隧道塌方拱顶塌腔体注浆换拱案例

    一、案例背景

　　某隧道DK202+369-369.6段开挖完成准备支护时，拱顶发生小面积塌方，塌腔深度2米左右，塌口范围约3m2。立即停止了支护作业，对其进行喷砼封闭是，突然拱顶塌下多块大石（最大直径1.5米），砸坏两榀拱架（6米长）及换拱台架，塌腔进一步扩大，塌腔范围长6米宽6深8米左右，喷射砼封闭无效，并且拱顶一直不断在掉块，塌腔范围有蔓延趋势。

　　二、事故原因分析

　　通过一年来的施工经验，分析出标段内隧道地质条件复杂。主要表现为：开挖后围岩变形大，围岩自稳能力差，产生大的突变，初期支护出现不同程度的开裂、掉快，钢架扭曲变形严重，甚至出现二衬施工后开裂现象等。

　　1、该隧道普遍存在软弱围岩、节理发育、地质变化无常、地质病害多、粘结力差、注浆效果不理想、部分隧道工点裂隙水较为发育，常常因排水不畅造成洞内积水，影响施工进度，对工程质量、安全、投资等目标也造成严重影响。

　　2、在施工中，对软弱围岩的认识不够，重视程度不够，没有严格遵循“短进尺、弱爆破、早成环、强支护”的原则。尤其是施工过程中存在一次性开挖进尺过长，初期支护喷层厚度不够，初期支护背后注浆效果不理想；钢架安装存在垂直度偏差大，钢架与钢架之间的连接不密贴，下台阶落底不及时，钢架底脚未垫实造成钢架悬空不持力现象，超前预支护不到位现象等。

　　三、处理措施：

　　1、目前隧道遇到的软弱围岩高地应力，仍然存在变形较大，拆换支护的情况，甚至出现局部滑塌现场，监理站对前期科研成果转化、围岩塑性区的范围、结构受力分析、控制变形原则和标准作了更进一步的分析，发现围岩及初期支护有较大变形时，现场立即暂停掌子面施工，人员、机械等撤离现场。对塌腔体下进行全断面回填支撑，封闭塌腔口，减缓塌方蔓延，稳定围岩。

　　（1）对塌腔体下台架进行拆除。

　　（2）用弃渣从仰拱顶面回填至拱顶，计划回填渣体上顶面长10米，高10.5米下，底面31米。

　　 2、回填完毕，待塌腔体稳定后，对拱部塌腔体内的松散体进行注浆固结，注浆范围DK202+365-DK202+375段，采用Φ42双层小导管，长4米，环向间距0.4米，搭接1.6米，注1：1水泥浆。

　　3、塌方段塌腔处初支采用双层φ8钢筋网片，钢架采用H175型钢，间距0.6米，6米长系统锚杆，环纵间距1.0*0.8m，梅花型布置；初支上预留注浆管，待初支封闭后以泵送砼对塌腔体内灌注回填，回填厚度2.0m。

　　4、对已重新支护部分加强监控量测，每6小时一次。

　　5、隧道浅埋地段、断裂破碎带和碳质板岩分布段落，应加强支护，避免发生大的变形，并注意渗漏水防治，加强排水措施。加强资料收集，对出现的岩性变化带，断层破碎带等位置，加强超前地质预报，采取短进尺，勤支护，加强排水、衬砌及时跟进 。

　　三、安全注意事项

　　施工期间，应对支护的工作状态进行定期和不定期检查。在回填、注浆及重新支护整个作业过程中，坚持24小时专职安全值班及技术值班。当发现支护变形或损坏时，应立即修整加固，当险情危急时，应将人员撤出危险区并及时上报险情。

　　四、教训总结

　　1、加大支护强度。对于围岩明显不好的地段，施工单位要主动应对，建议型钢拱架由I16提高为H175、H20型钢，同时缩小钢架间距，现场可根据监测结果及地质条件选择。

　　2、提高支护体系整体受力性能。隧道支护体系结构和周边围岩的组合，不仅是钢架、喷射砼等支护结构本身，还包括通过锚杆、小导管注浆等方式加强支护结构与周边围岩的联系，从而使支护结构与围岩形成整体支护体系，抵抗开挖后地层应力作用。主要有钢架间设双层纵向连接筋、双层网片、加长锚杆、初期支护后回填注浆等。

　　3、加强施工过程控制及动态调整。施工单位要从钢架加工、拼装及安设的垂直度，开挖方法的合理性、到初期支护结构封闭的及时性，再到锚、网、喷施工，以及完整的监控量测，应严格控制，有利于变形控制，对于出现的问题也能做到有的放矢、及时处理，从而确保施工安全顺利进行。