浅埋暗挖原理在隧道冒顶塌方治理 中的应用效果研究

(中铁十一局集团城市轨道工程有限公司， 湖北 武汉 430000)

根据相关调查显示，浅埋暗挖施工技术最早出现于上世纪九十年代末的复兴门地铁折返线工程项目，并取得了良好成效，在此之后便在各大城市的交通建设行业展开了广泛应用，尤其是在各种工艺、技术不断创新背景下，粉砂、淤泥质软土的成洞水平也在日益完善成熟。本文主要基于某隧道浅埋暗挖出现的冒顶塌方，充分参考施工现场的地质条件和技术水平等因素，通过“浅埋暗挖”工作原理来对松散土质展开注浆加固，从而有效增强工程实际强度，对日后相关工作展开具有一定指导性意义。

一、工程概况

二、地质水文特征及施工参数

在此以某省隧道施工为例，其总长度约为256m，单洞双向通行，其中最大开挖跨度约为12m，隧道主要位于河谷地带，埋设深度大约在25-45m深度之间，浅埋偏压，属于典型化的傍山隧道。同时该隧道地质环境总体较差，进出口均处于切冲沟内，围岩崩坡积碎石将其全面覆盖，厚度约在2-10m范围内，稳定性能较差，被列入到V级区域，而洞身阶段则是主要包括凝灰熔岩和角砾熔岩两种，在受到强风冲击围岩便会破碎。除此之外，地下水类型主要是第四系堆积层孔隙水和基岩裂隙水，主要获得资源提供来源便是雨雪补给，具有较好排泄条件。而基于施工参数角度来看，该隧道主要为复合式衬砌结构类型，其中初期阶段支护为喷锚支护+型钢架；二次阶段支护为混凝土衬砌，利用机械设备对其展开开挖，通常要将循环进尺合理控制在0.5-1.0m之间。而隧道洞口Ⅳ围岩阶段主要使用上下台阶法，对爆破现象合理控制，而循环进尺则要限制在1.5m之内。

三、隧道冒顶塌方原因及过程

该工程施工到洞身的 K11+170-K1+176阶段由于受到强风影响，导致凝灰熔岩和角砾熔岩出现塌方情况，逐渐呈现出“人”字形状，其中塌方最严重约高6.5m左右，对此施工单位主要采用是全断面开挖手段。然而在几日之后，又发生了二次塌方，经过针对施工现场的详细检查可以确定，主要为土和松散石块结合的物体，逐渐致使地表结构出现裂缝问题，并引起较大范围的下陷。而施工单位采用全断面开挖手段对其进尺约为2m，卸荷过大，导致第一次拱顶塌方出现，在后期施工仍然采用全断面开挖，致使隧道再次发生塌方。由此可以发现，该隧道冒顶塌方出现的主要原因在于施工过于冒进，松散承受压力严重超过实际支护承载力，从而导致整体结构失去稳定性。

（二）基于浅埋暗挖原理隧道冒顶塌方治理的实际应用效果

三、浅埋暗挖工作原理

所谓浅埋暗挖原理便是指将初期支护作为基础荷载的全面承担，将二次建模作为安全性保证，而最终初期支护和二次衬砌则需要共同进行承载。具体如下：第一，尽可能选择合理的辅助性施工手法展开超前支护，积极实现围岩加固效果，充分调动部分围岩的承载能力；第二，采用科学合理开挖手段，起到及时支护、封闭及围岩效果；第三，在隧道治理施工期间应充分保证测量监控和信息反馈工作的有效落实，制定科学完善的设计方案。

二、全面施工方案

基于浅埋暗挖原理的隧道冒顶塌方治理方案主要包括以下几步骤：第一，封闭地表裂缝和塌方体结构。为达到防止地表水渗透其中，全面提升施工安全性的效果，施工人员在对洞内展开具体施工之前，要利用喷射混凝土将隧道内部因塌方而导致出现的裂缝严密封闭，同时进行背后注浆回填，避免隧道内部出现再次塌方问题。待隧道塌方体稳定后，安排施工人员进行塌体渣土清理。

第二，隧道冒顶塌方的注浆加固和支护施工。一般对于隧道冒顶塌方来说，治理施工的关键就在于注浆加固，经过综合因素的考虑分析，如塌方体结构为土石混合体，结构类型过于松散，孔隙之间存在差异较大，并且施工现场机械设备和技术水平有限，都决定了需要选择小导管注浆回填手段，具有施工操作灵活性较高和质量保障的良好优势。而小导管注浆具体就是指止水和加固两方面内容，采用前进式分段注浆，将其注浆压力严格控制在0.4-0.6MPa之间，将加固终压严格控制在1.0-1.5MPa之间，实际注浆压力还需要充分根据现场测试来明确。同时基于“封闭岩面，稳定塌体”工作原则，施工人员还需要对隧道冒顶塌方的后方洞径位置使用长锚杆手段来对进行支护加固，避免塌方范围扩大。除此之外，隧道冒顶塌方阶段的支护参数如下：初次支护采用C25喷射混凝土进行岩面封闭，然后架设I18工字钢的型钢拱架，并将其之间距离合理控制在50cm左右，采用ф 22钢筋按间距500mm在型钢拱架内外两侧进行焊接连接，确保拱架的整体稳定性，在进行C25喷射混凝土封闭成环，保证其初次支护能与围岩有着紧密结合，并且还要做好初次支护的锁脚工作，在隧道边墙拱架脚部位置设置ф36钢焊管，长度不小于100cm。

第三，二次衬砌计算。施工人员需要选择隧道结构内松散程度最厚的K11+173阶段展开准确计算，基于原设计洞身二次衬砌30cm厚度C40混凝土可以了解到，为充分保证隧道行驶的安全性，需要二次衬砌增加为35cm厚度的C40混凝土，而结构主筋则按ф25＠150mm布置。同时隧道和围岩之间的关系可用弹簧对其进行模拟，通过“荷载-结构法”展开计算，二次衬砌需要承受全部荷载计算，安全系数达到 K=2。通过相关计算检验可以充分明确该隧道冒顶塌方的具体位置和裂缝大小等数据，从而基于此来及时制定合理有效的应对措施，保证其使用功能和承载力都能最大限度提高。

三、监控测量

基于浅埋暗挖原理的隧道冒顶塌方，需增加监控测量的频次及密度，故在初次支护的 K11+173-K1+178范围内进行加密监测，原设计拱顶沉降点和周边收敛点按20m一道进行布置，现按10m一道进行布置，以便保证现场及时掌握隧道结构的变形情况。

结束语：

总而言之，现阶段隧道工程由于受到地质条件因素和施工单位违规操作等不良行为等影响，导致隧道频频出现冒顶塌方现象，需要充分引起相关施工单位的关注和重视，根据上文案例可以了解到，对于较松散土质结构的隧道塌方来说，需要严格基于浅埋暗挖施工原理，及时采取相应的分段开挖与支护加固措施，充分掌握冒顶塌方的相关参数，合理应用前进式分段注浆的小导管注浆手段。尤其需要注意的一点便是在隧道冒顶塌方出现之后，围岩也具备一定程度稳定性，因而要在最短时间范围内制定完善的应用解决方案来对塌方起到控制作用，从而便于取得塌方治理的最佳应用成效。

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