公路交通技术2009年10月第5期TechnologyofHighwayandTransportOc.t2009No.5基金项目:西部交通建设科技项目(200731879980)收稿日期:2009-04-02作者简介:彭爱红(1973-),男,江西省南昌市人,本科,工程师.梅沙隧道洞口塌方原因分析及治理彭爱红1,王琛2,俞文生3(1.江西省公路桥梁工程局,南昌330009;2.同济大学土木工程学院地下建筑与工程系,上海200092;3.江西省交通厅武吉高速公路项目部,江西上高336400)摘要:江西武宁至吉安段(简称/武吉0)高速公路梅沙隧道是大庆到广州高速公路的重要工程。隧道在进口段K163+420处发生塌方。结合现场监测资料,对洞口塌方原因进行分析研究,针对不同的塌方原因,采取明洞开挖、边坡护理、地基加固等治理措施,并对治理效果进行监测。关键词:公路隧道;洞口塌方;原因;治理文章编号:1009-6477(2009)05-0111-04中图分类号:U459.2文献标识码:BAnalysisofCausesofLandslideatMeishaTunnelPortalandTreatmentPENGAihong1,WANGChen2,YUWensheng3在隧道建设中,塌方是最常见也是最严重的危害。一旦塌方发生,不仅延误工期、大幅度地提高工程费用,而且也会危及施工、技术人员的生命安全,还会造成工程质量隐患,给维修养护工作带来极大困难,甚至使隧道无法正常使用。所以对塌方的研究已成为隧道界长期关注的焦点[1-3]。而作为塌方发生最集中的隧道进出口段,也就成为了研究焦点中的焦点。目前,对于塌方原因以及处理方案的研究已经开展较多[4-7],但由于受工程监测发展滞后及现场工程数据获取困难等因素的制约,塌方原因分析都难以与工程监测数据结合,塌方处理的效果也难以得到监测[8-10]。本文以武吉高速公路梅沙隧道典型洞口塌方事故为背景,结合现场地质条件及现场监测数据,对塌方原因进行全面分析研究,提出了具有针对性的塌方治理措施,并对塌方处理效果进行监测,力求为以后的塌方处理提供科学依据。1工程概况梅沙隧道位于上高县南港镇梅沙村,起止桩号为K163+360~163+572。设计长度212m,设计路面标高86.073(进口)~85.25(出口)m。隧道区属构造剥蚀和构造溶蚀地貌,横穿一近东西向山梁,地势较陡,平均自然坡角约30b,相对高差80m。地表植被发育,主要为灌木丛和庄稼。进口采用削竹式洞门形式,出口采用端墙洞门形式。隧道构造上位于蒙山背斜的北翼,地层单向南倾,产状190b~210b,夹角35b~55b。该隧道出口发育一正断层,该断层发育于三叠系地层内,总体向北倾,倾角40b~60b,下盘灰岩上冲而重复出现。2塌方状况与原因分析2.1塌方状况2007年9月8日,当掌子面开挖至K163+420,约进洞60m时,洞口周边开始大面积变形,周围土体出现多条裂缝,裂缝宽度最大至50cm,并最终导致土体失稳,土体整体下滑,隧道初期支护承担荷载超过设计值。由于支护内钢筋屈服,混凝土脱落,最终导致隧道全面塌方,见图1。2.2塌方原因分析2.2.1塌方不利因素导致本次塌方的不利因素有:进口段岩层薄弱,上部土体厚度不够,无法形成应力拱,多次发生小塌方造成土体松散,加之连日降水,使进口段形成塌方极易发生带。需要特别指出的是,之前发生的多次小塌方造成了岩层错位、离散,岩性强度降低,破碎加大,极大地影响了后续的塌方治理及施工。同时,回填土体与原土体的差异性,造成它们之间存在薄弱带,促进了裂缝的产生和发育,见图1。从图中可以明显看图1塌方处工程概况出,处理过的土体与原土体之间的结合带是裂缝产生的多发处,因此在洞口施工中遵循/谨慎进洞0十分必要。2.2.2原因分析在梅沙隧道塌方处共埋设了6个位移监测点(图2),并监测到塌方前的位移沉降状况(图3)。从图3中可以看出:1)3月6日之前,各点的沉降量虽有波动但变化不大,沉降量u都在20mm以内。2)3月6日之后,P2、P3、P6这3个测点的位移变化十分明显,沉降量u明显增加,最高超过了100mm。3)3月6日之后,P2、P3、P6的沉降呈加速趋势,没有平缓的迹象(表1)。图2位移监测点布置从以上数据可以看出:1)曲线大体可分为3个阶段。第1阶段为平图3梅沙隧道进口边坡塌方处地表下沉曲线稳阶段,从1月6日)2月6日,曲线成水平状,基本无沉降,即u=0,du/dt=0,d2u/dt2=0。第2阶段为沉降阶段,从2月6日)3月6日,曲线先经过一个下降阶段,然后又进入一个平稳阶段,曲线成下凹状,此时u>0,du/dt>0,说明由于隧道的掘进...
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