淮南市山南洞山隧道工程质量事故简析

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1、淮南市山南洞山隧道工程质量事故简析淮南市建设工程质量监督站黄涛一、洞山隧道工程概况洞山隧道是淮南市城市总体规划中穿越舜耕山段两条隧道中的其中一条，位于城市二级快速干道——陈洞南路南端。隧道双幅全长1823m（右线910m、左线913m），为左右分离式曲线中隧道，隧道净宽14.5m，行车道净高5.0m，人行道净高2.5m。隧址处于高丘区，位于高丘的边坡及丘顶部位，高丘走向基本为东西向，丘顶浑圆，丘坡较缓，高丘北坡植被较茂密，南坡植被破坏严重；隧址区地质条件复杂，断裂活动强烈，区内共查明断层7条，隧道穿越淮南倒转单斜构造，且节理、裂隙较发育，主要不良地质作用为岩溶和洞口浅埋；隧道围岩经过地质勘

2、探划分为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级三种围岩级别，其中南洞口浅埋段围岩埋深浅，岩石风化强烈，强度较低。该隧道由安徽省公路勘察设计院勘察设计，中铁四局集团第五工程有限公司代建，合肥工大建设监理有限公司监理。合同工期为2006年5月10日至2007年12月10日。二、塌方情况介绍隧道施工从南洞口向北洞口掘进，施工范围均处于浅埋段，自2006年5月10日开工到目前共发生塌方5次，给洞山隧道施工的工程质量和安全造成较大影响，具体塌方情况如下：2006年10月29日，隧道右线左侧导坑YK1+374.3开挖后，由于拱顶土体饱和，含水量大，局部地方泥夹石，围岩稳定性差，开挖后失稳，于7:30分拱顶发生塌方，塌方高度：侧

3、壁拱顶上方约1m高，宽约2m，在采取处理措施过程中，8：40分再次发生塌方，在拱顶形成坍塌穹：穹高度约4m，宽约7m，长约4m，由于该处洞顶覆盖层仅为6m，存在随时冒顶的危险。2006年12月9日18：40左右，右线左导坑YK1+331处刚立完钢拱架，钻机和电焊机就位准备施工超前小导管时，发现有小块土体下落且开挖掌子面有大量水涌出，18：50左右开挖掌子面右侧及一部分核心土发生塌方，在塌方上方有一块3×3m的弧石，次日早晨7：00左右弧石及以上部分土体全部坍塌并发生冒顶。52007年2月5日下午14：06分，左线K1+289处现场钻爆出渣作业刚刚完毕后，顶部有一块约长×宽×高＝4×2×6m

4、的孤石夹着泥土下落，引起洞内掌子面塌方，将该断面已施工完的两榀钢拱架及超前支护小导管砸坏，侧壁导坑封堵，到19：20左右现场塌方冒顶。2007年3月28日晚9:20分隧道左线ZK1+244掌子面出现塌方，落下一较大孤石，孤石大小约为4×4×4m，并冒顶在地表形成陷穴。2007年5月10日下午隧道左线洞内ZK1+169处正在出渣，现场K1+178处出现喷射混凝土开裂和掉块现象，16：44分该段初期支护逐渐整体塌陷，洞内已开挖支护上部台阶自ZK1+170～K1+210处被塌方体全部封堵，地表形成一长42m,宽24m左右的塌腔。三、塌方主要原因分析上述五次塌方均位于隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩段，支护均为Ⅳ

5、、Ⅴ级衬砌，就塌方规模来看，前四次为中型塌方，第五次为特大型塌方；从塌方位置看，前四次均为掌子面失稳坍塌，第五次则是初期支护失稳坍塌；就塌方形式看，均为整体不稳定围岩塌方；通过对塌方出露的地质特征和围岩状况察看，经过多方论证，该隧道出现多次塌方的主要原因如下：1、浅埋不良地质影响隧址区地质条件复杂，成洞能力较差，尤其是南洞口长达350m的浅埋段不仅溶洞发育而且溶蚀裂隙较发育，裂隙内均为亚粘土充填；该浅埋段在F5、F6、F7断层的共同作用下，导致岩石裂隙发育泥质充填物过多，风化强烈呈碎、裂状松散结构；围岩稳定性差，一经开挖潜在应力释放，承压快，围岩失稳而坍塌。2、地形地貌影响该浅埋段以前曾是

6、采石场，植被和地表破坏严重，岩石开采后地表坑凹不平，经过多年雨水冲刷坑凹处由泥夹石充填；尤其是南洞口处于低洼处，降雨后地表水汇集该处无法排走，导致地表水下渗，使裂隙和溶槽内填充土体饱和，岩石之间摩阻力损失，地表易沉降，因浅埋不能在拱顶形成承载拱而增大支护的承受荷载。3、特殊地质结构影响5塌方后表露地质显示，塌方体中均存在较大孤石，孤石周围均被裂隙和溶槽内亚黏土包裹，土体饱和；由于孤石依靠周围土体支撑，隧道开挖后使孤石失去支撑点，同时由于地表水下渗使孤石周围裂隙和溶槽内填充土体饱和，使孤石失去稳定而产生塌方；特别是第五次大塌方更是上述原因的集中体现：该塌方发生在已施工完毕的初期支护段，在施工

7、中无任何异常现象，洞内施工时观察围岩整体性相对较好，现场按照设计的IV级支护参数进行了施工；但由于该处拱顶存在巨大孤石，孤石两侧为竖向贯通性溶槽，埋深较浅，降雨使地表水下渗增大土体含水量，溶槽内土体的颗粒之间产生滑动，导致洞顶上方巨大孤石逐步下沉，对初期支护拱顶产生巨大垂直荷载，超过初期支护结构受力范围，最终破坏初期支护结构，屈服失稳而产生塌方冒顶。4、施工方面的原因由于浅埋段地质情况复杂，施工时对地质复杂性和岩石受到裂