摘要：在隧道中運用礦山法施工時由于受外界條件影響和施工不當(dāng)，難免會出現(xiàn)發(fā)性落拱現(xiàn)象。本文結(jié)合某地鐵區(qū)間隧道某段出現(xiàn)突發(fā)性塌方采取的緊急處理措施，介紹了地鐵礦山法施工突發(fā)性落拱處理的一般措施，并提出了預(yù)防的方法，以供同行業(yè)處理一些與此相關(guān)問題時參考。

　　關(guān)鍵詞：地鐵礦山法,突發(fā)落拱,處理

　　1.工程概述

　　某隧道為雙向六車道，全長6005m。該隧道場區(qū)以節(jié)理裂隙密集帶為主，隧道進(jìn)出口位于山坡，山坡坡度約10—15度。出口段洞身圍巖主要為殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化凝灰熔巖，厚度約為15m。此隧道采用地鐵礦山法施工，*年 *月 *日，該隧道左洞出口段 Z K13 +500 (離洞口115m )處頂部在正常爆破后，在開挖輪廓線的拱頂出現(xiàn)開裂、掉塊、小面積塌陷，在后續(xù)施工中，掌子面塌方體才相對穩(wěn)定。*月 *日晚因降大雨，左洞原塌方部巖體受地表水浸泡及沖洗粘聚力和巖體摩擦系數(shù)急劇減小造成巖體下塌，致使坍洞擴(kuò)大;形成環(huán)向11m，縱 向8 m，深約12m 的大型塌洞。上部覆蓋山體表面也下沉，形成26m的通天塌方。

　　2.突發(fā)性落拱處理原因分析

　　塌方段地質(zhì)條件差，圍巖極為破碎，開挖后隧道初期支護(hù)的拱頂沉降及周邊收斂持續(xù)較高，在變形過程中圍巖松動圈不斷擴(kuò)大，初期支護(hù)無法承受擴(kuò)大后松動圈范圍內(nèi)松散巖體自身的壓力，隧道初支噴射混凝土從局部受壓變形到大面積開裂、剝落、掉塊，噴射混凝土與鋼支撐剝離，工字鋼折彎變形、失穩(wěn)，最終導(dǎo)致塌方。*月 *日晚因降大雨，掌子面出現(xiàn)大量涌水，水量約100m3/h，塌方體處伴有大量涌水出現(xiàn)，也是引發(fā)坍塌的主要原因之一。

　　3.突發(fā)性落拱處理

　　本隧道左洞塌方的里程樁號為ZK13+500，底部中心點標(biāo)高為115.699,地表塌方標(biāo)高為141.77，塌落高度26 m ，塌落區(qū)距離洞門 115m，經(jīng)業(yè)主、 設(shè)計單位 、 監(jiān)理 、 施 工單位代表 共同討論確定.采用以下施工處理方案：

　　(1)詳細(xì)勘探塌方空腔的高度和摸清塌方體的情況，在樁號為 ZZK13+500處向塌方空腔上方打入三根φ108mm鋼花管(鋼管應(yīng)深入到塌腔體內(nèi)適當(dāng)位置)，作為泵送混凝土和排水管作用，使地下水能順暢排出洞外。

　　(2)在洞內(nèi)塌方體表面噴一層20cm厚的C25早強(qiáng)混凝土并掛網(wǎng)將塌方體封閉，且根據(jù)具體情況在塌方體上設(shè)置平孔排水，以持洞內(nèi)塌方體穩(wěn)定。

　　(3)在塌方體表面打入φ50mm小導(dǎo)管，梅花形布設(shè)，間距為8 0x80m,導(dǎo)管長為6m，注C30水泥漿以固結(jié)塌方體。然后對塌腔部分進(jìn)行泵送C20混凝土回填使洞內(nèi)空隙回填密實。

　　(4)對塌方體后方已施工好的有變形的初期支護(hù)進(jìn)行加固，采用徑向小導(dǎo)管注漿補(bǔ)強(qiáng)，小導(dǎo)管長6m、間距80x80mm。若初期支護(hù)變形大于5cm應(yīng)采取逐榀置換鋼支撐，置換前先采用徑向小導(dǎo)管注漿，待小導(dǎo)管注漿達(dá)到強(qiáng)度后方可進(jìn)行置換，置換后，必須保證初支及二襯達(dá)到原設(shè)計厚度。

　　(5)為加固補(bǔ)強(qiáng)塌方影響段圍巖，在塌方影響段洞內(nèi)施作φ8 9 x 6mm長12m超前注漿鋼花管以及φ5 0 x 5mm長6 m超前小導(dǎo)管，其環(huán)向、縱向間距詳見塌方段處理設(shè)計圖。當(dāng)超前支護(hù)達(dá)到強(qiáng)度后，方可對塌方段進(jìn)行開挖。

　　(6)對塌方處掘進(jìn)，應(yīng)采取短進(jìn)尺強(qiáng)支護(hù)形式(挖一榀鋼支撐間距立即設(shè)置一榀鋼支撐并噴射混凝土至設(shè)計厚度使之形成強(qiáng)度)，并加強(qiáng)對初期支護(hù)監(jiān)控量測。

　　(7)強(qiáng)化塌方段落的支護(hù)結(jié)構(gòu)，塌方影響段二次襯砌支護(hù)采用ZD K—1加強(qiáng)型(初支主要采I22工字鋼，間5Oc m一榀，二襯采用C30雙層φ25鋼筋混凝土，主筋間距20cm)，二襯施工前要對初支內(nèi)腔進(jìn)行測量，以判斷初支內(nèi)輪廓是否侵入二襯。

　　(8)注漿材料、壓力及配合比：為了保證水泥漿液在土體中一定范圍內(nèi)擴(kuò)散，施工時注漿量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳注漿效果。

　　(9)注漿順序：注漿時先拱墻，后拱部，并采取隔孔注漿方式。

　　(10)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力逐步升高，達(dá)到設(shè)計終壓( 2.O M P a)并繼續(xù)注漿15min以上。進(jìn)漿量，一般為20—30 L / m i n 以下。按上述施工工序和步驟循環(huán)，即完成整個塌洞的初期支護(hù)處理。與此同時還對塌洞前后區(qū)段實施加強(qiáng)性支護(hù)，加強(qiáng)段長度為8 m，這樣就大大增加了儲備安全系數(shù)。

　　4.地鐵礦山法施工突發(fā)性落拱一般處理措施

　　就此工程案例來看，突發(fā)性落拱的處理一定要及時否則就會影響工程的的繼續(xù)實施，甚至造成安全事故。為了能夠迅速及時的的做好突發(fā)性事件的處理，在這里介紹落拱突發(fā)時處理的一般措施。

　　隧道發(fā)生塌方，應(yīng)及時迅速處理，不得隨意拖延時間。處理前，必須仔細(xì)觀察塌方的范圍、形狀、數(shù)量大小及坍體的地質(zhì)狀況、地下水的分布、活動情況等，分析塌方發(fā)生的原因，研究制定處理方案。

　　隧道塌方應(yīng)根據(jù)發(fā)生的部位、規(guī)模及地質(zhì)條件、采取“治塌先治水、治塌先加強(qiáng)”的原則，采取噴錨支護(hù)、注漿、管棚、加強(qiáng)二次襯砌、設(shè)置護(hù)拱等技術(shù)措施，不失時機(jī)、不留隱患地進(jìn)行處理。

　　4.1隧道洞口坍方處理

　　4.1.1對中小型坍方，應(yīng)將坍體自上而下全部清除，根據(jù)坍方清除后的坡面情況，決定是否采用刷坡卸載的方法，同時對仰坡面自上而下進(jìn)行噴錨網(wǎng)加固。其支護(hù)參數(shù)為：

　　噴射混凝土厚度：8~15cm ;

　　錨桿：φ22mm ，長 3~5m ;間距 1m*1m~1.5m*1.5m ;

　　鋼筋網(wǎng)：φ6mm~φ12mm ;網(wǎng)格間距 15cm*15cm~25cm*25cm 。

　　4.1.2對于大型或特大型坍方，不必全部清除坍體，可采取挖臺階的形式清除一部分，然后進(jìn)行噴錨網(wǎng)加固，并在仰坡上的適當(dāng)位置設(shè)置漿砌片石擋墻作防護(hù)。

　　4.1.3當(dāng)坍方是因為洞口附近的山體滑動引起的，且坍方發(fā)生后，滑動體尚未穩(wěn)定，此時必須先加固滑動體，然后再處理坍方。目前加固滑動體的技術(shù)措施主要有三種：

　　①采用長錨桿，長度須超過滑動面，一般為 8~20m ，并嚴(yán)格進(jìn)行注漿。

　　②采用預(yù)應(yīng)力錨索，其長度也必須穿過滑動面，一般為 12~40m，并嚴(yán)格進(jìn)行注漿。

　　③采用抗滑樁進(jìn)行加固，其長度仍必須穿過滑動面，其斷面大小一般為 2m*2m~4m*4m。

　　4.1.4仰坡加固完成后，對于洞口段已露空洞身時，可采用暗洞明做或改為明洞襯砌，拱圈上部回填土石或漿砌片石。

　　4.1.5根據(jù)仰坡坍方的規(guī)模及處理后的穩(wěn)定情況，對洞內(nèi)二次襯砌進(jìn)行適當(dāng)加強(qiáng)，如增大襯砌厚度或采用鋼筋混凝土、鋼架混凝土襯砌等

　　4.2土質(zhì)類塌方處理

　　土質(zhì)類塌方，除了開挖面附近，因地質(zhì)或水文原因引起的局部坍塌外，一般規(guī)模較大，為大型或特大型塌方。土質(zhì)隧道在開挖后，圍巖的穩(wěn)定主要靠土粒間的摩擦力維持，其自然坍塌的高度，達(dá)40～50m，按隧道寬度為10m，坍塌縱向長度也按10m考慮，其塌方數(shù)量即可達(dá)到5000～8000m3,引起這類塌方的主要原因：一是初期支護(hù)的強(qiáng)度不夠;圍巖的周邊收斂變形過大;二次襯砌未及時施做，使圍巖暴露時間過長。

　　土質(zhì)類塌方的處理，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)類塌方的特點，施工時考慮幾個不同的事項：

　　①注漿，一般不采用滲透注漿，因效果不理想，而采用超細(xì)水泥的劈裂注漿。

　　② 管棚的鉆孔，因成孔較困難，故大多數(shù)情況下，應(yīng)采用跟管鉆機(jī)鉆孔。

　　③開挖，應(yīng)采用小斷面開挖，如注漿效果不理想時，可考慮增設(shè)臨時預(yù)應(yīng)力仰拱的技術(shù)。發(fā)生塌方的地段，一般情況下，其地質(zhì)狀態(tài)較差，故其開挖及支護(hù)應(yīng)按照軟弱圍巖的開挖及支護(hù)要求進(jìn)行，即嚴(yán)格遵守“短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)”的原則。

　　④支護(hù)，初期支護(hù)及時進(jìn)行，并保證其強(qiáng)度和剛度，防止第二次塌方的發(fā)生，并及時施作二次襯砌。

　　4.3巖石類塌方處理

　　對于巖石類塌方中，如果巖石本身的強(qiáng)度高，呈均勻的碎石狀，黏土及沙石含量較少，則采用塌體注漿加固后，其強(qiáng)度及整體性大大提高，此時的塌體穩(wěn)定性相當(dāng)于Ⅲ～Ⅳ級圍巖條件。因此在這樣的條件下，可采用全斷面開挖，但進(jìn)尺一般不超過2m，其初級支護(hù)及二次襯砌的施工可比照Ⅲ～Ⅳ圍巖的要求進(jìn)行。

　　5.地鐵礦山法施工突發(fā)性落拱的預(yù)防

　　5.1對于突發(fā)性落拱的預(yù)防首先要對隧道地質(zhì)狀況了解并掌握施工過程中的動態(tài)變化。而要想準(zhǔn)確地了解隧道的詳細(xì)地質(zhì)情況，可以通過隧道施工地質(zhì)技術(shù)，采取儀器探測法、地面地質(zhì)調(diào)查法和斷層參數(shù)預(yù)測法等科學(xué)手段，對圍巖進(jìn)行長期、短期或臨近地質(zhì)預(yù)報，為隧道采取正確的施工方法提供可靠的依據(jù)。同時，上述這些方法還可以對不良地質(zhì)地段進(jìn)行監(jiān)測、判斷，主要包括對隧道內(nèi)斷層破碎帶、不穩(wěn)定滑塌體和巖體、巖溶陷落柱的識別，影響塌方地質(zhì)因素分析和塌方可能性判斷，包括塌方前兆及時準(zhǔn)確辯認(rèn)。

　　5.2光面爆破時，應(yīng)認(rèn)真觀察圍巖的變化情況，對爆破設(shè)計不斷的進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，及時調(diào)整炮眼間距、數(shù)量、長度、裝藥量和每循環(huán)進(jìn)尺，真正做到石變我變，以減弱爆破對圍巖的擾動，同時避免因欠挖而帶來的二次擾動，為下一步的支護(hù)創(chuàng)造良好的條件在施工過程中注重施工的質(zhì)量控制。同時做好超前支護(hù)、管棚技術(shù)施工的質(zhì)量控制。

　　5.3遇到松散破碎地層時，隧道施工應(yīng)采用分部開挖的施工方法。單線隧道宜采用上導(dǎo)坑先拱后墻進(jìn)行開挖，起拱線以上用上導(dǎo)坑及分部擴(kuò)大、環(huán)形開挖預(yù)留核心土等方法進(jìn)行開挖支護(hù)，起拱線以下用拉中槽、跳槽開挖馬口的方法開挖支護(hù)邊墻;雙線隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑先墻后拱法進(jìn)行施工。在分部開挖過程中，應(yīng)嚴(yán)格貫徹“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)”的原則;采用分部開挖法時，其下部開挖宜左右兩側(cè)交替進(jìn)行。襯砌應(yīng)緊跟開挖面，襯砌斷面應(yīng)盡早封閉。

　　5.4在施工過程中，隨時觀察和量測現(xiàn)場工程地質(zhì)變化情況及圍巖收斂變形情況，及時預(yù)報圍巖穩(wěn)定狀況，當(dāng)圍巖收斂出現(xiàn)異常，或出現(xiàn)其他塌方征兆時，應(yīng)立即采取有效措施進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)或襯砌。圍巖位移量測一般采用五點量測法，即拱頂、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)邊墻中部，量測頻率一定要按照規(guī)范要求進(jìn)行，安排專人進(jìn)行操作，對量測數(shù)據(jù)要抓緊進(jìn)行處理，確保其準(zhǔn)確、及時、可靠。

　　結(jié)論：在采用地鐵礦山法施工時出現(xiàn)突發(fā)性落拱，應(yīng)及時迅速處理，不得隨意拖延時間。處理前，必須仔細(xì)觀察塌方的范圍、形狀、數(shù)量大小及坍體的地質(zhì)狀況、地下水的分布、活動情況等，分析塌方發(fā)生的原因，研究制定處理方案。要做好預(yù)防工作，一定要在地質(zhì)資料詳實的基礎(chǔ)上科學(xué)分析，并進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報來指導(dǎo)施工。

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