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【摘 要】文章介绍了安川高速公路米溪梁隧道2号斜井施工通道与主线交叉处出现塌方后的处治技术及经验总结。
【关键词】隧道；塌方；处治；技术
一、工程概况
1.项目简介
米溪梁隧道位于安康至陕川界高速公路，地处南秦岭北大巴山区，隧道起讫桩号左线ZK238+655-ZK246+575，长度7920米，右线YK238+640-YK246+576，长度7936米，设计为分离式隧道，洞室净空2—10.25×5.0m，左右线均采用单井送排式通风，1号斜井位于YK242+100，斜井长度1120.94米，2号斜井位于YK244+300（ZK244+315），斜井长度1033.99米。
2.工程地质
隧道跨越大米溪梁主峰，地势陡峭、岩石节理裂隙发育、地质构造复杂，表现形式呈多样性，主要构造形式断裂、褶皱、节理及片理等；地下水丰富，围岩变化极其频繁，主要以砂质板岩、炭质硅质岩夹煤层及炭质板岩为主。
3.塌方情况
米溪梁隧道左线开挖至ZK243+380，距离与斜井交叉（ZK244+284）904米，右线施工掌子面为YK243+460，距离与斜井交叉处（YK244+300）840米时，2号斜井与左线交叉处突然出现较大塌方，桩号ZK244+260-ZK244+300长度约40m，可视塌方量约4000m3，致使左线开挖掘进中断。隧道由大里程向小里程方向开挖掘进，此塌方段原设计为Ⅲ级围岩支护，10cm厚C20喷射混凝土、间距1.2m×1.2m锚杆挂网支护、二衬厚35cm。
二、塌方原因分析
1.米溪梁隧道2号斜井与左线交叉处为丁字口段，围岩为强风化炭质板岩，节理裂隙特别发育，岩体呈薄碎片状，遇水软化，强度和稳定性极差。为使斜井进入左线主洞早日开始掘进，加快主洞掘进进度，特将原设计YK244+244.67施工通道调整到YK244+270.99，调整后与左线交叉处未采取加强措施。
2.ZK244+300-ZK244+320段施工时曾出现过塌方，由Ⅲ级支护变为Ⅴ级支护形式，因米溪梁隧道为安川高速公路关键控制性工程，工期的安排将直接影响整体通车目标，为加快施工进度，当施工到ZK244+300-ZK244+260时经现场分析围岩勉强可按照Ⅲ级围岩进行支护。
3.2号斜井打通进入主洞施工后，同时有四个掌子面在开挖支护，施工车辆及施工工序相互影响制约，二次衬砌施工一时间难以开工，致使二衬施工严重滞后。
三、塌方处理方案
1.在ZK244+240-ZK244+260、ZK244+300-ZK244+320段采用I20a工字钢、间距75cm作为临时支撑，径向采用φ50×5注浆小导管、长度5m、间距@=1.0m×1.0m 注浆加固，防止塌方向两头继续蔓延，施作二衬时拆除临时支撑，禁止未支撑处理前清除塌方，塌方体左洞2个掌子面和施工横洞1个掌子面采用厚度30cmC20喷射混凝土进行封闭。ZK244+260-ZK244+300塌方段处理：采用台阶法开挖，上台阶底部增设间距40cm 的I20a型钢临时仰拱封闭成环，并喷射10cm 厚C20混凝土，开挖下台阶时拆除；超前支护采用双层φ50×5注浆（加5%水玻璃）小导管、长度5m、搭接长度不小于2m，其中100-200小导管直接起到棚护作用， 45°小导管主要起到加固松散坍塌体使之形成5m厚的注浆固结圈，使围岩具备自稳能力，同时密布的小导管又可防止碎屑坍碴体从管间缝中涌出而引起新的塌方，水泥浆液加入水玻璃后由于水玻璃与水泥浆发生化学反应，其生成物填充围岩裂隙并起胶粘作用，提高围岩的密实程度，从而提高拱顶部位的承载能力；钢支撑采用I20a型钢，间距为40cm，型钢连接采用16mm×150mm×500mm钢板，环向间距1m，C20喷射混凝土厚度26cm；径向1800范围采用5m长φ50×5注浆小导管注浆加固，间距@=1.5m×0.5m，导管与钢拱架焊接牢固；因塌方体高度不明，开挖后洞室变形及结构承载力不能较为准确的计算，为防止变形过大造成初支结构侵入衬砌净空，根据数据分析及施工经验在开挖中预留40cm的下沉量，即扩大开挖断面40cm，待支护基本稳定后施作60cm厚的钢筋混凝土二衬；在塌腔段预埋注浆管，采用泵送水泥砂浆对塌腔进行填充。
2.YK244+345-YK244+255段与左线塌方相邻，围岩也较破碎，送排风通道又跨过其顶部，该段采用径向φ50×5注浆小导管加固，导管长度5m、间距@=1.5m×1.5m；同时二衬采用50cm厚的钢筋混凝土。
3.由于排风通道跨过右洞至左洞、且左洞拱顶有洞室（送风道位于ZK244+255、排风道位于ZK244+315），左洞ZK244+300-ZK244+320段施工时出现塌方已变更按V级围岩支护、ZK244+320-ZK244+330段已按照Ⅲ级围岩支护，送排风通道还未施工，加强方案为：a、左洞ZK244+320-330段10m、送排风通道与左洞丁字交叉处各15m，径向采用φ50×5注浆小导管、长度5m、间距@=1.5m×1.5m加强支护。b、将ZK244+240-260、ZK244+320-330段二次衬砌变更为厚度35cm的钢筋混凝土。
4.用于2号斜井与左洞交叉处塌方阻断了左洞交通，为保证工期、同时保证施工安全，将原人行横洞从ZK243+690调整至ZK243+780，并按车行横洞断面标准扩挖，与左右洞交叉处各加强支护10m，按照Ⅳ级围岩车行横洞施工，其余按照Ⅲ级围岩车行横洞施工。
5.YK244+270.99右洞至左洞施工横洞处理：右洞至左洞施工横洞对左线塌方处理、洞身应力分布影响大，且ZK243+780处人行横洞已按照车行横洞断面标准扩挖，保证了塌方处理工程中的左洞交通，施工横洞与左线交叉处设1.5m厚浆砌片石挡墙，墙后原有塌落渣体保持不动，采用弃渣回填至拱顶处采用袋装砂回填，回填时布设φ50×5注浆小导管，间距@=1.5m×1.5m，回填后注浆至密实；待左洞处理完毕，右洞与施工横洞交叉处二次衬砌施作前，在施工横洞洞口处设置1.5m厚浆砌片石挡墙。 四、塌方处理方案小结
1.施工顺序及工艺流程
封闭塌方体掌子面→加固塌方相邻两头段落→施作超前小导管→注水泥水玻璃浆液加固→开挖（清理塌方体及破损的初期支护）→施作初期支护→径向小导管注浆加固→防水→施作二衬
2.施工方案上保证了塌方处理的安全
在清理塌方体之前，先对掌子面正面用C20喷射混凝土覆盖，以防止掌子面松弛，提高掌子面的自稳能力，还可以通过目视喷射混凝土表面是否有龟裂发生，从而获得有无崩塌发生的信息；对塌方两头段落采用临时I20工字钢弯制成弧形紧贴初期支护表面拱圈安装，无法紧贴处在工字钢支撑与初期支护拱圈之间的空隙中插入木楔顶紧，径向注双液浆加固，防止塌方向两头继续蔓延。施作双层超前注浆小导管，小导管环向间距40cm，上下层分梅花形布设，上层小导管沿隧道纵向开挖轮廓线向外以100-200、下层向外以450的外插角钻孔，将小导管打入地层，通过注浆加固，对掌子面斜上方塌方体围岩进行改善，形成伞状承载拱，保证掌子面的稳定，保护隧道的掘进。在开挖后立即施作钢拱架及喷锚支护体系，充分调动加固后的围岩的承载能力，使初期支护与注浆加固的塌方体形成整体支护结构，并建立科学的监测体系，监测支护体系的变形，判断结构的稳定性和安全性，及时反馈设计与施工；
五、几点体会
1.尽量搞清楚塌方处的地质条件、塌方规模和塌方过程，塌方一旦出现应马上处理，分析情况，找到原因后应对未塌方段进行加固处理，防止继续发展。
2.施工技术人员要认真学习处理方案，充分领会设计意图，保证设计意图得到真正实现。
3.要求业务能力强，有经验的技术人员指导施工，根据实际处理情况及监控量测反馈信息及时总结汇报，以备调整处理方案，最终达到技术可行、经济合理、符合客观实际的处理方案。
4.右洞至左洞施工横洞采用弃渣回填至拱顶处采用袋装砂回填并且对渣体进行了注浆，横洞密封后，影响了左线施工通风，导致后期隧道左线施工时洞内排风不畅，只有通过增多、增大排风设施才能保证洞内空气质量。在左线风道未施工前或隧道未贯通前应在施工横洞处预留通风道，待施作二衬前将此通道封堵。
5.拱顶塌方渣体较大，围岩自稳能力差，采用台阶法开挖时，每个台阶应增设临时钢拱架封闭成环，同时增加锁脚锚杆，且下台阶应在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%后开挖，确保实施最终方案后拱顶下沉、周边位移等项目变化情况均符合规范要求的范围。
6.对于典型的南秦岭北大巴山区地形、地质、地貌，在设计勘察阶段很难估计到地质条件的变化，因此，施工阶段的监控量测、地质超前预报工作就显得尤为重要，必须引起高度重视。
【关键词】隧道；塌方；处治；技术
一、工程概况
1.项目简介
米溪梁隧道位于安康至陕川界高速公路，地处南秦岭北大巴山区，隧道起讫桩号左线ZK238+655-ZK246+575，长度7920米，右线YK238+640-YK246+576，长度7936米，设计为分离式隧道，洞室净空2—10.25×5.0m，左右线均采用单井送排式通风，1号斜井位于YK242+100，斜井长度1120.94米，2号斜井位于YK244+300（ZK244+315），斜井长度1033.99米。
2.工程地质
隧道跨越大米溪梁主峰，地势陡峭、岩石节理裂隙发育、地质构造复杂，表现形式呈多样性，主要构造形式断裂、褶皱、节理及片理等；地下水丰富，围岩变化极其频繁，主要以砂质板岩、炭质硅质岩夹煤层及炭质板岩为主。
3.塌方情况
米溪梁隧道左线开挖至ZK243+380，距离与斜井交叉（ZK244+284）904米，右线施工掌子面为YK243+460，距离与斜井交叉处（YK244+300）840米时，2号斜井与左线交叉处突然出现较大塌方，桩号ZK244+260-ZK244+300长度约40m，可视塌方量约4000m3，致使左线开挖掘进中断。隧道由大里程向小里程方向开挖掘进，此塌方段原设计为Ⅲ级围岩支护，10cm厚C20喷射混凝土、间距1.2m×1.2m锚杆挂网支护、二衬厚35cm。
二、塌方原因分析
1.米溪梁隧道2号斜井与左线交叉处为丁字口段，围岩为强风化炭质板岩，节理裂隙特别发育，岩体呈薄碎片状，遇水软化，强度和稳定性极差。为使斜井进入左线主洞早日开始掘进，加快主洞掘进进度，特将原设计YK244+244.67施工通道调整到YK244+270.99，调整后与左线交叉处未采取加强措施。
2.ZK244+300-ZK244+320段施工时曾出现过塌方，由Ⅲ级支护变为Ⅴ级支护形式，因米溪梁隧道为安川高速公路关键控制性工程，工期的安排将直接影响整体通车目标，为加快施工进度，当施工到ZK244+300-ZK244+260时经现场分析围岩勉强可按照Ⅲ级围岩进行支护。
3.2号斜井打通进入主洞施工后，同时有四个掌子面在开挖支护，施工车辆及施工工序相互影响制约，二次衬砌施工一时间难以开工，致使二衬施工严重滞后。
三、塌方处理方案
1.在ZK244+240-ZK244+260、ZK244+300-ZK244+320段采用I20a工字钢、间距75cm作为临时支撑，径向采用φ50×5注浆小导管、长度5m、间距@=1.0m×1.0m 注浆加固，防止塌方向两头继续蔓延，施作二衬时拆除临时支撑，禁止未支撑处理前清除塌方，塌方体左洞2个掌子面和施工横洞1个掌子面采用厚度30cmC20喷射混凝土进行封闭。ZK244+260-ZK244+300塌方段处理：采用台阶法开挖，上台阶底部增设间距40cm 的I20a型钢临时仰拱封闭成环，并喷射10cm 厚C20混凝土，开挖下台阶时拆除；超前支护采用双层φ50×5注浆（加5%水玻璃）小导管、长度5m、搭接长度不小于2m，其中100-200小导管直接起到棚护作用， 45°小导管主要起到加固松散坍塌体使之形成5m厚的注浆固结圈，使围岩具备自稳能力，同时密布的小导管又可防止碎屑坍碴体从管间缝中涌出而引起新的塌方，水泥浆液加入水玻璃后由于水玻璃与水泥浆发生化学反应，其生成物填充围岩裂隙并起胶粘作用，提高围岩的密实程度，从而提高拱顶部位的承载能力；钢支撑采用I20a型钢，间距为40cm，型钢连接采用16mm×150mm×500mm钢板，环向间距1m，C20喷射混凝土厚度26cm；径向1800范围采用5m长φ50×5注浆小导管注浆加固，间距@=1.5m×0.5m，导管与钢拱架焊接牢固；因塌方体高度不明，开挖后洞室变形及结构承载力不能较为准确的计算，为防止变形过大造成初支结构侵入衬砌净空，根据数据分析及施工经验在开挖中预留40cm的下沉量，即扩大开挖断面40cm，待支护基本稳定后施作60cm厚的钢筋混凝土二衬；在塌腔段预埋注浆管，采用泵送水泥砂浆对塌腔进行填充。
2.YK244+345-YK244+255段与左线塌方相邻，围岩也较破碎，送排风通道又跨过其顶部，该段采用径向φ50×5注浆小导管加固，导管长度5m、间距@=1.5m×1.5m；同时二衬采用50cm厚的钢筋混凝土。
3.由于排风通道跨过右洞至左洞、且左洞拱顶有洞室（送风道位于ZK244+255、排风道位于ZK244+315），左洞ZK244+300-ZK244+320段施工时出现塌方已变更按V级围岩支护、ZK244+320-ZK244+330段已按照Ⅲ级围岩支护，送排风通道还未施工，加强方案为：a、左洞ZK244+320-330段10m、送排风通道与左洞丁字交叉处各15m，径向采用φ50×5注浆小导管、长度5m、间距@=1.5m×1.5m加强支护。b、将ZK244+240-260、ZK244+320-330段二次衬砌变更为厚度35cm的钢筋混凝土。
4.用于2号斜井与左洞交叉处塌方阻断了左洞交通，为保证工期、同时保证施工安全，将原人行横洞从ZK243+690调整至ZK243+780，并按车行横洞断面标准扩挖，与左右洞交叉处各加强支护10m，按照Ⅳ级围岩车行横洞施工，其余按照Ⅲ级围岩车行横洞施工。
5.YK244+270.99右洞至左洞施工横洞处理：右洞至左洞施工横洞对左线塌方处理、洞身应力分布影响大，且ZK243+780处人行横洞已按照车行横洞断面标准扩挖，保证了塌方处理工程中的左洞交通，施工横洞与左线交叉处设1.5m厚浆砌片石挡墙，墙后原有塌落渣体保持不动，采用弃渣回填至拱顶处采用袋装砂回填，回填时布设φ50×5注浆小导管，间距@=1.5m×1.5m，回填后注浆至密实；待左洞处理完毕，右洞与施工横洞交叉处二次衬砌施作前，在施工横洞洞口处设置1.5m厚浆砌片石挡墙。 四、塌方处理方案小结
1.施工顺序及工艺流程
封闭塌方体掌子面→加固塌方相邻两头段落→施作超前小导管→注水泥水玻璃浆液加固→开挖（清理塌方体及破损的初期支护）→施作初期支护→径向小导管注浆加固→防水→施作二衬
2.施工方案上保证了塌方处理的安全
在清理塌方体之前，先对掌子面正面用C20喷射混凝土覆盖，以防止掌子面松弛，提高掌子面的自稳能力，还可以通过目视喷射混凝土表面是否有龟裂发生，从而获得有无崩塌发生的信息；对塌方两头段落采用临时I20工字钢弯制成弧形紧贴初期支护表面拱圈安装，无法紧贴处在工字钢支撑与初期支护拱圈之间的空隙中插入木楔顶紧，径向注双液浆加固，防止塌方向两头继续蔓延。施作双层超前注浆小导管，小导管环向间距40cm，上下层分梅花形布设，上层小导管沿隧道纵向开挖轮廓线向外以100-200、下层向外以450的外插角钻孔，将小导管打入地层，通过注浆加固，对掌子面斜上方塌方体围岩进行改善，形成伞状承载拱，保证掌子面的稳定，保护隧道的掘进。在开挖后立即施作钢拱架及喷锚支护体系，充分调动加固后的围岩的承载能力，使初期支护与注浆加固的塌方体形成整体支护结构，并建立科学的监测体系，监测支护体系的变形，判断结构的稳定性和安全性，及时反馈设计与施工；
五、几点体会
1.尽量搞清楚塌方处的地质条件、塌方规模和塌方过程，塌方一旦出现应马上处理，分析情况，找到原因后应对未塌方段进行加固处理，防止继续发展。
2.施工技术人员要认真学习处理方案，充分领会设计意图，保证设计意图得到真正实现。
3.要求业务能力强，有经验的技术人员指导施工，根据实际处理情况及监控量测反馈信息及时总结汇报，以备调整处理方案，最终达到技术可行、经济合理、符合客观实际的处理方案。
4.右洞至左洞施工横洞采用弃渣回填至拱顶处采用袋装砂回填并且对渣体进行了注浆，横洞密封后，影响了左线施工通风，导致后期隧道左线施工时洞内排风不畅，只有通过增多、增大排风设施才能保证洞内空气质量。在左线风道未施工前或隧道未贯通前应在施工横洞处预留通风道，待施作二衬前将此通道封堵。
5.拱顶塌方渣体较大，围岩自稳能力差，采用台阶法开挖时，每个台阶应增设临时钢拱架封闭成环，同时增加锁脚锚杆，且下台阶应在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%后开挖，确保实施最终方案后拱顶下沉、周边位移等项目变化情况均符合规范要求的范围。
6.对于典型的南秦岭北大巴山区地形、地质、地貌，在设计勘察阶段很难估计到地质条件的变化，因此，施工阶段的监控量测、地质超前预报工作就显得尤为重要，必须引起高度重视。