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【摘 要】 在隧道工程的建设施工过程中，由于其特殊的地理环境与复杂的地质条件，使得隧道经常会出现坍塌冒顶突泥等地质灾害，这种情况严重威胁着隧道的工程质量、工程进度及人们的生命财产安全。本文以务川隧道为依托，探讨大断面隧道坍塌冒顶突泥处治及预防措施。
【关键词】 隧道坍塌；冒顶突泥；处理措施；技术方法；预防措施
前言：
随着我国公路交通事业的蓬勃发展，隧道建设规模与数量与日俱增，特别对于贵州所处的地理环境，隧道占的比例非常高，喀斯特地貌特征加大了隧道施工难度。岩溶、断裂破碎带岩体自身承載能力低、整体稳定性差，加之地下水在此富集，隧道穿越此区域易发生涌水、突泥、塌方等地质灾害，严重威胁施工安全，影响施工进度，如果处治不当，严重影响隧道施工质量及以后的运营安全，正确处治与预防就显得尤为紧迫与重要。
1 隧道的基本概况
务川隧道位于贵州省务川至正安高速公路第WZTJ1合同段境内，该隧道为单洞三车道隧道，最大开挖面积可达147.6m2，施工难度较大。隧道起讫桩号为：JK0+940～JK1+935，长995m，最大埋深约107m。隧道地质条件复杂，隧道区上覆第四系残坡积层含粉质粘土，基岩为二叠系下统栖霞组、茅口组灰岩、上统吴家坪组、长兴组灰岩，局部夹薄层泥岩；三叠系下统夜郎组灰岩夹泥岩、泥岩夹灰岩、下统茅草铺组灰岩。隧道围岩级别主要为Ⅴ、Ⅳ级，隧道中部160m为Ⅲ级围岩。隧道贯穿脊状山体，地势起伏较小，隧道区附近海拔600～843m，相对高差243m；隧道通过段地面高程为616～745m之间，相对高差129m。隧道轴线所过地表大部见基岩裸露。地貌类型属构造侵蚀-溶蚀型低山地貌。
2 隧道坍塌冒顶突泥现场施工情况
2013年11月9日，务川隧道掌子面开挖至JK1+138.4后，出现7～9m的泥槽，于当日14：12发生坍塌突泥，同时地表出现了塌陷。洞内突泥长度48.4m，坍塌突出体为粉质粘土，局部含块、碎石，可塑状，基本全充填隧道上导坑内。地表塌陷纵向长度34m，横向宽度约27m，最深处约20m，塌陷面积约为650m2，进综合推算，隧道内突泥方量约为4500m3。塌陷区为粉质粘土，其内有4m基岩出露，其余未见基岩出露，塌陷区周围及大桩号延伸方向覆盖层较厚，场塌陷区边缘四周出现裂缝。
3 隧道坍塌冒顶突泥形成的原因分析
因隧道位于可溶岩碳酸盐岩地区，此次隧道突泥区下伏基岩二叠系下统栖霞组、茅口组（P1q+m）灰岩，局部夹薄层泥岩。其岩体较破碎，地表溶沟、溶槽较发育。隧道掘进至JK1+138.4时，开挖掌子面出现宽6～9m的泥槽，由于溶沟、溶槽底部被掏空，形成临空面，其内充填的粉质粘土在重力作用下发生瞬间突泥。同时地表出现塌陷，塌陷区四周出现裂缝，覆盖层稳定性欠佳，塌陷区边缘有向四周扩大趋势。
4 隧道坍塌冒顶突泥的有效处理措施
务川隧道坍塌冒顶突泥处置纵断面图
针对已揭露的地质情况，结合地勘资料，本次坍塌冒顶突泥处治采取“地表处治+洞内大管棚”方案。
（1）对塌坑务川侧以l：0.75坡率进行清表，开挖采用锚网喷防护，喷C20砼厚10cm，设置φ6.5钢筋网（间距20×20cm）及φ42×4mm钢花管（L=6.Om，间距120×120cm，梅花形布置）进行防护；
（2）塌坑正安侧外部以1%的纵坡沿隧道轴线方向开挖，与地面线顺接；塌坑底部以l%的纵坡沿隧道轴线方向进行回填，与塌坑正安侧顺接；塌坑务川侧清表坡脚与塌坑底部回填之间以1：1.25坡率回填顺接。塌坑底部开挖、回填后采用20cm厚C20砼进行封闭；
（3）塌坑底部沿隧道轴线方向设置纵坡l%的地表排水沟，以引排地表水，防止地表水下渗。塌坑回填时设置0.3%的横坡向地表排水沟汇水；
（4）洞内施工之前，先从地表塌坑位置，沿着隧道轴线方向，从掌子面往进口方向先竖向施作3排φ108×6mm钢花管（平均长度60m），钢花管底部深入到隧道拱底标高位置，钢花管注浆孔开口段为从拱底至拱顶以上10m，充分注浆固结涌泥位置开挖面弃土体，以防在清理洞内泥土过程中发生二次涌泥，确保施工安全；
（5）从洞口往洞内逐步清除坍塌突泥，清方至JK1+130位置（距掌子面8m）暂停，喷射20cm厚C20喷射混凝土封闭掌子面，并用φ42×4mm钢花管注浆加固前方土体（间距100×100cm，梅花形布置），以保证扩挖管棚室及导向墙施工安全；
（6）在洞内JK1+124～JK1+130已施工的S-Ⅳb支护段扩挖管棚工作室，在洞内打设φ108×6mm长管棚47根，环向间距40cm，仰角1～3°；
（7）待管棚施工完毕并充分注浆固结前方坍塌体后，再按S-Ⅴt支护施工JK1+130～JK1+160段，按S-Ⅴ支护施工JK1+160～JK1+220段，待初期支护施工完毕后，及时跟进二衬衬砌，保证坍塌段落初支及二衬及时封闭成环，共同受力确保施工安全。（见下图）
5 施工时的注意事项
（1）由于坍塌突泥规模较大，处治难度较大，施工前应制定专项施工组织方案，施工中应加强安全管理与施工控制，设立专职安全员，保证施工安全；
（2）地表塌坑务川侧进行清方施工时，施工便道需进行交通管制，待清方边坡防护稳定后方可恢复交通，为确保隧道洞内突泥处治施工安全，洞内处治需在地表塌坑及注浆处治完成后再进行清方；
（3）洞内涌泥为可塑状含碎石粉质黏土，清理过程中应注意人员及设备安全，由于涌泥段较长，清理过程中应注意涌泥段支护结构的破损情况，若发现支护结构破损，应及时与各方联系进行处理；
（4）施工过程中应密切注意洞内情况，防止二次涌泥，若有二次涌泥迹象，应立即停止清理工作，并及时撤出人员及机械，确保施工安全； （5）现场施工情况和设计图不吻合时，应及时和有关单位联系，调整相应设计；
（6）隧道开挖严格控制爆破药量，以防大规模爆破震动加剧坍塌突泥段附近隧道围岩失稳；
（7）该隧道穿越灰岩，岩溶发育，施工过程中应加强超前地質预报及监控量测工作，对溶洞、溶槽进行及时预报，并根据预报情况采取对应的处治措施。
6 隧道坍塌冒顶突泥的预防措施
截止目前，因种种原因，无法准确预控隧道突泥、坍塌等地质灾害，但常用的预防措施有按地质施工同时优化设计、严格按照支护参数进行施工、操作人员实际经验、超前地质预报及围岩监控量测等。
（1）防止涌水与突泥可采用的办法如超前地质预报、超前探孔、注浆封堵或引排水、溶洞揭露后相应地段加强支护及衬砌，人员及设备在涌水、突泥前及时撤离到安全地段。
（2）防止冒顶塌方可制定严密的施工方案，严格按设计和规范施工定期进行防坍塌安全检查，要着重检查洞口段是否有开裂变形情况，边、仰坡是否有开裂变形、危石或滑塌现象，交叉口、断层处、破碎带、浅埋段、溶洞支护段及其它围岩软弱地段是否有裂纹变形现象，要把围岩松动、不密贴、掉碴、流泥流沙、明显的裂隙变化、水系变化、初支有明显的可见喷射混凝土开裂、掉块、锚杆的松弛或锚杆垫板的压紧或变形、钢支撑的扭曲变形，都可作为隧道围岩与支护稳定性的危险信息。如果这些迹象变化速度快而明显可作为坍塌的前兆来研究施工安全对策，同时注意地质观察、预报。不良地质地段要“短进尺，多循环，弱爆破、超前支护、加强支护”，同时做好围岩变形量测。
7 结束语
隧道坍塌冒顶突泥地质灾害严重影响了施工进度、质量以及人们的生命财产安全，隧道技术人员需要对隧道坍塌冒顶突泥产生的机理进行研究，找出正确的处治方法和合理的预防措施，为隧道安全、快速、经济施工及安全运营提供有力的保障。
参考文献：
[1]贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司.贵州省务川至正安高速公路务川隧道两阶段施工图设计.2013
[2]贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司.贵州省务川至正安高速公路务川隧道两阶段施工图变更设计.2014
[3]贵州省务川至正安高速公路务川隧道专项施工方案.2013
[4]祁卫华.突泥涌砂造成隧道冒顶塌方的处理[J].铁道建筑.2013.9
[5]张民庆.铁路隧道不良地质突水突泥治理技术与工程应用[J].铁道工程学报.2013.9
[6]中华人民共和国行业标准.公路隧道施工技术规范（JTG F60—2009），人民交通出版社.
【关键词】 隧道坍塌；冒顶突泥；处理措施；技术方法；预防措施
前言：
随着我国公路交通事业的蓬勃发展，隧道建设规模与数量与日俱增，特别对于贵州所处的地理环境，隧道占的比例非常高，喀斯特地貌特征加大了隧道施工难度。岩溶、断裂破碎带岩体自身承載能力低、整体稳定性差，加之地下水在此富集，隧道穿越此区域易发生涌水、突泥、塌方等地质灾害，严重威胁施工安全，影响施工进度，如果处治不当，严重影响隧道施工质量及以后的运营安全，正确处治与预防就显得尤为紧迫与重要。
1 隧道的基本概况
务川隧道位于贵州省务川至正安高速公路第WZTJ1合同段境内，该隧道为单洞三车道隧道，最大开挖面积可达147.6m2，施工难度较大。隧道起讫桩号为：JK0+940～JK1+935，长995m，最大埋深约107m。隧道地质条件复杂，隧道区上覆第四系残坡积层含粉质粘土，基岩为二叠系下统栖霞组、茅口组灰岩、上统吴家坪组、长兴组灰岩，局部夹薄层泥岩；三叠系下统夜郎组灰岩夹泥岩、泥岩夹灰岩、下统茅草铺组灰岩。隧道围岩级别主要为Ⅴ、Ⅳ级，隧道中部160m为Ⅲ级围岩。隧道贯穿脊状山体，地势起伏较小，隧道区附近海拔600～843m，相对高差243m；隧道通过段地面高程为616～745m之间，相对高差129m。隧道轴线所过地表大部见基岩裸露。地貌类型属构造侵蚀-溶蚀型低山地貌。
2 隧道坍塌冒顶突泥现场施工情况
2013年11月9日，务川隧道掌子面开挖至JK1+138.4后，出现7～9m的泥槽，于当日14：12发生坍塌突泥，同时地表出现了塌陷。洞内突泥长度48.4m，坍塌突出体为粉质粘土，局部含块、碎石，可塑状，基本全充填隧道上导坑内。地表塌陷纵向长度34m，横向宽度约27m，最深处约20m，塌陷面积约为650m2，进综合推算，隧道内突泥方量约为4500m3。塌陷区为粉质粘土，其内有4m基岩出露，其余未见基岩出露，塌陷区周围及大桩号延伸方向覆盖层较厚，场塌陷区边缘四周出现裂缝。
3 隧道坍塌冒顶突泥形成的原因分析
因隧道位于可溶岩碳酸盐岩地区，此次隧道突泥区下伏基岩二叠系下统栖霞组、茅口组（P1q+m）灰岩，局部夹薄层泥岩。其岩体较破碎，地表溶沟、溶槽较发育。隧道掘进至JK1+138.4时，开挖掌子面出现宽6～9m的泥槽，由于溶沟、溶槽底部被掏空，形成临空面，其内充填的粉质粘土在重力作用下发生瞬间突泥。同时地表出现塌陷，塌陷区四周出现裂缝，覆盖层稳定性欠佳，塌陷区边缘有向四周扩大趋势。
4 隧道坍塌冒顶突泥的有效处理措施
务川隧道坍塌冒顶突泥处置纵断面图
针对已揭露的地质情况，结合地勘资料，本次坍塌冒顶突泥处治采取“地表处治+洞内大管棚”方案。
（1）对塌坑务川侧以l：0.75坡率进行清表，开挖采用锚网喷防护，喷C20砼厚10cm，设置φ6.5钢筋网（间距20×20cm）及φ42×4mm钢花管（L=6.Om，间距120×120cm，梅花形布置）进行防护；
（2）塌坑正安侧外部以1%的纵坡沿隧道轴线方向开挖，与地面线顺接；塌坑底部以l%的纵坡沿隧道轴线方向进行回填，与塌坑正安侧顺接；塌坑务川侧清表坡脚与塌坑底部回填之间以1：1.25坡率回填顺接。塌坑底部开挖、回填后采用20cm厚C20砼进行封闭；
（3）塌坑底部沿隧道轴线方向设置纵坡l%的地表排水沟，以引排地表水，防止地表水下渗。塌坑回填时设置0.3%的横坡向地表排水沟汇水；
（4）洞内施工之前，先从地表塌坑位置，沿着隧道轴线方向，从掌子面往进口方向先竖向施作3排φ108×6mm钢花管（平均长度60m），钢花管底部深入到隧道拱底标高位置，钢花管注浆孔开口段为从拱底至拱顶以上10m，充分注浆固结涌泥位置开挖面弃土体，以防在清理洞内泥土过程中发生二次涌泥，确保施工安全；
（5）从洞口往洞内逐步清除坍塌突泥，清方至JK1+130位置（距掌子面8m）暂停，喷射20cm厚C20喷射混凝土封闭掌子面，并用φ42×4mm钢花管注浆加固前方土体（间距100×100cm，梅花形布置），以保证扩挖管棚室及导向墙施工安全；
（6）在洞内JK1+124～JK1+130已施工的S-Ⅳb支护段扩挖管棚工作室，在洞内打设φ108×6mm长管棚47根，环向间距40cm，仰角1～3°；
（7）待管棚施工完毕并充分注浆固结前方坍塌体后，再按S-Ⅴt支护施工JK1+130～JK1+160段，按S-Ⅴ支护施工JK1+160～JK1+220段，待初期支护施工完毕后，及时跟进二衬衬砌，保证坍塌段落初支及二衬及时封闭成环，共同受力确保施工安全。（见下图）
5 施工时的注意事项
（1）由于坍塌突泥规模较大，处治难度较大，施工前应制定专项施工组织方案，施工中应加强安全管理与施工控制，设立专职安全员，保证施工安全；
（2）地表塌坑务川侧进行清方施工时，施工便道需进行交通管制，待清方边坡防护稳定后方可恢复交通，为确保隧道洞内突泥处治施工安全，洞内处治需在地表塌坑及注浆处治完成后再进行清方；
（3）洞内涌泥为可塑状含碎石粉质黏土，清理过程中应注意人员及设备安全，由于涌泥段较长，清理过程中应注意涌泥段支护结构的破损情况，若发现支护结构破损，应及时与各方联系进行处理；
（4）施工过程中应密切注意洞内情况，防止二次涌泥，若有二次涌泥迹象，应立即停止清理工作，并及时撤出人员及机械，确保施工安全； （5）现场施工情况和设计图不吻合时，应及时和有关单位联系，调整相应设计；
（6）隧道开挖严格控制爆破药量，以防大规模爆破震动加剧坍塌突泥段附近隧道围岩失稳；
（7）该隧道穿越灰岩，岩溶发育，施工过程中应加强超前地質预报及监控量测工作，对溶洞、溶槽进行及时预报，并根据预报情况采取对应的处治措施。
6 隧道坍塌冒顶突泥的预防措施
截止目前，因种种原因，无法准确预控隧道突泥、坍塌等地质灾害，但常用的预防措施有按地质施工同时优化设计、严格按照支护参数进行施工、操作人员实际经验、超前地质预报及围岩监控量测等。
（1）防止涌水与突泥可采用的办法如超前地质预报、超前探孔、注浆封堵或引排水、溶洞揭露后相应地段加强支护及衬砌，人员及设备在涌水、突泥前及时撤离到安全地段。
（2）防止冒顶塌方可制定严密的施工方案，严格按设计和规范施工定期进行防坍塌安全检查，要着重检查洞口段是否有开裂变形情况，边、仰坡是否有开裂变形、危石或滑塌现象，交叉口、断层处、破碎带、浅埋段、溶洞支护段及其它围岩软弱地段是否有裂纹变形现象，要把围岩松动、不密贴、掉碴、流泥流沙、明显的裂隙变化、水系变化、初支有明显的可见喷射混凝土开裂、掉块、锚杆的松弛或锚杆垫板的压紧或变形、钢支撑的扭曲变形，都可作为隧道围岩与支护稳定性的危险信息。如果这些迹象变化速度快而明显可作为坍塌的前兆来研究施工安全对策，同时注意地质观察、预报。不良地质地段要“短进尺，多循环，弱爆破、超前支护、加强支护”，同时做好围岩变形量测。
7 结束语
隧道坍塌冒顶突泥地质灾害严重影响了施工进度、质量以及人们的生命财产安全，隧道技术人员需要对隧道坍塌冒顶突泥产生的机理进行研究，找出正确的处治方法和合理的预防措施，为隧道安全、快速、经济施工及安全运营提供有力的保障。
参考文献：
[1]贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司.贵州省务川至正安高速公路务川隧道两阶段施工图设计.2013
[2]贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司.贵州省务川至正安高速公路务川隧道两阶段施工图变更设计.2014
[3]贵州省务川至正安高速公路务川隧道专项施工方案.2013
[4]祁卫华.突泥涌砂造成隧道冒顶塌方的处理[J].铁道建筑.2013.9
[5]张民庆.铁路隧道不良地质突水突泥治理技术与工程应用[J].铁道工程学报.2013.9
[6]中华人民共和国行业标准.公路隧道施工技术规范（JTG F60—2009），人民交通出版社.