坍方

隧道坍塌的原因分析及處理

摘要本文結合工程實例展開論述，分析了隧道坍塌的原因，提出相應處理措

施，有效地處理隧道塌方。

關鍵詞隧道坍塌；原因；處理；分析

1工程概況

隧道為單洞雙線隧道，起訖里程為DK352+189～DK356+188，隧道全長

3999m，隧道圍巖級別以Ⅳ、Ⅴ級為主。隧道斷面面積為142m2，上拱半徑7.24m。

進口左側埋深厚度均大于右側埋深厚度，處于地形偏壓和構造偏壓狀態，且均在

淺埋或超淺埋地段。

隧道圍巖大部分位于震旦系及上板溪群地層中，以砂巖、頁巖、板巖、變質

砂巖為主，厚薄不等，軟硬不均；洞身巖體節理、劈理及裂隙發育，圍巖完整性

較差。地下水發育，砂巖儲水性較好，裂隙發育，含水帶范圍廣闊，尤其向斜核

部富水性強，隧道開挖有較大的涌水量。

2隧道坍塌情況及原因分析

1）坍塌情況。①地表情況。坍塌冒頂位置為里程

DK352+238.0—DK325+245.3段線路偏右側，地表出現一個近似圓形塌陷坑。塌

陷坑周圍地表呈現多處縱橫向裂隙，裂縫寬度達1～3cm，冒頂處埋深為13.5m。

隧道掌子面已全被坍塌土體填滿，將已開挖的洞身堵塞近10m。②洞內情況。近

掌子面的3榀鋼支撐范圍內的初期支護受到影響，洞內兩側邊墻處產生縱向裂

隙，裂隙寬度10mm，DK352+221.0左側、DK352+223.5與DK352+229.0右側，

由于山體嚴重偏壓產生環向裂縫共3條，裂隙寬度約5～15mm，裂隙環向長度

達4m。

2）坍塌原因。①降雨或多次連續降雨，滲入隧道內的裂隙水和地表水流量

增大是導致此次坍塌的誘因。②在隧道內部不排水條件下，長期暴雨對隧道及其

支護系統影響很大。受外界震動和洞內滲水量增大的影響，松散巖層與相鄰巖層

摩擦力減小，受重力作用發生下滑，是導致掘進掌子面前方未開挖段及已成形的

初期支護段拱頂土體坍塌的直接原因。③洞頂上方巖體呈陡傾構造、裂隙發育，

坍塌受產狀陡傾的構造裂隙控制。呈陡傾狀附著潤滑層構造裂隙的存在，是導致

坍方的重要原因。④根據地理環境，出現坍塌處在進口端DK352+243處，因為

隧道進口緊靠山體外側，隧道右側始終處于偏壓狀態，偏壓也是引發此次坍塌的

另一個重要因素。

3坍塌處理措施

為了防止塌方的進一步擴大，保證施工進度，根據隧道塌方后隧洞現場實際

情況，在處理方案上分為洞內、洞外分別處治2條線，總體方案為：先治水，再

穩定洞內。治理過程為：地表排水處理—洞內清淤—固結渣體—工作面預注漿—

小導管注漿加強—開挖與支護—陷坑回填。

1）地表排水處理。采用塑料棚布對裂隙進行全方位覆蓋，邊緣部位用土壓

實，并沿四周開挖截水溝將地表水引排至隧道洞頂截水天溝。所有洞頂及附近裂

縫全部用水泥砂漿進行封閉處理。沿塌陷坑周邊開挖截水溝，用砂漿抹面；同時，

為防止雨水直接進入坍穴，采用鋼管搭設支架，上覆彩條布遮雨，并對坍穴四壁

進行刷坡和初噴混凝土。

2）地表注漿與坍穴加固。初噴完后沿塌陷坑四周打入長3m、42mm鋼花管

進行注漿，以加固坍穴井壁強度。然后沿洞頂地表塌陷口周邊5m范圍內同樣打

入42mm鋼花管注漿，6～8m/根，間距1m，梅花形布設，注M20單水泥漿。（見

圖1）

3）固結渣體。沿塌腔內松散渣體表面打入42mm鋼花管，長度4m，間隔

1.2m×1.2m，梅花形布置，注水泥—水玻璃雙液漿，以固結渣體。同時沿渣體頂

部鋪設一層8mm@200mm×200mm鋼筋網成倒扣鍋底狀，并將網片與周邊小導

管連接，噴射厚20cm的C25混凝土，后掛設一層鋼筋網，再噴射厚20cm混凝

土，連續施作三次，噴混凝土共厚60cm。后用彩條布將塌腔頂封閉，以防雨天

地表水進入塌腔內。

4）初支及洞身段加強處理。①洞內施作臨時支撐，采用2根I20b工字鋼焊

接，每隔兩榀對已完成的初期支護鋼拱架設置對撐及扇形支撐，扇形支撐交叉點

及橫向支撐下面用20cm×20cm大方木鋪墊結實，確保已完成的初期支護不再發

生更大位移和沉降變形。（見圖2）②對已完成初期支護部分的洞身段，沿環向

布置42mm鋼花管，鋼花管長度為4m，環向間距120cm，縱向間距100cm，梅

花形布置，注單液水泥漿。

5）超前小導管注漿施工。①小導管參數。鋼管規格：小導管采用42mm、

壁厚3.5mm無縫鋼管制成，沿管體每15cm鉆6mm孔，四周梅花狀布設漿孔。

小導管單根長度為3.5m，環向間距為40cm，縱向間距為2.4m，外插角5°～10°，

梅花形布置。②注漿參數。小導管注漿采用1：0.55水泥凈漿，注漿口最高壓力

嚴格控制在0.5～1.0MPa，以防壓裂工作面。控制進漿速度，一般每根導管漿液

總進量控制在30L/min以內。

6）開挖與支護。采用交叉中隔壁開挖法開挖。初期支護采用鋼拱架+小導管

+鋼精網+噴射C25混凝土的聯合支護體系，掌子面采用雙層42mm超前注漿小

導管做超前預支護。超前小導管壓注1：1的水泥—水玻璃漿液，有效固結松散

巖體。安設超前小導管時，先立一榀全斷面I20b鋼拱架，在鋼拱架腹部打孔，

拱架孔內打設超前小導管。為確保支護體系及時封閉成環，對隧洞上臺階已施工

初期支護部分，鋼架應及時落底接長，并盡早施作仰拱襯砌與仰拱回填混凝土，

使支護結構盡快封閉成環，改善洞室結構的受力條件。

在仰拱施工完后，將襯砌臺車跳過塌方體出口端的拱架支撐加固段，移至仰

拱施工完畢的塌方處理段進行二次襯砌施工。待塌方段二次襯砌施工完再拆除加

固段拱架，進行加固段二次襯砌施工。

7）地表陷坑處理。二次襯砌通過坍塌段以后，立即對塌腔進行回填：采用

輕質粉煤灰將塌腔回填至距地面1m的位置，同時進行適當夯實，后采用地表原

狀土將塌腔回填略高于原地面30～40cm。

4結語

1）塌方施工方案和治理原則可簡單概括為“管超前，預注漿，多循環，短開

挖，強支護，勤量測，早封閉”。

2）初期支護對于隧道的穩定起決定性作用，支護的目的就是提高圍巖的自

穩能力，延長其自穩時間，以保證在施作二次襯砌前不發生坍方，因此，必須確

保初期支護的參數和質量達到設計要求。

3）二次襯砌不得嚴重滯后初期支護，軟弱圍巖地段應緊跟開挖，Ⅲ、Ⅳ級

圍巖需根據量測結果確定最佳施作時間。

參考文獻

[1]中華人民共和國鐵道部.TB10204—2002鐵路隧道施工規范[S].北京:中

國鐵道出版社,2002.

[2]陳偉,阮懷寧,張輝降.雨入滲對淺埋偏壓隧道及其支護系統的影響[J].現代

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