李增平

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

下车亭隧洞软岩塌方段地质条件及处理措施

李增平

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

下车亭隧洞由于其洞身地质条件复杂，在施工中出现了塌方，经过采用不清渣对松渣进行封闭等加固措施，解决了软岩塌方处理的难题，取得了较好的效果，确保了隧洞的施工安全及运行安全。

软岩；塌方；开挖；支护；措施

1 工程概况

下车亭隧洞位于河北省涞水县境内，为南水北调中线工程大型建筑物之一，洞身段地质条件复杂，岩性变化较大，岩体风化严重，岩体强度较低，稳定性较差。施工中出现了塌方，处理非常困难，是制约工期及工程安全的主要因素。

2 地质条件

2.1 地形地貌

本区属太行山东麓与华北平原过渡地带的丘陵区，隧洞穿过的西武山为一条走向NW～SE山脉的近末端，山顶高程160.0～170.0m，进出口为坎状梯田，地面高程65.0～70.0m。山体为剥蚀丘陵，山顶基岩裸露，冲沟较为发育，切割深度3～6m，冲沟两侧及沟底基岩出露。

2.2 地层岩性

洞身段开挖揭露的地层主要有3种不同类型。

2.2.1 蓟县系铁岭组（Jxt）

青灰色、灰白色含燧石条带白云岩，中厚层为主，岩石坚硬，节理裂隙发育，特别是出口段受f6断层影响，发育较多的宽大裂隙，且大部被红粘土充填。岩体隐节理发育。岩层走向NW310°～330°，倾向NE，倾角15°～30°，在隧洞洞身出口段出露。

2.2.2 青白口系下马岭组（Qnx）

主要由页岩、砂质页岩组成。页岩呈灰紫色、紫红色，灰黄

色，页片状，岩质软弱。页岩有层间小揉皱，具轻微变质。岩层产状变化较大。本层主要分布在洞身中部。

2.2.3 青白口系长龙山组（Qnc）

主要由石英砂岩、粉砂岩、页岩组成。石英砂岩性脆，单层厚度一般4～40cm，页岩软弱，单层厚度一般5～10cm，风化严重，部分呈泥状。岩层产状变化较大，岩面起伏多变，岩层倾角一般5°～40°。主要出露在隧道进口段洞身部位。

2.3 地质构造

2.3.1 断层

下车亭隧洞揭露的断层较多，塌方主要发生在页岩与含燧石条带白云岩接触的f6断层部位。

f6断层走向NW300°～315°倾SW，倾角50°左右，断层带宽度最大可达5m，断层带内以全强风化状白云岩为主，局部充填方解石脉，角砾岩及糜棱岩，强度极低，手捻成粉末状，灰黄、灰白色，见烘烤痕迹；多为砂状，夹大小不等岩块。上游断层影响带较宽，断层影响带以白云岩为主，夹少量页岩，岩层产状变化较大，岩体破碎，为镶嵌碎裂结构。上盘岩石破碎，强度较低，岩石风化严重，下盘岩层破碎，为红粘土夹碎石，碎石含量约70%，碎石块径3～7cm，岩石风化严重，强度较低。受f6断层影响，右洞在桩号209+370～209+375发生塌方，高8m以上。

2.3.2 节理及裂隙

受f6断层影响，本段岩石节理、裂隙发育，岩石破碎，且规律性较差，隐节理极为发育，特别是页岩风化极为严重。

2.4 水文地质条件

地下水类型主要为基岩裂隙水，埋深较大，洞内未见地下水及明显的渗水，隧洞开挖施工为干场地作业。

3 塌方情况

下车亭隧洞右洞塌方桩号为209+370～209+375。右洞洞室开挖至桩号209+372.6，掌子面为白云岩（Jxt），弱风化，岩层产状NW350°、倾SW、倾角40°，岩石较新鲜完整，层理不明显，局部隐节理发育，且闭合。未发现不良的地质现象，进尺2.5m，钻进中钻孔回水为青灰色，钻进感觉岩石坚硬，无软弱岩体，无钻孔封堵现象、装炸药顺利。当209+370～209+372.6段岩体起爆后上部岩体突然塌落，塌落范围为209+370～209+375。该塌方位置与预测的f6断层出露位置仅差6m，塌方是由于施工单位对本段围岩重视不足所致。塌落体松散物呈1∶1的坡度堆积成锥状，塌方量300m3。塌方的岩石为断层f6下盘构造影响带，岩性为全强风化白云岩（未见页岩）。分析在最后一次爆破后上部好的岩体较薄，为一薄层硬壳，下部岩体爆破后，该硬壳不能抵抗上部围岩的压力而出现塌方。

根据塌落的实际方量，推测现洞顶上部定会有相当高度的架空，上部塌落高度可达8m以上。塌方段未见地下水活动，塌落物以碎石土为主，细粒土占1/3以上，块体岩石大小不等，一般块径10～25cm，最大50cm以上，散碎的岩石块体强度较低，大部分手可掰碎，少量岩块坚硬。

根据地质资料分析穿越f6断层，至少还有35～45m的距离，f6断层的上盘为页岩（Qnx），页岩工程地质条件仍然较差，页岩爆破后多呈土夹碎石状，约有1/3～1/2岩体呈土状，因此，穿越f6断层及其影响带必须提前做好加固处理措施。

4 加固处理措施

为保证施工安全和运行期洞室的安全，采用不提前清碴，加强支护进洞处理，并及时进行二次混凝土衬砌的措施。根据塌方段以及前后影响带范围，分三部分进行加固处理。对塌方体及塌方体前的部位进行加强支护处理，对掌子面后采取安全可靠的支护措施进行洞挖、支护。

4.1 加固塌方体前的不稳定体

处理塌方体之前，应先对塌方体前8m洞段进行加固补强。该段增设格栅钢架，间距1m，格栅钢架连接筋为Φ22，间距1m。侧墙起拱线以上增设注浆小导管，小导管施工参数：直径准42、长度6m、排距1.5m、环向间距40cm、倾角30°。

4.2 加固塌方段

根据地质条件的变化，塌方段采用D型衬砌结构（即衬砌型式为锚喷支护加75cm厚的钢筋混凝土衬砌，喷层厚20cm，锚杆长3.5m，间距和排距均为1.0m），采取安全可靠的措施对该段断面进行扩挖。塌方体采用型钢棚架、注浆小导管加固穿过塌方体。该段处理完成后，及时进行二次混凝土衬砌。

（1）塌方处理前，对松碴表面素喷C25混凝土10cm进行封闭。

（2）在起拱线以上安设两排（准42）注浆小导管，使顶拱以上的松碴凝结成拱形体。小导管排距1.5m，环向间距40cm。下排小导管倾角5°，长6m；上排小导管倾角15°～20°，长4m。上、下两排小导管间距20cm，呈梅花型布置。小导管插入钻孔后应外露一定长度，外露部分须焊接在型钢钢架上。

（3）安设热轧普通I18工字钢拱架，间距0.5m。钢拱架间纵向采用I18工字钢联结，环向间距0.5m，使钢架和工字钢之间形成型钢棚架。钢架底部垫设10mm厚钢板。

在每榀钢架两侧起拱线、底部分别布设2根锁脚锚杆，每榀钢架布设8根锚杆。锁脚锚杆采用长2.5m、直径准22的砂浆锚杆，与钢架焊接牢靠。安设钢架后在开挖洞壁两侧布设环向系统锚杆，使系统锚杆焊接在钢架上。拱架安装后采用钢筋网（准8@100×100）、喷射C25混凝土20cm进行覆盖。

（4）对松碴表面封闭和断面扩挖后，安设第一排小导管，待第一排小导管的浆液凝固后，开始进行少量出碴或人工拔碴，进行上半部的钢架安装。出碴应与小导管施工、工字钢拱架下半部安装工作交叉进行，每安装完一排小导管，在浆液凝固4h后安排出碴，出碴在小导管支护范围，且能安装下半部的工字钢拱架。依此循环施工，直至到达塌方掌子面。施工过程中加强现场监控量测，及时预报险情，以便施工中采取可靠安全的防护措施。

4.3 塌方体过后开挖

塌方体处理结束后进入岩体段开挖，由于岩体软弱，在开挖前进行钻探施工，用于指导下一步开挖和支护。洞挖之前，进行注浆小导管（准42、L＝4m）预支护，前5m采用热轧普通I18工字钢钢拱架，两榀钢拱架间距为0.5m，小导管排距为1.5m；后面10m采用格栅钢架，两榀钢拱架间距为1m，小导管排距为2m。小导管外露部分焊接在钢架上。掌子面后洞挖循环进尺在0.5～0.7m之间，锚喷支护必须紧跟开挖工作面。施工过程中做到管超前、短开挖、弱爆破、少扰动、强支护、快封闭、勤量测。

5 结语

下车亭隧洞洞身岩性多样，地质构造发育，特别是f6断层产状平缓，且沿页岩与白云岩接触面发育，造成断层两侧岩体破碎，稳定性差，在施工中出现了严重塌方，本次塌方处理采用不清渣对松渣进行封闭，先加固不稳定体，小导管、钢拱架，边加固、边清渣等一系列工程措施，取得了较好的效果，确保了隧洞的施工安全及运行安全。

［1］闫莫明，徐祯祥，苏自约.岩土锚固技术手册［K］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］工程地质手册（第三版）［K］.北京：中国建筑工业出版社，1992.

［3］河北水利水电勘测设计研究院.南水北调中线京石段应急供水工程（石家庄至北拒马河段）初步设计报告（第五篇工程布置及建筑物第五分册隧洞）[R].2003.

［4］SL279-2002，水工隧洞设计规范［S］.

［5］周应麟，陈秋南.隧洞软弱围岩塌方处理技术［J］.中外公路，2005，25（4）.

Geological Conditions and Treatment Measures in the Soft Rock Collapse Section of the Xiacheting Tunnel

LI Zeng-ping
（Hebei Research Institute of Investigation＆Design of Water Conservancy＆Hydropower，Tianjin 300250，China）

Due to the complexity of the geological conditions of the Xiacheting tunnel，collapse happened in the construction，after using the reinforcement measures of closed the loose residue，and achievimg good results，ensure the safety and operation of the tunnel construction safety.

soft rock；collapse；excavation；support；reinforcement measures

TV544；U452.1+1

B

1672-9900（2012）02-0064-02

2012-02-15

李增平（1966-），男（汉族），河北定州人，高级工程师，主要从事水利水电工程勘察、岩土工程工作，（Tel）022-26154829。