Ｐｇｍｍ的小孔，以利水泥浆扩　散。固结前方松散坍体。　ｃ．坍体弧形开挖中，初　喷混凝土后，在超前注浆小　导管之间以４５。的外插角布　置长度为４ｍ的　４２×４径　向注浆小导管，压注水泥浆，　加强固结松散坍体，小导管　纵向间距为０．５ｍ。尾端与拱　部Ｉ　工字架钢支撑对应焊　接　１——■蓐开挖　ｎ一——擤—暂矗主护　田５坍方段纵断面田　Ｉ——柠挂　土　ＴＶ——打●■播扦　ｊ一　≈｝　６——马口掂遗■　ｖｎ——遗墒桐寮主　ｄ．待注浆达７０　强度，　对固结体取件或挖探孔检测　证实胶结效果好后，采用弧　Ｂ——押接开花　ｘ——　龟娃置囊竞　Ⅸ———薹体＝蕞＊●　形导坑法从磨黑端向元江方　向开挖，循环进尺控　图４坍方段施工流程图　６０ｃｍ，及时初喷混凝土并采　用Ｉ　工字钢进行初期支护、拱脚打锁脚锚杆。钢支撑间距为６０ｃｍｔ再复喷钢纤维混凝土厚度　迭２２　ｍ。为防止再次变形而侵界，为预留坍方段变形，开挖断面变形量再加２０ｃｍ。边墙采用拉　・３４・　维普资讯 http://www.cqvip.com

中槽开挖马口或用眼镜法开挖，及时初期支护，再挖核　Ｌ－上，封闭伸供，尽快作二次衬砌。如果　胶结效果差，可采用先拱后墙、两次二衬的方法施工。　当断层带出现拱顶严重渗水时，二次衬砌前，在拱顶上打几个引水孔，安设排水弹簧管将　水引至侧淘。　ｅ．对变形段和坍方段（Ｋ２８９＋６０５～＋６３５）的二次幸ｊ砌必须采用钢筋混凝土加强。　６结束语　老苍坡隧道上行线坍方段仅长１　０ｍ，但在延误工期Ｉ均同时，经济损失预计达２００余万元，　教训是相当深刻的。　ａ．对于地质差的隧道施工，真正要将。短进尺、弱爆破，不坍方就是有进度”作为施工计划　首要考虑的前提。　ｂ　监控量测数据不能被忽视，应作为信息随时反馈，用以指导隧道安全施工和修改设计。　ｃ　隧道施工要指定专业地质人员对每一米的地质进展情况详细描述，并能根据变化确定　相应的施工措施。　ｄ．处治已发生的坍方事件，要“特事特办”，争取主动，不可坐等地质进一步恶化。否则，安　全危险性更大，经济损失更大。　上海复兴东路黄浦江公路隧道开工　上海市重点工程之一的复兴东路横越黄浦江的公路隧道已于２００１年１０月３１日正式开　工，至此黄浦江底又添一座长隧道。　该隧道西起复兴东路光启路口，东至张杨路浦东南路口，全长２２８２ｍ．其中隧道部分计长　ｎ６０ｍ，系由两座隧道组成，为双向六车道。｛遴道是连接上海浦西外淮与浦东小陆家嘴地区的　重要交通要道，采用盾构法施工，计划工期为三年，整个工程预计２００４年竣工通车　复兴东路黄浦江隧道是由上海爱建信托投资公司、城建集团公司、市隧道工程轨道交通设　计研究院、柏城亚洲公司等单位联合设计、施工总承包。　孔祥金供稿　・３５・