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摘 要：冒顶在隧道浅埋段施工中容易发生，对Abbottabad2#隧道的冒顶现象进行冒顶原因的分析，认为围岩的复杂情况、水的影响和施工的不合理性是引起冒顶的主要原因。并总结了冒顶处理的措施，采用了稳定掌子面、加固地层和冒顶松散体、三台阶开挖和初支加固等措施，最终顺利通过冒顶段。
关键词：隧道冒顶；原因分析；处理措施；预防措施
中图分类号：U458 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0137-02
1 工程概况
KKH二期赫韦利扬-塔科特公路是我国一带一路重点项目之一，Abbottabad2#隧道，双向四车道，分离式设计，设计速度为100km/h，净宽10.8m，限高5.2m。起讫桩号为左洞ZK78+253-625，全长372m；右洞k78+266-660，全长394m，路线纵坡设计为2.4%。
该隧道位于Abbottabad西偏北南约5km，约正北向穿越山体。根据设计院提供的地质钻探报告，隧道顶部山体斜坡上覆盖有第四系全新残坡积物（Q4el+dl），岩性为碎石、角砾，下伏基岩为前寒武系（PCh）全-中风化板岩、全中风化千枚岩。地处印度版块与喜马拉雅版块结合带南侧边缘，构造挤压仍然强烈，小型褶皱发育，岩体较破碎。隧道地下水来源于松散岩类孔隙水及基岩裂隙水，受大气降水补给影响大。
2 冒顶情况及危险
该隧道采用新奥法理念施工，Va级围岩采用CD法开挖掘进。2017年2月23日，当Abbottabad2#隧道左线出口CD法大导开挖到ZK78+508时，掌子面上方发生掉块，及时调运喷浆设备，进行封堵，未起到效果，掉块现象加重，人员和设备撤离现场，掉块持续30min左右，在掌子面形成一个锥体，仰坡顶部形成一个直径4m深3m的坑洞，从冒顶规模上看，属于小型冒顶，但是在国外，造成的影响很严重，首先影响中国单位在国外的形象，而且增加了成本和施工作业人员的危险性。
3 冒顶原因分析
3.1 围岩情况复杂
洞内围岩呈黄褐色，节理裂隙发育，属于强风化千枚岩，而且在同一个掌子面内有三种围岩走向，有明显的地壳运动的痕迹，岩体整体性和结合性较差，容易失去自稳能力差。
3.2 水的影响
该隧道冒顶处，埋深15m，而且裂隙较发育。地表水通过裂隙渗入，侵入岩体，使岩体的粘聚力c和内摩擦角∮显著降低，而且强风化千枚岩本身遇水会降低强度，水的侵入加剧降低了岩体自身的结合能力和自稳能力。巴基斯坦的小雨季施工，连绵的阴雨天气是导致冒顶的重要诱因之一。
3.3 地形地貌
从掌子面的堆积体可以看的出来，粒径很小，10～20cm偏多，可以判断出原状土体为松散堆积体。从外部地形地貌可以看出来，冒顶的位置处于古冲沟的位置。古冲沟是由于低强度的岩体长年的被雨水冲刷形成，说明该处岩体本身强度就低，不利于隧道开挖施工。
3.4 管棚失效
设计30m长∮108超前大管棚未能对洞内冒顶范围起到有效的支护作用，管棚失效。管棚注浆未能达到设计的理想状态，钢管间距30cm，冒顶掉落的石渣粒径偏小，从管棚钢管间掉落下来。
4 冒顶处理措施
原设计该段围岩级别为V级，复合式衬砌为Va级。设计支护参数：I22型钢间距60cm，C25喷射混凝土厚度26cm，中空注浆锚杆间距1m×1m，梅花状布置。设计要求使用CD法开挖，结合现场地质条件，以及多年的施工经验，对冒顶段提出洞内、洞外处理措施。
4.1 稳定掌子面
掌子面松散堆积体采用C25喷射混凝土施作10cm封闭，待喷射混凝土达到设计强度的95%时，在掌子面顶部施作8m注浆小导管，水平间距30cm，竖直间距1.2m，两排，拟定配比用水泥浆水灰比1：1（重量比），注浆压力达到2.5MPa，稳压15min，停止注浆，通过现场试验确定浆液施工配合比，浆液的浓度由低到高，间歇注浆，使渣体固结形成结石体，使掌子面上方渣体稳定。
4.2 顶部坑洞加固
仰坡顶部形成一个直径4m深3m的坑洞，对坑壁进行加固。打设砂浆锚杆，间距1m×1m，挂网，网片20cm×20cm，喷射混凝土厚度10cm，防止坑壁再次坍塌。
4.3 加固地层
坑壁加固完成，需要对掌子面上方，冒顶松散体进行加固，确保顺利通过冒顶段。坑底打设注浆小导管，长12m，距离掌子面顶部50cm，间距50cm×50cm，呈梅花状布置，拟定配比用水泥浆水灰比1：1（重量比），注浆压力达到2.5MPa，稳压15min，停止注浆。通过现场试验确定浆液施工配合比，浆液的浓度由低到高，间歇注浆，使冒顶渣体固结形成结石体，确保便道在后续施工中可以正常使用。
4.4 三台阶开挖
注浆加固施工完成后，隧道开挖采用三台阶法，一次开挖一榀，立即组织安装钢拱架，打设超前小导管，施工锚喷作业，拱脚处打设锁脚小导管。反复循环，直到安全通过冒顶段，然后施工中台阶。
5 工程效果
待注浆完成后3d，开始洞内开挖，在掌子面能够清晰地看到浆液固结体，固结体强度高、稳定性好。安装压力检测装置在拱顶钢拱架上，每日监测拱架受力情况，埋设观测点，记录沉降和收敛情况。查阅每日监测记录发现，拱顶日沉降量最大5mm，最小2mm，累计沉降量1.5cm，水平收敛为0cm，拱顶型钢拱架压力达到120MPa。通过该段期间及后期观测，拱顶沉降值、水平收敛值及钢拱架压力值没有出现突然增长的现象，最终均逐渐趋于稳定，说明洞内支护，及周围围岩稳定，达到新的平衡，達到预期处理效果。
6 隧道冒顶的预防措施
（1）进行超前地质探测，对可能出现的异常地质情况和涌水进行预报和预测。
（2）由专业人员进行日常监测与巡视，负责对隧道内围岩、支护、地下水变化等情况进行监测记录，对可能出现的异常情况做出预判。
（3）选择适当的施工方法，合理安排工序，缩短各工序时间，减少掌子面围岩暴露的时间，避免引起围岩松动、风化、招致塌方的发生。
（4）对于地下水较丰富的不良地质段，应减少开挖进尺，增加超前注浆小导管支护的强度，打设泄水孔，降低地下水对洞内围岩的压力，待通过不良地质段，并且水流不成股流下，只有渗出的时候再封堵泄水孔。
7 结 论
（1）Abbottabad2#隧道出口左线施工能够顺利通过冒顶段，采用洞内注浆和地层加固，使洞内松散渣体充分固结，以及掌子面上方冒顶松散体固结，有效地防止了松散体继续坍塌，说明措施是有效的，施工方案可行。
（2）处理塌方冒顶必须及时，塌方事故发生后，应及时研究工程地质、水文情况，检查塌方冒顶对初期支护的损坏情况和影响区域，分析塌方冒顶的原因和发展趋势，在此基础上研究对策。
（3）高压注浆，浆液填充入松散体空隙，浆液为胶结材料，将松散渣体固结，改善岩体的物理力学性能，提高岩体的整体性及承载力。
（4）遇到不良地质段落，加密超前注浆小导管的数量，使松散结构物充分固结，每次开挖一榀，减少掌子面上部的凌空面和裸露时间，并且每榀打设注浆小导管，增加超前支护强度。最终使得安全通过不良地质段。
参考文献
[1]王海珍，孙星亮.浅埋大跨公路隧道施工技术[J].土工基础，2007（5）.
[2]《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）[S].北京：人民交通出版社，2009.
[3]洪开荣.山区高速公路隧道施工关键技术[M].北京：人民交通出版社，2011.
[4]万民晶.东掌隧道塌方的成因及分析[J].山西建筑，2012.
[5]中国交建第一勘察设计院.KKH二期赫韦利扬-塔科特公路设计图纸[Z].2017.
收稿日期：2018-3-25
作者简介：郭向春（1988-），男，助理工程师，本科，主要从事路桥隧建设工作。
关键词：隧道冒顶；原因分析；处理措施；预防措施
中图分类号：U458 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0137-02
1 工程概况
KKH二期赫韦利扬-塔科特公路是我国一带一路重点项目之一，Abbottabad2#隧道，双向四车道，分离式设计，设计速度为100km/h，净宽10.8m，限高5.2m。起讫桩号为左洞ZK78+253-625，全长372m；右洞k78+266-660，全长394m，路线纵坡设计为2.4%。
该隧道位于Abbottabad西偏北南约5km，约正北向穿越山体。根据设计院提供的地质钻探报告，隧道顶部山体斜坡上覆盖有第四系全新残坡积物（Q4el+dl），岩性为碎石、角砾，下伏基岩为前寒武系（PCh）全-中风化板岩、全中风化千枚岩。地处印度版块与喜马拉雅版块结合带南侧边缘，构造挤压仍然强烈，小型褶皱发育，岩体较破碎。隧道地下水来源于松散岩类孔隙水及基岩裂隙水，受大气降水补给影响大。
2 冒顶情况及危险
该隧道采用新奥法理念施工，Va级围岩采用CD法开挖掘进。2017年2月23日，当Abbottabad2#隧道左线出口CD法大导开挖到ZK78+508时，掌子面上方发生掉块，及时调运喷浆设备，进行封堵，未起到效果，掉块现象加重，人员和设备撤离现场，掉块持续30min左右，在掌子面形成一个锥体，仰坡顶部形成一个直径4m深3m的坑洞，从冒顶规模上看，属于小型冒顶，但是在国外，造成的影响很严重，首先影响中国单位在国外的形象，而且增加了成本和施工作业人员的危险性。
3 冒顶原因分析
3.1 围岩情况复杂
洞内围岩呈黄褐色，节理裂隙发育，属于强风化千枚岩，而且在同一个掌子面内有三种围岩走向，有明显的地壳运动的痕迹，岩体整体性和结合性较差，容易失去自稳能力差。
3.2 水的影响
该隧道冒顶处，埋深15m，而且裂隙较发育。地表水通过裂隙渗入，侵入岩体，使岩体的粘聚力c和内摩擦角∮显著降低，而且强风化千枚岩本身遇水会降低强度，水的侵入加剧降低了岩体自身的结合能力和自稳能力。巴基斯坦的小雨季施工，连绵的阴雨天气是导致冒顶的重要诱因之一。
3.3 地形地貌
从掌子面的堆积体可以看的出来，粒径很小，10～20cm偏多，可以判断出原状土体为松散堆积体。从外部地形地貌可以看出来，冒顶的位置处于古冲沟的位置。古冲沟是由于低强度的岩体长年的被雨水冲刷形成，说明该处岩体本身强度就低，不利于隧道开挖施工。
3.4 管棚失效
设计30m长∮108超前大管棚未能对洞内冒顶范围起到有效的支护作用，管棚失效。管棚注浆未能达到设计的理想状态，钢管间距30cm，冒顶掉落的石渣粒径偏小，从管棚钢管间掉落下来。
4 冒顶处理措施
原设计该段围岩级别为V级，复合式衬砌为Va级。设计支护参数：I22型钢间距60cm，C25喷射混凝土厚度26cm，中空注浆锚杆间距1m×1m，梅花状布置。设计要求使用CD法开挖，结合现场地质条件，以及多年的施工经验，对冒顶段提出洞内、洞外处理措施。
4.1 稳定掌子面
掌子面松散堆积体采用C25喷射混凝土施作10cm封闭，待喷射混凝土达到设计强度的95%时，在掌子面顶部施作8m注浆小导管，水平间距30cm，竖直间距1.2m，两排，拟定配比用水泥浆水灰比1：1（重量比），注浆压力达到2.5MPa，稳压15min，停止注浆，通过现场试验确定浆液施工配合比，浆液的浓度由低到高，间歇注浆，使渣体固结形成结石体，使掌子面上方渣体稳定。
4.2 顶部坑洞加固
仰坡顶部形成一个直径4m深3m的坑洞，对坑壁进行加固。打设砂浆锚杆，间距1m×1m，挂网，网片20cm×20cm，喷射混凝土厚度10cm，防止坑壁再次坍塌。
4.3 加固地层
坑壁加固完成，需要对掌子面上方，冒顶松散体进行加固，确保顺利通过冒顶段。坑底打设注浆小导管，长12m，距离掌子面顶部50cm，间距50cm×50cm，呈梅花状布置，拟定配比用水泥浆水灰比1：1（重量比），注浆压力达到2.5MPa，稳压15min，停止注浆。通过现场试验确定浆液施工配合比，浆液的浓度由低到高，间歇注浆，使冒顶渣体固结形成结石体，确保便道在后续施工中可以正常使用。
4.4 三台阶开挖
注浆加固施工完成后，隧道开挖采用三台阶法，一次开挖一榀，立即组织安装钢拱架，打设超前小导管，施工锚喷作业，拱脚处打设锁脚小导管。反复循环，直到安全通过冒顶段，然后施工中台阶。
5 工程效果
待注浆完成后3d，开始洞内开挖，在掌子面能够清晰地看到浆液固结体，固结体强度高、稳定性好。安装压力检测装置在拱顶钢拱架上，每日监测拱架受力情况，埋设观测点，记录沉降和收敛情况。查阅每日监测记录发现，拱顶日沉降量最大5mm，最小2mm，累计沉降量1.5cm，水平收敛为0cm，拱顶型钢拱架压力达到120MPa。通过该段期间及后期观测，拱顶沉降值、水平收敛值及钢拱架压力值没有出现突然增长的现象，最终均逐渐趋于稳定，说明洞内支护，及周围围岩稳定，达到新的平衡，達到预期处理效果。
6 隧道冒顶的预防措施
（1）进行超前地质探测，对可能出现的异常地质情况和涌水进行预报和预测。
（2）由专业人员进行日常监测与巡视，负责对隧道内围岩、支护、地下水变化等情况进行监测记录，对可能出现的异常情况做出预判。
（3）选择适当的施工方法，合理安排工序，缩短各工序时间，减少掌子面围岩暴露的时间，避免引起围岩松动、风化、招致塌方的发生。
（4）对于地下水较丰富的不良地质段，应减少开挖进尺，增加超前注浆小导管支护的强度，打设泄水孔，降低地下水对洞内围岩的压力，待通过不良地质段，并且水流不成股流下，只有渗出的时候再封堵泄水孔。
7 结 论
（1）Abbottabad2#隧道出口左线施工能够顺利通过冒顶段，采用洞内注浆和地层加固，使洞内松散渣体充分固结，以及掌子面上方冒顶松散体固结，有效地防止了松散体继续坍塌，说明措施是有效的，施工方案可行。
（2）处理塌方冒顶必须及时，塌方事故发生后，应及时研究工程地质、水文情况，检查塌方冒顶对初期支护的损坏情况和影响区域，分析塌方冒顶的原因和发展趋势，在此基础上研究对策。
（3）高压注浆，浆液填充入松散体空隙，浆液为胶结材料，将松散渣体固结，改善岩体的物理力学性能，提高岩体的整体性及承载力。
（4）遇到不良地质段落，加密超前注浆小导管的数量，使松散结构物充分固结，每次开挖一榀，减少掌子面上部的凌空面和裸露时间，并且每榀打设注浆小导管，增加超前支护强度。最终使得安全通过不良地质段。
参考文献
[1]王海珍，孙星亮.浅埋大跨公路隧道施工技术[J].土工基础，2007（5）.
[2]《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）[S].北京：人民交通出版社，2009.
[3]洪开荣.山区高速公路隧道施工关键技术[M].北京：人民交通出版社，2011.
[4]万民晶.东掌隧道塌方的成因及分析[J].山西建筑，2012.
[5]中国交建第一勘察设计院.KKH二期赫韦利扬-塔科特公路设计图纸[Z].2017.
收稿日期：2018-3-25
作者简介：郭向春（1988-），男，助理工程师，本科，主要从事路桥隧建设工作。