隧道施工塌方处理研究（精选10篇）
隧道施工塌方处理研究 第1篇
关键词：隧道施工,塌方原因,预防处理
1 前言
隧道施工塌方出现的情况很多, 诸如出现侧壁和隧洞顶部的坍落滑移现象, 甚至于冒顶现象, 原因主要是因为在地质地层状况不好的地段进行修建隧道或者是地下水影响围岩稳定造成的。隧道塌方会引起严重的后果, 首先会恶化围岩稳定条件, 其次是造成重大工程事故的原因之一, 严重威胁到施工人员安全, 延误施工工期, 还影响到工程质量和使用年限。塌方的预防和处理势在必行。
2 隧道塌方发生的原因
2.1 地下水引起的塌方
围岩是保证隧道基本施工安全的重要因素。围岩稳定会因为地下水的存在而减弱。地下水不但会减弱施工岩层结构面的抗剪强度, 而且减弱岩石强度。而对于断层而言, 地下水影响更大。根据权威调查显示, 地下水所引起的塌方数量占到总塌方数45%以上。所以研究地下水的发展情况和流向对于预防地下水引起的塌方有重要意义。
2.2 地压和不良地质条件引起的塌方
地压是指岩体开挖后, 破坏了原岩应力平衡状态, 岩体中应力重新分布, 使围岩变形、移动和破坏的力。主要包括散体地压、变形地压、冲击地压和膨胀地压等。隧道洞口段因为偏压和滑坡造成的塌方实例很多, 也有因为塑性地压引起的挤出性塌方。滑坡、断层、溶洞、泥石流、膨胀性地层、风化变质的岩体等都属于不良地质, 是引起塌方的重要原因。当隧道通过这些岩体时, 没有事先进行预测和处理就会引发塌方。
2.3 设计和施工不当引起的塌方
多数隧道现在都采用“新奥法”进行设计和施工。支护设计不合理, 二次衬砌太强等都是设计不当造成的, 同时如果设计和施工人员理解方法存在差异, 会引起一些工程问题。在浅埋、偏压、软弱、破碎等地层中进行隧道施工时, 应采用勤测量、超前支护、补强、及时闭合仰拱和及时反馈等措施;不宜采用柔性支护, 更不能强调用变形释放来减载。
3 塌方的预防
对待塌方的原则是“以防为主”。现在主要从设计和施工两个方面去预防隧道塌方, 设计方面解决措施很多, 在勘察阶段就可以选择避开易塌方地段的方式防止, 合理布置线路是重要课题;设计开挖方式方法上面应根据地质条件, 制定符合围岩稳定的设计方案, 不管是支护设计还是开挖方法都要满足围稳的要求;当然设计不能独立于施工存在, 在隧道进行施工时, 应该时时监测围岩稳定状态, 及时通知设计部门现场指导和检查, 出现稳定及时修改设计方案, 做到“动态设计”。施工方面主要通过防塌合理的排水措施、施工措施以及施工监控量测措施等来预防。
了解塌方机制很重要, 这样可以采取针对性措施, 防止隧道塌方产生, 或不能阻止塌方产生也可以降低塌方程度。预防隧道塌方主要还是从设计和施工两方面考虑:
3.1 设计预防
3.1.1 隧道设计之初必须做好勘察工作, 地层和土层的指标状况必须详细和准确并及时报给设计部门。
设计部门根据岩体情况, 选择合理的隧道形状, 避免不良地质地段。从根本上杜绝不良地质情况的出现。
3.1.2 在设计阶段, 要根据地质情况, 制定符合实际的设计方案, 选定既安全有效尽量节约的开挖方法和支护参数。
3.2 施工预防
3.2.1 地质情况预报。
施工过程中, 除了实时了解围岩变形情况外, 还需要利用超前地质预报了解施工面前方的实际地质情况。充分利用预报的情况了解岩层支护结构塌方预兆, 及时掌握基岩信息为后续施工做好准备。
3.2.2 开挖方式方法。
施工时必须按照设计文件和施工规范确定开挖方式方法, 如果遇到施工问题或施工地质条件不符合设计文件时应该立刻停止施工, 等到确定后续施工流程和方法后再施工, 保证工程安全。
3.2.3 隧道合理的防排水。
采用降、堵、泄等方法处理地下水, 通过施工地表排水系统阻止地表水下渗隧道通过的山体。当在不良地质地段施工时, 应按先治水、短开挖、弱爆破、先护顶、旱喷锚、强支护、旱衬砌等原则, 合理控制开挖速度, 提高初支护的承载力和刚度。
3.2.4 岩体加固。
对于应力应变状态超限的支护和其他坍塌预兆应及时采取措施。根据不同情况采取不同的措施, 如提前模筑混凝土、嵌钢架、加锚杆等方式, 必要时需先架设顶柱、方木垛支撑和扇形支撑等支护, 然后再采取加固措施。对松散、无胶结、低强度等岩层, 应根据不同情况采用超前小导管注浆、超前大管棚、地表注浆、水平旋喷桩等方法提高围岩稳定能力。
3.2.5 监控量测工作。
监控量测是预知岩层情况的最利方法。量测队伍需要有相应资质同时专业度高、信誉好, 配合全程施工, 及时处理并反馈量测和地质预报信息, 保证施工有序进行和预知施工问题并进行改正。
4 塌方的处理
如果塌方确实发生了, 首先应该详细调查塌方的状况, 分析塌方发生的原因及了解地下水流动情况, 按照塌方的特点制定出处理方案, 制定过程要迅速而严谨。根据处理方案, 施工单位马上做出处理, 增加支护结构等来防止塌方进一步扩大。具体的讲, 塌方的处理可遵循“小堵清、大箍穿”和“治塌先治水”的原则, 快速进行。
4.1“治塌方先治水”
隧道施工最不愿遇到的问题就是地下水, 水会冲刷、软化、溶解某些围岩, 使得围岩条件恶化。更加突出表现在堆积层、风化严重地段和断层破碎带, 首先这些地段本身就是不良地质地段, 容易发生塌方, 而且又是地下水活动频繁的场所, 因此施工相当困难。所以, 总结隧道施工的经验就是“治塌方先治水”。处理这类隧道塌方时要防止地表水灌入塌方地段, 加强防排水措施, 将地下水引出来。
4.2 小塌方的处理
当塌方岩体低于拱顶开挖线, 塌方岩体没有把拱顶完全堵塞时, 属于小塌方。小塌方是隧道施工中较常遇到的情况, 可以抓紧在坍塌间隙支护住塌方口, 并在塌碴上架设临时支撑, 然后清除塌体, 边清边换成正式的支护, 紧跟后续工序进行处理。可采用“先支后消”的方法。
4.3 大塌方的处理
而当塌体高于拱顶开挖线, 塌体把拱顶完全堵塞时, 塌体规模大, 且无法直接观察, 塌体的补给情况摸不清, 这类塌方属于大塌方。在遇到大塌方的时候, 不能采用支护塌穴的方式, 也不允许清碴, 这样很可能随清随塌, 使塌方面积迅速扩大, 而只能用“箍穿”的方法。所谓“箍”就是对于塌方前端进行加固衬砌工作, 阻止塌方延伸;所谓“穿”就是用护挖方法在塌体内用小导管穿过并注浆。
4.4 塌方地段衬砌和回填
塌方地段的衬砌应根据围岩的地质、塌穴大小等情况予以加强。当塌穴较大时, 可在靠近衬砌的一部分空间内用浆砌片石回填, 没有必要全部用浆砌片石回填, 这样也不满足经济要求。在远离衬砌的其余空间可用其他的轻型缓冲材料回填 (粉煤灰、炉渣等) 或直接用弃碴回填。
4.5 通顶塌方的处理
遇到此种情况, 除按前述塌方处理办法抢险之外, 同时需要在地表陷穴口处进行防护工作:
4.5.1 在地面陷穴四周开挖排水沟系统, 将地表水从这些水沟中排走而不致灌入陷穴, 防止地下水渗入到岩体中。
4.5.2 用适当的支撑箍紧陷穴口, 阻止岩体继续塌陷。
4.5.3 除了用一定厚度圬工回填拱顶外, 还需要用塌碴将塌穴填满至地表, 并把封口用粘土粘好并夯实。
4.5.4 在陷穴口上面搭设防雨棚, 防止雨雪水灌入。
参考文献
[1]JTGF60-2009.中华人民共和国交通运输部.公路隧道施工技术规范.人民交通出版社, 2009.[1]JTGF60-2009.中华人民共和国交通运输部.公路隧道施工技术规范.人民交通出版社, 2009.
浅谈隧道施工溶洞及塌方处理 第2篇
【关键词】隧道溶洞；塌方；处理
1.隧道溶洞简述
在隧道的开挖施工中,塌方作为一种比较常发的事故,会给隧道施工造成极大的危害,比如延误工期、出现比较严重的机械损失,甚至威胁着施工人员的生命安全。目前,国内很多在建的或者已建的隧道都有过塌方现象。防止塌方的发生、塌方出现后的治理工作已经成为隧道施工的关键所在。隧道施工中造成塌方的原因是多样的,有地质自然条件的原因也有人为施工方法、施工质量的原因。因此,要加强对隧道施工的管理,从地质因素与人为因素出发,防止塌方事故发生,采用正确方法处理塌方事故，黄土成分复杂，且不同地区的黄土成分也有所不同，成分不同的黄土受水的影响也不尽相同。施工前应进行土力学试验，以指导施工过程中的含水量控制。黄土隧道施工前应查明地表情况，尽量减轻地表水对隧道上覆土层的影响，必要时采用注浆加固、回填夯实等方式进行处理。假如隧道在较长范围内沿着黄土冲沟走向或者与黄土塬边平行走向，而覆盖层又较薄或偏压很大，就轻易发生较大的坍塌或滑坡现象。大断面黄土隧道施工，宜根据隧道断面大小、埋深，考虑围岩的自稳能力，选用双侧壁导坑法、CRD法、CD法或弧形导坑法施工。大断面黄土隧道施工应遵循“先预、预加固、严治水、短开挖、少扰动、强支护、早成环、快封闭、勤量测”的原则。黄土隧道塌方后，塌方体已不具备自稳能力。因此，塌方后须先对塌方体进行加固处理，使塌方体自身具有一定的自稳能力，然后采用大管棚过渡。由于受地质勘探的局限性、地质条件的多变性以及黄土成分的复杂性影响，黄土隧道施工中存在很多影响安全的不确定因素。施工中每一项工作都与安全紧密相关，环环相扣，这就需要工作一丝不苟。对于大断面黄土隧道施工，则应慎之又慎。
2.隧道溶洞的塌方原因
不良地质条件。隧道施工时穿过断层或者地层覆盖比较薄弱的地段,比如穿过水源比较丰富的土层如水塘、冲沟、水库等,穿过风化比较严重的岩层,或者在隧道施工中遇到溶洞、裂隙、软硬差异比较大的岩层分界处,这些都是会引起隧道塌方的比较常见的不良地质现象，施工方法与措施不当。施工时对地质条件掌握的不全面,导致选择不正确的施工方法。由于地质勘测做的不准确,参与施工的人员经验不足,在不良地质地段的钻探工作做的不好,施工不认真而引起塌方。施工安排不当,工序安排不合理,有的工序时间间隔拉的过长,支护、衬砌不及时,导致围岩暴露的时间长就会引起风化,从而导致塌方。在爆破时使用的药量过大,强烈的震动引起塌方。使用钢质支撑时,支撑架质量低下或支护松动后没有及时加固引起塌方，因塌方段为大断面、大跨度结构，开挖对较大范围内的围岩造成了扰动。使错落体内的围岩自稳性更低。因偏压的作用，初期支护受力复杂，易产生破坏。在雨水的渗透作用下，上覆土层粘聚力大幅降低甚至消失，绝大部分洞顶土体自重施力于隧道初期支护上。当初期支护局部强度不够。或者由于洞顶地表土体的垮塌形成冲击荷载而使初期支护强度相对不够时，就会造成局部坍塌，并很快引起连锁反应，造成大面积的突发性塌方。此外，由于大断面黄土隧道施工经验不足，施工人员主观上对黄土的熟悉不足。缺乏对这种突变性情况的预见性，也是事故发生的间接原因。坍方前的征兆:(1)量测信息所反应的围岩变形速度或数量超过允许值；(2)喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂；(3)在坑顶或坑壁发生不断掉下土块、小石块或构件支撑间隙不断漏出砂、石屑；(4)岩层的层理、节理缝或裂缝变大、张开。(5)支撑梁、柱变形或折断，楔子压扁压劈，填塞木弯曲折断，扒钉受力变形，木支撑发出“噼啪”破裂声。(6)坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑。塌体段为白垩系下统灰绿色泥质砂岩，泥质胶结，砂状结构，薄层～中厚层构造，水平层理极其发育，经铁四院检测后发现该种砂岩为膨胀性质，且属于中度膨胀。由于膨胀土围岩具有“吸水而膨胀，失水而收缩”的特性。塌方段为富水段，围岩遇水极易软化崩解，围岩中度膨胀性加速、加大围岩应力释放，造成围岩松动圈范围大，在初期支护支撑力不够的状态下，由于围岩压力和膨胀压力的综合作用，使围岩产生局部破坏，然后逐渐牵引周围土体的连续破坏。
3.隧道溶洞塌方处理
塌方事故发生后，各方对事故的处理提出各自的方案，归结有以下三种：(1)注浆锚固法。该方法是以“非套管成孔技术”和“中高压注浆”为基础的注浆锚固法塌方处理方案。此方案中“非套管成孔技术”是方案成败的关键，它可以保证钻孔的稳定， “中高压注浆”式压力注浆，扩大有效注浆半径，连接超前长锚杆使之与压力注浆加固体成为有机整体，可以最大程度地发挥了超前锚杆的支护效果。但是此方案最终未被施工单位采纳，主要由于此方案中要在塌方区上方打入超长锚杆(30 m以上)，施工难度相当大；大管棚注浆超前支护(小导洞法)。该方法主要采用注漿大管棚辐以注浆小导管，对塌方体进行预支护。采用短进尺、分阶段开挖，对塌方体的支护做到随挖随支。此方案充分考虑了隧道的工程地质条件与施工技术条件，充分发挥了注浆法和管棚法的优点。但管棚和注浆的施工必须达到预期效果，即形成一个能支撑上面松散岩石的壳体；(1)减少混凝土内外温差和混凝土表面温度梯度，防止表面裂缝；(2)防止混凝土超冷，应尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度；(3)防止旧混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到一方面使混凝土免受不利的温度、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以使混凝土达到设计的强度和耐久性。适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施往往也有保湿的作用，漏顶塌方且处于浅埋地段的,这类塌方一般会堵塞进洞口,要先对洞口附近未塌方地段加固,再加强塌洞的洞壁如采用局部打设锚杆挂钢筋网并喷射早强。然后看塌方规模大小制定是整体清除还是部分清除塌方体。塌方量较小的情况下采用整体清除,可以边清除边支护。在塌方量较大的情况下采用部分清除,先进行加固防止塌方进一步扩大,然后进行渣体的清除,并及时进行支护(或衬砌)。在总体上进行塌方加固后,紧接着要对塌方地表漏洞进行回填,使之恢复原状。同时,在回填的进行中,量测人员要注意衬砌上的预埋量测点,以分析其对隧道衬砌的影响。在变质岩地段，应超前钻探，以探明前方地质状况，作好支护，以避免坍塌。
4.总结
综上所述,隧道塌方会对工程的安全造成很大的危害,所以在施工过程中要采取有效的措施,避免塌方发生,把防塌、治塌作为重中之重。防塌就要在地质勘测上下功夫,为隧道设计提供较为全面的材料,提前勘察出不良地质,在此基础上制定出切合实际的设计。治塌时要根据塌方的实际情况,采取不同的处理方法。同时,还要采用正确的施工方法,加强对隧道施工质量的监控。
【参考文献】
［１］任文胜.隧道塌方原因分析及处理方案研究［J］.山西建 筑,2008(3).
隧道施工塌方处理研究 第3篇
1 工程地质概况
隧道段地貌属构造剥蚀中-低丘陵地貌单元, 地形起伏较大, 地面标高相对高差270 m。地形坡度一般为25°~60°, 山体顶部浑圆, 山脊大部呈狭长、陡峭和狭长平缓状。根据目前已开挖出露的岩层, 该隧道段岩层以弱风化石灰岩为主, 局部地段含有绿泥钠长片岩和石英岩。勘察与设计结果表明, 围岩大都为Ⅱ~Ⅳ级。除出口段右线洞口附近岩层为强风化的黑色碳质灰岩和塌方段为黄泥夹层与勘查设计情况不甚相符之外, 其它地段岩层均与勘查设计相吻合。
2 塌方情况
该隧道某段原设计为Ⅲ级围岩。初期支护为:3 m长药卷锚杆, 环向间距1 m、纵向间距1.2 m的格栅拱架, 22 cm厚网喷混凝土。施工方式为全断面开挖, S3b复合式衬砌。原设计断面见图1。
在爆破开挖后掌子面处发现黄泥层并有渗水, 拱顶靠右不时有少量塌落物, 岩层为水平走向。中午黄泥层继续塌落, 塌落速度加快, 并有较大的渗水。在洞右方形成小型塌洞 (Ⅰ) , 塌洞面积约1 m2左右 (图2) 。
在完成两榀格栅拱架的架设后, 在架设第三榀格栅拱架时, 发现后面已完成的初期支护混凝土出现裂纹, 同时出现塌落物 (软黄泥和石块, 自掌子面超前小钢管间塌落) , 并且随着塌落物不断地增加裂纹也逐步增大。晚上开挖面开始出现大面积塌方, 掌子面上方形成大的空洞 (Ⅱ) , 如图2所示, 落下的黄泥碎石土和石块。整个开挖面被塌方体覆盖, 塌方体涌至YK166+352断面, 塌腔高度约为5 m, 塌腔纵向约为15 m。
3 塌方原因分析
根据现场地质情况以及塌方段对应地表调查和分析, 造成本次塌方的原因有以下几点。
(1) 从地质纵断面图来看, 塌方段地表正位于两山峰之间的垭口处。而且隧道在此处埋深较浅, 大约为30 m, 地形陡峭。垭口处有一断层 (F3) 经过, 位于垭口处的岩层受水平地应力作用挤压严重, 致使岩石破碎, 岩体内部节理裂隙被两侧地表冲积土所充填。同时, 塌方发生时正值雨季, 地表水丰富且沿垭口地势较低的破碎岩缝、节理裂隙中渗流。因此隧道洞内渗水较大, 夹在岩石间的黄泥软弱夹层及其它松散岩体受渗水作用迅速软化, 岩体抗剪强度大大降低, 岩石间的摩擦力不能支撑上部岩体重量从而导致隧道拱顶围岩发生重力坍塌。 (2) 据现场调查及按照《公路隧道设计规范》计算, 隧道塌方段实际围岩出露级别为Ⅴ级, 与原设计的III~IV级围岩级别不相符。原全断面开挖方式已无法保证掌子面的临时稳定, 已采用的初期支护方案也无法保证结构和施工安全。 (3) 对地质变化及塌方预兆未予足够重视, 致使险情扩大。首先, 在掌子面出现黄泥夹层时, 应引起重视, 加强初期支护;其次, 在局部塌方时应及时密实回填塌腔;最后, 在右洞发生塌方后, 左洞施工应引起警惕, 不应重复右洞塌方过程。
4 施工方案
为了防止塌方的进一步扩大, 保证施工进度, 根据隧道塌方现场实际情况, 将隧道分为稳定段、塌方段和后继段三个区段, 针对不同区段分别采取不同的处理措施。
4.1 稳定段处理方案
稳定段是指隧道左、右洞内初期支护已按照原设计施作完毕、塌方后尚未发生变形破坏、而二次衬砌短时间内无法跟上的区段, 该段处理的原则是“加强监测, 二次衬砌快跟”。
(1) 采用跳跃法施作二次衬砌, 根据现场情况, 以最快速度施作离塌方体最近的二次衬砌, 以保证初期支护施工完成区段的最终稳定和安全。 (2) 由于现场衬砌台车、挂布台车空间的要求及原施工工序的影响, 仍有30 m左右长度范围的二次衬砌无法及时施作, 对于该段以加强初期支护的监控量测为主, 同时做好应急支撑方案的准备, 一旦该段出现大变形情况将立即采取应急处理措施。 (3) 靠近塌方体5~10 m的稳定初期支护段, 处于塌方体影响范围内, 短期内二次衬砌无法紧跟。为保证初期支护强度和后期施工安全, 采取如下措施:在原喷混凝土内层增加间距为60 cm的18型工字钢拱架, 待钢拱架安装完毕后采用小导管对围岩进行系统注浆加固。导管采用4.5 m长42注浆钢花管, 按1.2 m1.2 m梅花型布置。
4.2 塌方段处理方案
4.2.1 方案比选
(1) 采用大管棚注浆加固。 (2) 采用小管棚注浆加固。
通过现场验证, 考虑到施工的工艺, 安全及快速, 并且考虑节约成本。通过比选采用第二方法施工。
4.2.2 方案确定
经设计、业主、监理、施工方四主协商采用如下处理措施。
(1) 对塌方体进行回填反压, 保证塌体稳定和后期施工的安全。 (2) 对塌方体表面采用12 cm厚贫混凝土封闭, 并完善掌子面处的排水系统, 防止地下水在掌子面处的汇集, 保持该段干燥, 避免由于积水浸泡导致该段围岩强度进一步降低。 (3) 采用环向间距40 cm、长度为12 m的超前小管棚贯穿坍塌体, 以2°仰角打入拱部围岩, 对塌方体进行注浆加固。小管棚材料采用外径83 mm、壁厚5 mm的热轧无缝钢管, 注浆材料采用水灰比为1∶1的普通水泥浆液, 同时外掺速凝剂。注浆机型号为F B Y 5 0/70, 注浆压力为0.5~1.5 M P a。管棚孔内采用M30水泥砂浆充填。待超前小管棚施工完后再对塌腔采用贫混凝土进行泵送回填。 (4) 采用双侧壁导洞法对坍塌体进行开挖以减少开挖断面面积。 (5) 在二次衬砌浇注之前, 对剩余塌腔通过高压注浆回填密实。 (6) 塌方段采用S2c复合式衬砌进行支护。
通过现场实际操作, 发现该方法在施工过程中对坍塌体扰动小, 没有造成二次坍塌, 初支后监控量测变形小, 围岩稳定。
4.3 后继段处理方案
该段处理方案分两种情况, 根据不同情况采取不同方案。
(1) 当塌方段治理完毕后, 如果开挖掌子面处围岩恢复到原来较好状态, 则继续按原设计进行施工。 (2) 当塌方段治理完毕后, 开挖掌子面处围岩状态仍未变化, 则以每30 m为一个单元, 采用加强初期支护和二次衬砌进行设计和施工。
5 施工体会与建议
通过坍方处理, 笔者体会到。
坍方处理必须要找到发生坍方的原因。处理坍方必须安全、快速、施工难度小的情况下进行施工。隧道浅埋及冲沟地段在施工前一定要做好地质调查, 做到有的放矢。对于浅理地段隧道一定要注意防排水, 以免地下水渗透影响岩土层及构造的力学性质, 危及安全。对于地质较差的浅层、较破碎的地段施工一定要有施工预案, 防患于未然。
摘要：本文基于笔者多年从事隧道工程施工的相关工作经验, 以笔者参与的某隧道工程项目为研究背景, 针对施工工程中出现的一次坍塌冒顶事故, 给出了详细的塌方情况分析和原因分析, 并在此基础上, 提出了具体的实施方案, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词：隧道,塌方冒顶,处理方案,工艺总结
参考文献
[1]徐茂辉, 谢慧才.隧道混凝土密实度的雷达检测方法[J].科技资讯, 2005 (4) .
[2]贾刘强, 邱建, 王志杰.隧道围岩收敛量测的新方法[J].科技创新导报, 2006 (5) .
[3]何公社.基于位移反分析和安全预报要求的深基坑工程施工监测[J].安徽地质, 2007 (3) .
[4]孙狂飙, 邓文龙.隧道现场围岩级别判定方法探讨[J].建筑科学, 2009 (1) .
隧道施工塌方处理研究 第4篇
下洋2号隧道洞身塌方掉拱处理施工技术
文章以泉三高速公路下洋2号隧道左线在炭质围岩复杂地质条件下的塌方抢险处理施工为例,介绍暗挖隧道初支拱脚内移、边墙拱部围岩坍塌的塌方抢险处理施工技术.
作 者：陈志强 Chen Zhiqiang 作者单位：中铁一局集团有限公司,陕西,西安714000刊 名：科学之友英文刊名：FRIEND OF SCIENCE AMATEURS年，卷(期)：“”(11)分类号：U455关键词：下洋2号隧道 左线塌方 处理技术
模萨沟隧道进口塌方空腔回填处理 第5篇
关键词：隧道；塌腔；回填
1 概述
模萨沟隧道进口段为风化严重的粉末状碳质泥岩，围岩非常破碎。其中K0+090～K0+117段于2005年2月7日出现了大塌方，塌方后，塌腔右侧形成一个较大的滑移面，塌方面距设计开挖拱圈最大高差达17m，塌方长27m，塌方量约为2700m3，至2005年2月12日中午，塌方才停止。为保证模萨沟隧道施工工期，在塌方部位趋于自然拱稳定后，经现场研究决定，暂对塌腔进行喷锚支护，并将原设计的素混凝土衬砌改为钢筋混凝土衬砌，保证隧道施工过程安全。同时，在衬砌混凝土中预埋Φ110无缝钢管，确保在完成隧道开挖及圬工施工完成后能顺利进行塌腔的处理工作。完成隧道施工后，2005年9月23日，在对模萨沟隧道塌方空腔部位钢筋混凝土衬砌钻孔时发现，拱顶出现5～7m松碴堆积体，并伴有渗水现象，且预埋的Φ110无缝钢管也全部被堵塌碴封堵。
2 确定处理方案
由于模萨沟隧道是锦屏二级水电站场内唯一的出碴通道，洞内出碴重车来往频繁，且受断层F20影响，岩体破碎，呈弱～强风化状，遇水易软化、膨胀，遇水膨胀后产生的推力作用在砼衬砌上，使隧道进口塌方段直边墙外表面出现拉应力，形成纵横交错裂缝。为确保塌腔处理施工安全及减少对原始支护的破坏，根据现场实际情况，经过多方论证，决定对模萨沟隧道的塌腔处理采取以下处理措施：
（1）洞内直边墙段采用分序固结灌浆及锚杆束加强支护；
（2）塌方空腔部位采用地表灌注纯水泥浆及泵送C20混凝土回填。
3 方案实施
图1 模萨沟隧道塌方处理断面图
对塌方段加固具体处理步骤：第一步对K0+085～K0+124段的左、右侧边墙进行加固处理，先固结灌浆，灌浆深度为9m，灌浆采取Ⅱ序孔、多循环方法，再采用3Ф25的锚筋束加强支护，并在边墙上补打深层排水孔排水减压，以减小膨胀后的岩体作用在衬砌上的拉应力；第二步对K0+090～K0+119段顶拱进行砼回填，先对顶部的松散体采用水泥浆进行固结灌浆，然后，扫孔对空腔进行C20级砼回填。具体见“图1 模萨沟隧道塌方处理断面图”。
3.1 施工顺序
模萨沟隧道进口塌方处理采用流水作业的施工方式。施工顺序为：直墙段灌浆、直墙段安装锚杆束、拱顶灌浆、拱顶回填混凝土、回填拱顶与塌方面接触灌浆、洞内排水孔。
3.2 施工方法与工艺
3.2.1 搭设脚手架
洞内灌浆孔施工平台采用钢管扣件式承重脚手架，工作平台宽3.5～4.0m，钢管间距1.5m，层高1.5m，钻机移动和施工部位铺5cm厚木板。
脚手架应有足够的强度、刚度及稳定性，保证在施工期间在可能出现的使用荷载（规定限值）的作用下，不变形、不倾斜、不摇晃。
3.2.2 直墙段固结灌浆
3.2.2.1直墙段造Φ80孔
在K0+085～K0+124直墙段用潜孔钻造Φ80灌漿孔。为防止塌孔，造孔、安装灌浆塞及固结灌浆共分三次进行，造孔深度分别为：3.0m、6.0m、9.0m，第二、三次造孔从原孔钻进为复孔，造孔间距200cm×150cm，呈梅花型布置。具体见“图2 直墙段灌浆孔布置图”。
3.2.2.2直墙段安装灌浆塞
完成直墙段灌浆孔造孔后，安装灌浆塞，然后进行固结灌浆，灌浆塞安装要密实，确保灌浆过程中不漏浆。
3.2.2.3直墙段固结灌浆
固结灌浆共分三次，首先进行3.0m灌浆孔固结灌浆，终凝后取出灌浆塞从原孔进行扫孔，钻进造6.0m灌浆孔，安装灌浆塞进行6.0m灌浆孔固结灌浆，终凝后取出灌浆塞从原孔进行扫孔，钻进造9.0m灌浆孔，安装灌浆塞进行9.0m灌浆孔固结灌浆，灌浆孔为复孔。
考虑到固结灌浆过程中保持压力平衡及松渣固结均匀程度，每次固结灌浆分Ⅰ、Ⅱ序，首先进行Ⅰ序固结灌浆，然后进行Ⅱ序固结灌浆，Ⅰ、Ⅱ序具体顺序见直墙段灌浆孔布置图3。
因塌方段为断裂层，渗水部位多，灌浆材料采用水泥—水玻璃浆液，以减少终凝时间，加水泥重量1%的早强减水剂。水泥—水玻璃浆液的注浆压力为0.1～0.3Mpa，当回浆比重与进浆比重相同时且吸收率小于0.4L/min时，停止注浆。
考虑到边墙的稳定性，在K0+085～K0+124段拱座及边墙脚增加间距200cm，Φ80灌浆孔。施工工艺同隧道直墙段灌浆。
固结灌浆完成后，用M20水泥砂浆修复抹平。
3.2.3直墙段安装锚杆束
直墙段完成固结灌浆后，在K0+085～K0+124段施打3Φ25锚杆束孔，为保证该塌方段砼衬砌稳定，锚杆束孔从灌浆孔扫孔钻进。锚杆束采用3根Φ25锚杆，L=9.0m，间距200cm×150cm的注浆锚杆束，呈梅花型布置。Φ25注浆锚杆束注浆压力为0.3Mpa。
3Φ25注浆锚杆束安装完成后，将锚杆孔口的衬砌砼刻150mm×150mm×50mm的槽，然后再将锚杆外露部位切除，焊接150mm×150mm×10mm的钢垫板，钢垫板要紧贴衬砌砼，最后用M20水泥砂浆修复抹平。
3.2.4拱顶固结灌浆
3.2.4.1拱顶段造Φ80孔
完成K0+085～K0+124直墙段固结灌浆后，从隧道内在K0+090～K0+117拱顶段用潜孔钻造Φ80孔。灌浆孔分布在轴线及轴线两侧，间距为200cm×200cm，呈梅花型布置。具体见“图3 拱顶灌浆孔布置图”。
3.2.4.2拱顶段安装灌浆塞
完成拱顶段灌浆孔造孔后，安装灌浆塞，然后进行固结灌浆。
3.2.4.3拱顶段固结注浆
考虑到固结灌浆过程中保持压力平衡及松渣固结均匀程度，每次固结灌浆分Ⅰ、Ⅱ序，首先进行Ⅰ序固结灌浆，然后进行Ⅱ序固结灌浆，Ⅰ、Ⅱ序具体顺序见拱顶段灌浆孔布置图。
因塌方段为断裂层，渗水部位多，灌浆材料采用水泥-水玻璃浆液，以减少终凝时间，加水泥重量1%的早强减水剂。水泥-水玻璃浆液的注浆压力为0.1～0.3Mpa，当回浆比重与进浆比重相同时且吸收率小于0.4L/min时，停止注浆。
固结灌浆完成后，用M20水泥砂浆修复抹平。
3.2.5拱顶回填混凝土
根据现场实际情况及测量结果，由于隧道塌方脱空部位高，且进行塌方脱空部位混凝土回填时，隧道拱顶已完成了回填、固结灌浆，如果从隧道洞内直接施打、埋设泵送混凝土管将对原始支护造成极大破坏。根据前期观察及探测，该段拱顶时常有石渣掉落现象，探测拱顶松渣厚度约5m～7m，且将原预留泵送混凝土管道堵塞。通过分析，决定从隧道塌方部位地表造孔进行塌方脱空部位回填混凝土施工。
模萨沟隧道出口塌方段洞顶覆盖层厚度见“表1 塌方段覆盖层厚度表”，“图4 塌方段覆盖层剖面图”。
3.2.5.1.1钻孔前准备
采用XY-2PCG型地质钻进行泵送混凝土管道钻孔，钻孔前应对钻孔机具进行全面检查，包括钻机机械部份和液压部份，以保证钻孔时钻机正常工作、无异常事故发生，从而加强钻进效率。
3.2.5.1.2钻机定位
方向定位：利用钻机专用钻塔定位，钻机立轴确保与孔位垂直；
加固钻机：为保证钻孔时钻机稳固，确保钻孔精确，在钻塔下垫枕木减振、固定。
3.2.5.1.3开孔
开孔时必须校正钻机立轴，使之与孔位垂直。开孔时要求低转速、低钻压，以保证成孔垂直度的精确。
3.2.5.1.4跟管钻进
由于该段地质复杂，在钻孔过程中易出现塌孔现象，因此施工中采用钻进跟管式钻进方式（即下套管）。鉆孔孔径为Φ150，套管采用无缝钢管。
3.2.5.1.5 XY-2PCG型地质钻成孔方式
钻孔过程中，采用套管跟管护壁，直到孔底。具体施工过程中采用Φ130钻具在Φ150套管内钻取岩芯，钻具每钻进0.5m～1.0m套管必须跟进0.5m～1.0m，确保钻进过程中不出现塌孔现象。
3.2.5.1.6地质取芯
根据现场钻孔实际情况进行塌方段拱顶地质取芯，取芯采用Φ130钻具在Φ150套管内钻取岩芯，钻具钻进0.5m～1.0m后，在下套管时进行地质取芯，取芯样品采用木制箱子放置，做好地质编录，完成钻孔后根据地质编录情况做地质柱状图进行地质描述。
3.2.5.2安装输砼钢管
直接采用Φ150套管做为泵送混凝土预埋管，并确保管道畅通，预埋管应距离隧道塌方段回填灌浆部位顶部2.0m，保证回填混凝土施工质量。
3.2.5.3分层泵送混凝土
泵送混凝土采用塌落度为17m～18cm的C20混凝土，C20泵送混凝土配比为水泥：砂：碎石：水=1：2.02：3.57：0.57，减水剂掺量为0.7%（采用C25泵送混凝土配比配置C20泵送混凝土）。
泵送混凝土应根据配合比计算出的每盘材料用量严格控制，制浆时应先润湿搅拌桶后加入配比材料，然后开始搅拌，最后再加外加剂，必须保证搅拌均匀，混凝土泵送过程中要及时做好全面记录，并取样，避免发生堵管现象。
考虑到原衬砌砼的承压有限及受力均匀，泵送混凝土采用分层泵送法，要求对12个泵送孔进行均衡泵送、分层回填，每个泵送孔C20混凝土自流半径为3.0m，每层回填厚度不超过2.0m。
混凝土泵送过程中，每回填一层将泵送混凝土管向上提2.0m，确保每层回填混凝土厚度为2.0m及保证回填混凝土质量。
3.2.6回填拱顶与塌方面接触灌浆
考虑到泵送混凝土完成后，由于混凝土水化过程中发生收缩变形，混凝土回填面与塌方面存在一定空腔，故需对回填拱顶与塌方面进行接触灌浆，接触灌浆直接从洞顶泵送混凝土管道孔灌浆。
完成回填拱顶与塌方面接触灌浆后，将泵送混凝土管道孔用混凝土填实。
3.2.7隧道排水
塌方回填处理完成后，考虑到隧道原渗漏水部位渗水压力大，隧道塌方段抗渗能力差，需进行隧道的排水处理，根据现场实际情况，拟采用半壁管引水法，具体施工方法是：
首先将二次砼衬砌表面有水部位擦干，找出渗水点，以此向下凿一个暗槽（一般深度、宽度均不小于5cm）至边墙水沟，埋塑料半壁管，再用水泥-水玻璃胶泥抹平至污工表面（调配好配合比，尽量和混凝土污工表面颜色一致），将隧道渗漏水通过半壁管引至边墙排水沟内，达到排水目的。
4塌方处理结果
在对模萨沟隧道进口段塌方处理过程中，通过洞内监控量测、地表钻孔等返回数据与理论数据基本吻合，泵送混凝土实际方量与理论计算方量一致，有力说明了该方案实施的正确性。
隧道塌腔处理完成后持续了两个多月的收敛监测中，未发现隧道内有任何的变形。因此证明了在实际施工生产中采用以上方案处理隧道塌腔是安全、稳定和有效的。
5结语
天竺寺隧道塌方段施工处理分析 第6篇
天竺山隧道为连拱式隧道, 其起止桩号为K22+690~K22+926, 长236m, 最大埋深约55m, 设计净空为14.5m×5m, 是泉州市环城高速公路南安—石井段中南安张坑枢纽互通—水头灯桐段的一座连拱浅埋短隧道。进出口洞门采用削竹式, 仰坡采用锚喷防护, 隧道明洞顶的回填面采用植草绿化。隧道具有以下特点:
1) 隧道位于构造剥蚀、侵蚀的丘陵地貌区, 该区域为中至缓坡地形, 山坡坡度约为15°~20°, 主要为林地。
2) 隧道出洞口仰坡为厚度较大的残坡积土, 下部为强风化岩层, 岩体极易破碎, 为极软岩, 且山坡的自然坡度较陡, 仰坡稳定性较差, 易产生局部滑塌或掉块现象。
3) 隧道区岩体由于受到区域构造影响, 受到挤压、水蚀作用, 岩体为破碎—较破碎, 其中K22+786处的F8带内裂隙发育, 产状30°∠78°, 压扭性。断裂及密集带内的岩体普遍较破碎, 部分位置呈现出极破碎, 局部已蚀变成粉末状或泥状。
4) 隧道场地内地表水较不发育。根据钻孔水文地质观测, 结合地形地貌、岩性和地质构造的特征分析判断, 隧址地下水类型为覆盖层风化带裂隙水和构造裂隙水, 地下水总体上较不发育。隧道补给来源主要为大气降水, 大部分沿着斜坡地表径流汇入到冲沟低洼地带。
2 隧道塌方情况
天竺寺隧道长236m (里程桩号为K22+690~K22+926) , 隧道设计施工方案是在进出口部位用大管棚加强支护, 超前小导管固化围岩, 型钢支撑或超前锚杆、钢格栅拱架成洞。2012-08-21下午, 天竺寺隧道开挖到ZK22+841~ZK22+889处发生大面积塌方, 为施工刚贯通后产生的塌方, 出口端从ZK22+906处开挖, 隧道坍塌冒顶 (见图1) , 塌方高度为26m, 塌方量约为1 170m3。塌方后, 参建的四方代表立即赶到现场, 发现塌方已破坏了该段的初期支护结构以及护拱钢架。但已施作完成的中隔墙并未遭受破坏。此次塌方使靠边坡的上缘形成一个较大凹槽, 覆盖层及强风化岩已悬空, 而且在强降雨作用下极有可能产生二次滑塌。
3 隧道塌方原因分析
通过现场调查分析, 经四方专家讨论得出导致隧道塌方主要原因为:隧道偏压受力不均, 塌方处位于浅理地段, 设计因素及施工管理是产生塌方的主要原因。
3.1 对新奥法理论认识不够全面
1) 在隧道开挖时, 要尽量利用围岩的自承能力, 发挥围岩自身的支护作用;
2) 施工时, 判断围岩地质条件, 认真研读设计图纸意图, 按照设计的支护类型及设计参数, 及时施作初期超前支护。如钢拱架, 喷射混凝土并施作锚杆, 做好注浆工序, 以使围岩稳定;
3) 在地质差的软弱围岩段, 二次衬砌应及时施工, 不能长距离落下掌子面, 必须使支护结构和围岩形成一个整体, 提高支护体系的安全性;
4) 定时对隧道围岩和支护结构的稳定性进行动态位移量测, 做好监控测量, 根据数据合理调整开挖方案和初期支护方案的内容。
在天竺寺隧道施工中, 施工单位对新奥法理论没有认真分析, 未按规定进行量测, 也没有做好测量的回归分析, 最终造成隧道塌方。
3.2 不良地质及地下水影响造成的塌方
本隧道地质情况为山体坍塌堆积体, 是由孤石和粘土堆积而成, 层间结合较差。岩体为黄色坡积土和砂土状全风化凝灰岩, 自稳性极差, 地层渗透系数大, 经过前期的连续两次台风, 导致大量降水, 洞身上部的表面土体四周渗入大量水, 长时间泡水, 使强风化的岩石强度急剧降低, 减小了隧道结构面的抗剪强度, 最终导致塌方。洞室的地表土体埋深浅, 浅埋地段的埋深基本小于40 m。
3.3 隧道处于浅埋段和偏压造成的塌方
左洞洞顶ZK22+841~ZK22+889段属于浅埋段, 埋深为4~26m, 浅埋向的出口和左侧呈斜坡状, 隧道始终处于严重偏压, 偏压也是造成此次坍塌的另一个重要因素。
3.4 隧道右洞施工爆破震动松动诱因
天竺寺隧道为连拱式隧道, 在右洞施工过程中爆破、挖掘震动会使堆积岩石松动并在雨水的作用下加剧推压, 是此次坍塌形成的重要原因。
4 隧道塌方处理措施
2012-08-21, 塌方事故发生后, 为防止左线边坡进一步滑动, 及时用彩条布对凹槽进行封闭, 对边缘段施做截水沟便于及时排水, 使地表形成封闭, 并对塌方体进行施工处理, 在塌方体的表面处喷射一层C25早强混凝土, 厚度为20cm, 并挂网将塌方体封闭, 采取施作超前双层小导管注浆加固方案 (见图2) , 达到稳定围岩效果。
4.1 开裂、侵限段落的加固处理
左线边坡塌方破坏了ZK22+841~ZK22+889段初期支护结构以及护拱钢架, 长达48m。由于塌方破坏, 使拱顶初期支护出现较大的下沉变形并出现几条较大裂缝。为了防止扩大塌方范围, 稳住前端的初期衬砌支护, 减小下沉变形, 对山体坍塌凹槽和左洞洞内掌子面采取了如下加固措施:
1) 对山体坍塌凹槽进行适度夯实, 并采用φ70小导管局部支护注浆, 间距为180cm×180cm, 使用碎石土回填恢复原地面。地表注浆施工时控制好角度, 确保注浆的质量, 起到固结松散塌体的作用。注浆时的控制要点主要有:注浆孔位置应根据实际地形进行调整;采用φ80mm地质钻机成孔, 钻进过程中控制垂直度, 成孔后立即安装φ70mm的PVC管进行注浆作业;单孔注浆采用间断注浆, 注浆到浆液从其他山体裂隙中流出后暂停注浆, 待围岩内浆液基本初凝后再补充注浆, 避免浆液溢流;浆液配比采用1∶1水泥浆, 压力应控制在0.5~1.0 MPa, 终压控制在1.5 MPa。
2) 对桩号ZK22+841~ZK22+889左洞坍塌掌子面双向施做双层小导管并进行注浆, 小导管采用外径为42mm、厚3.5mm的热轧无缝钢管, 钢管长度为6m, 钢管环向间距为40cm, 搭接长度不小于2m, 外插角为10°和45°左右。小导管注浆采用水泥浆, 水泥浆的水灰比为1∶1, 注浆压力为0.5~1.0 MPa。施工后, 技术人员及时对隧道稳定性进行监控量测, 发现在小导管注浆后, 围岩比较稳定, 基本没有变形, 能够满足预期效果。
4.2 塌方处理技术方案
该塌方段的围岩地质为V级围岩, 塌方体长度为48m, 高度为36 m, 塌方体数量约为1 170m3。先做好隧道的地表排水, 浇筑砼稳定塌方体, 施作注浆小导管, 再立拱架, 进行二衬施工。
4.2.1 加强监控量测
在隧道塌方段内外范围进行定时、定位观测, 做好位移观测, 及时对现场测量数据进行回归分析, 判断围岩稳定性, 掌握隧道塌方体的动向, 以便采取对策抢险。
4.2.2 处理隧道塌方体
1) 为稳定隧道塌方体, 在塌方体表面喷射C25早强混凝土, 厚度为20cm厚, 并挂网让塌方体形成封闭。
2) 在隧道塌方段内打双层超前注浆小导管, 规格为φ42×3.5mm, 采用扇形布置, 长度为6m, 小导管外插角分别为10°和45°, 其环、纵向间距分别为40cm和250cm。
3) 在小导管注浆后, 围岩固结强度及超前支护强度满足设计要求后, 才能开挖隧道塌方段的土石。严格按照三台阶施工工序图进行施工, 进行短尺度挖掘, 挖掘尺度不超过60cm, 按照掘进尺度分段清理塌方体到设计轮廓线后的土石, 及时喷注混凝土并架立22b工字钢 (间距为60cm) 。在施作钢支撑架设后, 立刻按设计图纸复喷混凝土。
4) 设计处理的初期支护主要是施作双层超前注浆小导管φ42×3.5mm, 小导管的外插角为10°或60°, 长度为6m, 环、纵向间距为40cm×250cm, D25中空注浆锚杆 (长3.5m, 间距60cm×60cm, 梅花形布置) , 挂网喷注厚度为30cm的C25砼, 拱架间距为60cm的22b工字钢。
5) 塌方处理后的二次衬砌等级比原设计高出一个级别, 将原设计二衬的厚度由55cm改为65cm施作, 混凝土标号从原设计的C25标号提高至C30标号, 钢筋直径也改为Φ25mm, 间距为20cm。
6) 采用C30细粒水泥浆, 注浆压力应为0.5~1.0 MPa, 使水泥浆液在土体中扩散, 根据现场试验情况确定施工时的注浆量。施工注浆时, 先从拱墙注浆, 再从拱部注浆, 并采用隔孔注浆方式。注浆的压力会逐步升高, 达到设计终压后还应继续注浆15min以上。
7) 在完成初期支护后, 仰拱要及时施工, 使隧道内部拱形尽快闭合, 二衬衬砌紧跟着初期支护施作, 保证塌方体变形小并稳定塌方体。
4.3 隧道施工要求及注意事项
1) 洞顶段施工完毕后才可以进行暗洞施工;
2) 施工中应做好监控, 监控信息应及时反馈, 以指导设计和施工, 确保人员安全;
3) 施工单位一定要由领队带班, 技术人员和安全员轮流值班, 遇到突发事件时应采取应急处理措施。在施工过程中, 应以安全为重, 为防止作业人员疲劳, 采用4班以上工作制, 禁止无关人员进入洞内, 安全员应随时注意观察围岩变化。若有突变, 所有人员必须立即撤离。并及时上报, 采取临时加强措施;
4) 严格控制护拱段的开挖进尺, 以免开挖进尺过大造成岩层下缘过多脱空;
5) 初期支护的钢支撑落底要实, 纵向连接钢筋必须采用双面焊, 严禁点焊或虚焊。
5 结论
1) 要能够理解新奥法的施工要点, 加强隧道监控量测工作, 按规定进行量测, 做好回归测量分析, 及时反馈信息以便指导工程施工;
2) 在隧道浅埋地段且围岩地质差的地段施工时, 要遵循“短进尺, 弱爆破, 紧支护, 勤量测”的指导方针。实践证明, 按照新奥法的施工方法施作能降低塌方事故的发生;
3) 隧道软弱地质差的围岩段在施工中要养成早封闭成环的施工习惯, 二次衬砌及时紧跟初支施工, 使二衬与初支形成整体共同受力, 否则, 初期支护比较容易被压垮并导致隧道塌方;
4) 隧道塌方后, 应先立即做好防水处治工作, 短距离掘进开挖, 弱爆破, 强支撑, 快衬砌, 各工序及时紧跟, 做好量测工作, 消除不利因素, 避免塌方的再次发生。
摘要：通过对天竺寺隧道塌方段的治理实践, 阐述公路软弱围岩浅埋段的偏压隧道超前支护技术。在短距离开挖施工中, 应尽早封闭成环, 并重视监控量测、加强施工管理, 该方法对同类围岩隧道施工具有借鉴意义。
关键词：公路隧道,软弱围岩,隧道塌方,塌方处理
参考文献
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公路隧道施工塌方成因及处理措施 第7篇
1 公路隧道施工塌方的成因分析
1.1 断层
断层作为不良地质现象问题在隧道施工中比较司空惯见, 一系列隧道塌方、大变形等隧道施工地质灾害就是因此而生。这将严重破坏掉隧道围岩的稳定性, 促使岩体的物理性能改变和围岩的整体强度降低问题的出现。这就要求施工中, 要切实做好对断层的超前预报的各种有效措施。其关键是运用好断层探测技术。这项技术主要有这样一些基本环节: (1) 通过浅层高分辨地震勘探来对断层浅部的进行有效的探测。 (2) 以电法勘探通过分析地下介质的电性特征来对不同深度的活动断层进行研究, 其有着精确度较低的缺陷。 (3) 通过地质雷达 (探地雷达) 的高频率电磁脉冲来勘探地下物质的分布状况, 有着分辨率比较高的优点。 (4) 采取井间层析 (CT) 技术的电磁波、声波、电阻率层析成像有效手段, 以电磁波有效的成像来判断地下介质的具体状态。
1.2 岩溶
对隧道工程产生影响的岩溶主要包括岩溶水、岩溶洞穴及其填充物之类所导致的危害问题。由于岩溶水在隧道围岩范围内的存在, 就导致隧道围岩工程地质条件和水文地质条件发生了某些变化, 其存在地下洞体内而导致隧道产生部分悬空现象, 由于隧道底部的溶洞大量存有厚度大且松软充填物或暗河水流, 这就为有效处理隧道基底增加了难度。
1.3 涌水
这主要由于隧道开挖期间, 突然有下暗流或泉眼等冒了出来, 很可能就发生隧道内的塌方, 也就非常易出现携带泥石等将隧道内通道堵塞, 使隧道内围岩的地质情况产生改变, 事故就可能产生。
2 公路隧道施工预防坍塌应采取的措施
当开展公路隧道施工期间, 就应做到以下几方面。
2.1 防排水
这就需要将注浆处理措施于施工之前或期间, 尽量将开挖范围外之水尽量堵在洞外。
2.2 短开挖
这需要控制住围岩石质较差地段的每循环开挖进尺, 要紧贴掌子面每次立一榀工字钢拱架和拱架, 尽量保持拱顶与拱架间之间留有空隙。
2.3 强支护
针对围岩和地压现状, 加大初期支护结构的强度, 并加大拱架的本身刚性强度和喷射砼的厚度, 减小拱架间距。另外, 还可采取模注砼尽早封闭的措施。
2.4 快衬砌
若有必要则应同时进行二次衬砌与开挖工作面的工作, 尽早把衬砌成环, 一起与初期支护受力。
2.5 勤检查
可派专人检查和量测支护及围岩等变形情况, 若发现异常, 则立即紧急处理好。还要将超前地质预报做妥当, 及时掌握好前方的地质和水文条件动态。
2.6 采取合理方案
应制定并实施合理正确的施工方案, 可最大限度地避免出现隧道塌方这类安全事故。
2.7 变更设计
当隧道掘进施工期间, 特别需要对围岩变化情况随时观察, 及时跟踪观察现场揭示的岩性和勘察、设计岩性差别等细节, 做及时性的设计变更。
3 公路隧道施工处理坍塌的措施
3.1 较小体积塌方的处理
要把已在塌方范围内所做的喷锚或较为牢固的支撑架设好, 按照先上后下从两端或一端把塌方逐步清除, 并且周密观察拱顶及周边的围岩的细微无变化情况, 以免导致出现二次塌方。临时支撑应做到随挖随架, 让紧顶到塌腔面上。
3.2 较大体积塌方的处理
若塌体堵塞难以进入塌方范围内做支护, 可以长管棚或注浆来加固塌体, 等其稳定再以“穿”的办法开挖塌体, 然后及时衬砌。倘若塌方段围岩整体性较差或富水, 可采取预注浆加固该段周边围岩的措施。
3.3 塌方冒顶的处理
可对其采取先支护陷穴口和锚喷封闭洞穴周围岩面的措施, 以免洞内二次开挖塌体时再发生上顶二次坍塌。当遭遇比较差的地质环境, 就应采取打设锚杆或地表注浆加固陷穴口周边地表等相关措施。
3.4 一般塌方段的处理
可采取紧密支撑模注衬砌背后与塌腔周壁间的方法, 对塌方衬砌背后空洞做处理。遭遇到比较小的塌方就应回填密实浆砌片石或干砌片石。而塌腔比较大, 就应回填2米厚度的浆砌片石, 可于其上空间以钢支撑等下把稳定围岩顶住。当有塌方冒顶出现, 就应上顶回填炉渣及土的荷载, 来确定支护及模注衬砌的类型, 把强度设计好后, 就马上冒顶回填, 要对夯填密实回填及封层多加注意, 以免出现塌陷进水。
3.5 加强防排水工作
要治坍必须先治水, 要防止坍体或地下渗入地表水, 将地下水引截避免其渗入坍方地段, 导致扩大坍方的局面出现。
摘要：;对于公路隧道钻爆法施工的防坍方问题的处理, 是保证隧道施工安全和工程质量的关键性环节。本文主要分析了公路隧道不良地质情况引起的塌方原因, 并探讨了预防、处理措施。
关键词：公路隧道,施工,塌方,原因,处理
参考文献
[1]谭若坚.不良地质隧道设计与施工的常用处治措施[J].湖南交通科技, 2002 (3) .
文尖岭隧道塌方处理 第8篇
文尖岭隧道位于海南省三亚市,全长1 852 m,起讫里程为DIK267+940～DIK269+772。本隧道是海南东环铁路控制性工程之一。该隧道设计为时速200 km/h客运专线双线隧道。隧址为丘陵地貌,地形起伏,相对高差约40 m～190 m,自然坡角一般10°～30°,坡面植被发育。上覆第四系全新统坡残积Q
2 第一次塌方情况及处理方案
2.1 塌方情况
文尖岭隧道出口DIK269+590～DIK268+950段,长640 m,设计为Ⅱ级围岩,反坡施工,全断面法开挖。
2008年9月20日下午6点多,文尖岭隧道出口全断面施工到DIK269+538时,观察发现掌子面局部揭露出辉绿岩岩脉,灰绿色,节理裂隙发育,岩脉与隧道轴线近于正交,花岗岩与辉绿岩岩脉接触面产状陡倾,近于90°,接触带靠辉绿岩一侧岩体破碎,节理裂隙极发育,已开挖的花岗岩一侧岩体较完整,为块状～巨块状整体结构。由于掌子面尤其是拱顶附近有零星土灰色“砂浆状”裂隙充填物和小的岩块掉块,人员无法靠近。21日凌晨2:40许出现第一次塌方,塌方堆积体高度约6 m,沿隧道纵向5 m～6 m塌方体全部为辉绿岩,呈碎石、块石状,掌子面有水渗出,水量很小,其后间歇掉块。22日下午16:10塌方处发生第二次坍塌,涌水量突增,洞内积水急剧增加,漫过洞口的仰拱流出洞外,洞内积水最深处超过150 cm,人员全部撤出。坍塌持续约1 h,塌体岩块较大,并伴随着巨响,经统计,涌水量约280 m3/h。2 d后,涌水量稳定在100 m3/h。此塌方处埋深约80 m。到地表观察,未发现变形、下沉情况。
2.2 原因分析
根据设计资料显示,此段围岩为Ⅱ级围岩,掌子面围岩为块状、巨块状微风化花岗岩,未见断层破碎带。从DIK269+538揭示的地质情况和塌方堆积体来看,此处存在辉绿岩侵入体,形成断层破碎带,塌方原因为地质原因。
2.3 塌方处理方案
1)DIK269+543～DIK269+523段20 m围岩级别由原设计Ⅱ级调整为Ⅳ级,采用台阶法开挖。该段衬砌采用Ⅳ级围岩复合式加强,锚网喷初期支护,设拱墙Ⅰ18型钢钢架及拱部ϕ89超前大管棚加强支护通过坍体。其中拱墙喷C25纤维混凝土厚25 cm,仰拱喷C25素混凝土厚25 cm。拱墙设ϕ8钢筋网(网格间距20 cm×20 cm)。拱部120°范围内径向ϕ25中空锚杆改为设大外角ϕ42注浆锚管,ϕ42注浆锚管外插角45°,每根长4 m,环向间距0.6 m,纵向间距0.8 m。边墙设ϕ22砂浆锚杆,每根长4.0 m,环向间距1.0 m,纵向间距0.8 m。Ⅰ18拱墙钢架按纵向0.8 m/榀设置。ϕ89大管棚(外插角12°)设于DIK269+541～DIK269+521段,并于DIK269+541处设大管棚导向墙,导向墙墙脚设ϕ42注浆锚管锁脚,每侧4根,每根长4 m。ϕ89大管棚共设一环,每根长20 m,环向间距0.3 m,每环53根。
2)塌方处理施工步骤:喷混凝土(厚5 cm)封闭坍体→DIK269+543～DIK269+541段扩挖、施作拱部大外角ϕ42注浆锚管及边墙ϕ22砂浆锚杆,铺设钢筋网,架设Ⅰ18钢架并喷混凝土封闭→从DIK269+541处开始施作导向墙及ϕ89大管棚(仰角12°)→小炮扩挖,施作拱部大外角ϕ42注浆锚管及边墙ϕ22砂浆锚杆,铺设钢筋网,架设Ⅰ18钢架并喷混凝土封闭→通过坍体后对坍穴吹砂回填并注浆固结→施作二次衬砌。
3 第二次塌方情况及处理方案
3.1 塌方情况
从9月25日开始,按照第一次塌方处理方案积极进行了施工,封闭堆积体,建立工作平台,扩挖施作大管棚,并进行了注浆,并采用台阶法向前施工2 m至DIK269+536。由于施工难度极大,注浆也未能形成有效的固结圈,还是有大量的砂浆状填充物和岩块(从0.1 m3～1.0 m3大小不等)涌出,并带动部分超前导管和管棚弯折、失效。
自2008年10月12日开始,三亚连降3天暴雨,导致洞内掌子面塌方处涌水量大增,达到200 m3/h。施工单位停止塌方处施工,用C25喷射混凝土10 cm厚封闭掌子面,掌子面增打ϕ42小导管40根,长度7 m,注浆止水。同时每天派人观察地表、拱顶变形,做好沉降观测。
2008年10月16日早6点,坍腔里面有落块声音,同时封闭堆积体的喷射混凝土右侧开裂,涌出部分坍出物。到洞顶观察地表情况,发现洞顶地表出现塌陷。坍坑平均深度约10 m,顶部横向宽度约20 m,纵向长度约10 m,底部长宽约5 m。洞内坍出物呈碎石、角砾、粗砂夹黏土及少量块石。石质成分为辉绿岩为主,少量为花岗岩。黏土呈灰绿、灰白色,遇水浸泡呈软塑、流塑状,该黏土为断层泥。辉绿岩质碎石多呈片状,薄层状,个别表面光滑且具擦痕。揭示该断层破碎带宽度在隧道沿线路方向为6 m～8 m,断层走向与隧道轴向的平面夹角70°～80°。倾角近于直立。分析应为发生在辉绿岩侵入体附近的小型断裂。洞内初期支护未见大变形。
3.2 原因分析
根据地表塌方情况分析,此断层破碎带上下贯通,直到埋深约80 m高的地表。第一次塌方及随后的处理过程中,破碎带内部形成空腔。随着10月的大雨,内部空腔失稳,持续下落坍塌,一直延伸到地表,从而地表形成塌坑(见图1,图2)。
3.3 处理方案
在原处理方案的基础上,形成如下处理方案:1)地表塌坑周围挖临时排水沟,坍坑下部用脚手架做支承,上面覆盖彩条布,防止雨水进入塌坑。待本段衬砌施工完毕后,分层夯填土石回填塌坑。2)DIK269+536～DIK269+523段初期支护由Ⅰ18工字钢调整为Ⅰ20,间距调整为0.6 m,系统锚杆、大外插角系统锚管及锁脚锚杆等纵向间距同钢架间距。3)DIK269+538～DIK269+523段施工工法由台阶法调整为CRD法(中隔壁法)。采用中隔壁法缩小断面施工通过。4)加强洞内初期支护变形观测及洞外地表沉降观测。
4 结果
经过1个多月的努力,终于于2009年10月30日顺利通过塌方段。施工过程中没有造成任何人员和设备损失。随后要加紧对侵限钢拱架的处理,及早进行二衬施工,回填洞顶塌坑。
5 体会
1)隧道在施工过程中,一定要加强地质超前预报,尽可能的探明前面的地质情况,尤其是地质突变,避免塌方的发生。2)塌方发生后,要集中人员、设备,在保证安全的前提下,不等、不靠,抓紧处理。处理越快,发生意外情况越少,损失也越小。3)本次塌方最大特点就是80 m高的埋深塌到了地表,这是始料未及的。施工方案由第一次塌方时的台阶法调整为第二次塌方时的CRD法,就是跟地表产生塌坑直接相关。4)由于塌方堆积体高度有80 m左右,所以在开挖支护过后,要对此段进行二次径向注浆,对二衬进行加强,以保证将来运营的安全。
摘要：通过对文尖岭隧道工程概况的描述,介绍了两次隧道塌方情况及产生原因,并总结了相应的塌方处理方案,以保证将来隧道运营的安全,同时为同类型隧道塌方的判断、处理积累经验。
关键词：隧道,塌方,处理方案,台阶法,中隔壁法
参考文献
[1]陈豪雄,殷杰.隧道工程[M].北京:中国铁道出版社,2003.
[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2003.
土胎法处理隧道塌方 第9篇
关键词：隧道,土胎法,塌方处理
0引言
目前隧道施工主要采用新奥法。锚喷支护应用为隧道开挖施工提供了安全保障,也加快了隧道掘进进度,但由于水文地质条件、开挖方法和施工不规范操作等原因,隧道施工特别是在雨季仍难免发生一些塌方,导致工期延误、成本提高,甚至发生严重的财产与人身安全事故;另外,若塌方处理不当,还会留下工程质量隐患,给后期维护带来极大困难。因此,隧道出现塌方后,选择正确的处理方法,安全、及时处理至关重要。
1隧道塌方原因分析
1.1塌方机理
为了充分发挥岩体的承载能力,既要允许变形,使围岩能形成承载环,又要控制岩体变形幅度,使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。因此,应采用如锚杆、钢支撑、喷混凝土等能与围岩密贴、及时支护又能随时加强的柔性支护结构,通过调整支护结构强度、刚度及其适时发挥作用时间(包括闭合时间)控制岩体的变形。隧道塌方最主要原因是:不良地质条件、设计不周全、施工方法和控制措施不到位,但是因未按规定进行量测或围岩地质发生突变时信息反馈不及时,导致跟踪设计不及时、施工方案和支护参数不及时调整等也是不可忽略因素。
1.2不良地质条件
隧道穿过断层、风化严重的破碎带,或遇到含水丰富的软弱夹层,特别是在岩性软硬差别很大的交界面处,极易形成塌方。
1.3设计不周全
由于勘测设计阶段对隧道通过地区的地质了解不全面,未能准确的分地段进行围岩分级,没有探明断层、破碎带等不良地质现象的准确位置和范围,导致施工中突然遇到地质条件发生变化,施工方法无法及时调整。
1.4开挖和支护方法不当
施工工艺不符合施工技术规范要求,未能及时根据地质变化调整开挖方法;支护滞后;地层暴露过久,引起围岩松动;量测不及时,围岩变形信息未能及时反馈。
2塌方处理的一般原则
塌方处理方案必须在全面掌握塌方现状、弄清塌方原因基础上制定,才能达到安全、可靠、经济、有效的目的。塌方处理方案制定一般原则是先巩固后方,防止塌方扩大,经观测和分析,确定塌方趋于稳定后,再逐步加固处理塌方体,最后实施开挖支护。
3龙井隧道塌方及处理
3.1工程简介
龙井隧道位于福建省武平县十方镇与岩前镇交界处,隧道通过区属构造剥蚀～侵蚀低山地貌,地下水主要为下伏基岩裂隙水,受断裂、节理等地质构造控制,受大气降水补给,向河谷排泄,局部具承压性,富水性差。隧道区岩层走向变化较大,多与隧道轴线小角度相交,对隧道侧壁稳定不利。地质构造较发育,岩体较破碎,多以软岩或较软岩为主,且局部存在煤层和岩溶,地质条件较复杂。左线ZK187+492～ZK187+500设计为Ⅳ级围岩地段,围岩以细砂岩、砂砾岩为主,厚层状结构,侧壁稳定性差,拱顶无支护时易出现局部坍塌。衬砌类型为Z4复合式衬砌,初期支护参数为:4Φ25格栅拱架间距1 m,3 m长Φ22普通砂浆锚杆间距1.2 m×1.2 m,20 mm×20 mmΦ6钢筋网,C20喷射混凝土厚度18 cm。
3.2塌方过程
受连续强降雨影响,ZK187+492～ZK187+500段初期支护后一直有滴水现象,因水的浸泡、侵蚀作用使围岩稳定性变差,监控量测数据显示,23日当天ZK187+495处拱架拱顶日沉降达20 mm,边墙收敛达40 mm,现场立即停止掌子面施工,着手对该段落进行加固处理并加强安全保护,但当晚23:00时许,受右洞掌子面爆破的扰动,左洞ZK187+495附近拱顶喷混凝土面还是出现了开裂、剥脱现象,24日凌晨2:00左右ZK187+492～ZK187+497段最终发生塌方。塌方模型图见图1。
3.3塌方原因分析
1)地质原因:从地质构造来看,坍塌处拱顶上部有一条横向强风化破碎带,并一直向上延伸至右洞。塌渣内存在大量黑色煤体及光滑煤矸石,坍塌体节理面可见明显煤层,煤层在地下水作用下,迅速被软化失稳。地质不良是本段塌方最主要原因。
2)设计原因:该段围岩设计为Ⅳ级围岩地段,围岩以细砂岩、砂砾岩为主,厚层状结构,与实际围岩地质明显不符,设计采用Z4型复合支护不足以承受围岩松动软化、位移所产生的压力。
3)施工原因:经现场检验,ZK187+490～ZK187+500段初期支护施工质量符合要求。但左洞掌子面超前右洞掌子面施工不足30 m,右洞掌子面几乎与左洞塌方处平齐,根据坍塌位置分析,右洞爆破扰动是引起该段塌方直接外力原因。
3.4“土胎法”塌方处理
由于塌方地段围岩存在煤层,极其破碎,且隧道覆盖层较厚,采用注浆锚固和大管棚注浆超前支护方法处理,质量、安全难以保证。经对塌方段围岩地质、坍塌体现况反复分析,方案比选,决定采用“土胎法”处理,具体做法是:从洞外运渣土对塌方段进行回填,回填土石至洞顶处形成土胎,在土胎上架立混凝土泵管灌注混凝土壳,壳体应具有一定的强度和刚度,能抗击塌空区零量冒落物冲击,再辅以小导管预注浆,进一步稳固塌方体,确保开挖的安全。
3.4.1安全通道
在塌方段左侧拱脚处设置内径1.5 m加强水泥管,管顶细砂覆盖2 m厚,作为逃生通道供施工人员安全进出塌方段前方。
3.4.2塌方影响段加固处理
ZK187+500～ZK187+515段采用I18工字钢内撑拱架临时支护,楔子抵紧,打设锚杆锁紧,护拱部喷混凝土密实,防止坍塌扩大,为塌方处理提供安全保障。ZK187+500～ZK187+510段采用径向小导管注浆对周围岩体进行加固,小导管采用Φ50×5无缝钢管,长度L=400 cm,间距80 cm×80 cm梅花形布置,浆液采用M30水泥浆,注浆从后往前,从下往上。ZK187+492～ZK187+497段利用逃生通道同样采用上述方法加强支护。
3.4.3塌方段处理
1)塌空区处理。
由于坍塌面形成大的空腔,塌空区四周围岩极为破碎松散,零星塌落时有发生,施工人员、设备无法靠前就近施工,塌空区表面喷混凝土采用接长喷射机喷管接头,人员在安全处利用杠杆原理进行操作,封闭塌腔区表面,防止塌空区再次出现掉落石块。
2)形成土胎。
为了在土胎上制作较规整钢筋混凝土壳体,要求土胎应尽量平整、顺滑,施工时通过观察孔指挥回填土石卸料位置,堆积平顺的拱形土体,土石的输送采用长臂挖掘机伸入塌方段向内回填,确保人身安全。接近或超过隧道轮廓线后,因顶部空间狭小,长臂挖掘机难以操作,采用喷浆机喷干砂回填。回填土石形成土胎时,土胎尺寸要大于隧道开挖轮廓线,以免加大后续修凿量。
3)铺双层钢筋网。
土胎回填完成后,在土胎上铺设钢筋网。将制作好的双层钢筋网(采用Φ8钢筋制作),用长杆吊运、安放在土胎上表面,铺设时保证钢筋网片之间紧密相连。网片安放期间由专职安全人员在现场值班,随时留意观察塌空区顶板的变化,防止塌落伤害人和设备。
4)管道安装。
钢筋网安装完成后,开始安装混凝土输送管道。安装时,操作人员位于塌腔口部外,将管道逐节接长后推送进塌方空腔,根据方案要求至少安装6道,要求出口前后错位,且至少有两根混凝土输送管道延伸到塌腔最高处,以保证混凝土密实不留死角。
5)封堵。
为不使造壳用的混凝土流失,塌方空区口部与土胎之间的缺口用草袋封堵,在靠近设计轮廓线1.0 m塌方体内预埋Φ50×5注浆管。封堵完成后用喷射混凝土将整个土胎外表面封闭,厚度不少于10 cm,构成止浆墙防止注浆时产生漏浆。
6)泵送混凝土。
混凝土用HBT60B泵送,泵送的混凝土标号C20,按管道长度由短到长的顺序进行灌注。混凝土层达到2.5 m厚左右时停止混凝土灌注,在不受任何扰动的情况下,静置24 h以上。然后从管口最高的管道往空腔内灌注M10砂浆,直到整个空腔完全被填充密实。
7)注浆。
由于塌方体是松散的塌渣堆积起来的,没有自稳能力,为防止在开挖施工时塌方体大量滑塌引起二次坍塌,需要将塌方体进行注浆固结。采用水灰比1:0.5的水泥净浆,注浆压力控制在0.8 MPa～1.0 MPa。
3.4.4塌方段重新成洞施工
在拱部混凝土强度达到70%后,开始重新开挖施工。塌方段的初期支护变更为I 20b工字钢间距0.5 m,3 m长Φ22普通砂浆锚杆间距1.2 m×1.2 m,20 mm×20 mmΦ6钢筋网,C20喷射混凝土厚度25 cm。
1)上部弧形导坑。
采用微药量解体、风镐修凿轮廓开挖施工,开挖高度控制在2.5 m左右,每循环进尺0.5 m,开挖后立即初喷混凝土5 cm厚,再打设锚杆、挂网、架设拱架后喷混凝土至设计厚度。
2)下半断面两侧弧形开挖。
上部弧形导坑掘进5 m后,开始两侧导坑开挖与支护施工,左右导坑应前后错位推进,严禁同一横断面左右导坑同时作业。每循环开挖完成后,立即进行锚网喷施工。为避免上下作业相互干扰,上、下导坑掌子面相距保持在3 m～5 m。
3)核心土开挖。
在两侧拱架施工完成后,及时进行核心土的开挖,开挖核心土时正面预留1:0.5的坡度,作为上部施工人员上下及材料搬运通道。开挖进度根据实际情况而定,一般与左右导坑进度保持一致。4结语
本隧道采用“土胎法”进行塌方处理,安全可靠,整个处理过程未发生二次坍塌现象,也未发生其他任何安全事故,确保了施工安全;施工快速、高效,整个处理过程仅耗用8 d,保证了施工进度与节点工期;质量满足要求,处理过程经监控量测,结构很快趋向稳定,拱顶沉降和周边收敛都在允许范围内,处理后至今也均无发现异常。实践表明,“土胎法”用于处理地下水丰富、破碎煤层地质围岩的隧道塌方,具有上述明显优点,可供同类地质围岩的隧道塌方处理参考。
参考文献
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[4]苏兴锯.隧道下穿超浅埋国道的爆破减震技术[J].公路, 2010(6):91-92.
隧道洞口塌方方案处理探讨 第10篇
该隧道位于贵州, 为旅游景区改线段工程隧道。单洞两车道, 隧道长度650m, 平均埋深75m, 最大埋深197m, 起止桩号K5+020~K3+370, 其中K4+470~K4+370段为V级加强围岩, 岩性为强风化变余细粒砂岩、泥岩, 围岩比较破碎, 颗粒间疏松, 彼此粘结力较弱, 节理裂隙较发育, 遇水软化强度较低, 隧道围岩渗漏水较为严重。在开挖过程中有掉块或者小范围的塌方。该段初期支护为间距为50cm的I18工字钢、25cm喷射混凝土。
2 隧道塌方段
隧道出口段, 根据监控数据拱顶沉降和周边位移收敛均较大, 出现明显异常和大位移变形, 由于在施工过程中没有按照设计图以大管棚出洞和及时跟进二衬, 在隧道贯通后, 由于破碎围岩和偏压, 出口处工字钢挤压产生严重扭曲变形 (见图1) , 一榀榀向隧道内坍塌, 最后出口段整体塌方导致洞口封闭 (见图2) 。
3 塌方处理方案
根据塌方实际情况, 因该隧道工程段位于旅游景区, 对环境保护的要求, 结合该区段隧道埋深较浅, 埋深20米左右, 处置方案以地表注浆加固为主, 洞内加固为辅的处理方案。
具体处治方案如下:
(1) 塌方引起的地表陷坑及裂缝四周设置截水沟, 防止地表水及降水深入塌方区。必要时可在地表陷坑及裂缝表面喷射混凝土封闭。
(2) 对洞内塌方体采用尼龙袋装沙土按坡比1∶1反回填, 并人工夯实, 防止塌方范围向隧道内进一步扩展。
(3) 由于渗漏水量大, 应在隧道内设置至少两台大功率抽水泵同时向洞外排水。
(4) 对洞内塌方区段前方原衬砌采用临时钢支撑及型钢进行加固;临时钢支撑采用I20b型工字钢, 设置间距为50cm, 注浆加固采用Φ50mm4mm小导管, 小导管长度500cm, 环向间距100cm, 纵向间距120cm, 并采用梅花形布置。
(5) 对地表陷坑进行回填, 采用地表注浆方案进行加固处理;地表注浆范围可向地表陷坑及裂缝周围一定范围适当扩展, 注浆孔采用梅花形布置;注浆管采用Φ108mm6mm钢管, 设置漏浆孔100mmΦ8mm, 梅花形布置;注浆浆液采用双液浆 (水泥浆、水玻璃) 。
(6) 地表注浆完成且浆液凝固及洞口地表加固后, 在洞顶拱部设置双层超前小导管注浆加固, 可以从洞口向内按照Ⅴ塌方型围岩进行隧道开挖, 开挖时严格控制掘进进尺。边墙部钢拱架采用注浆锚管进行锁脚、加固。边开挖边防护, 并配备专人密切注意观测岩体的动态, 一旦出现滑塌趋势, 立即停止开挖对边坡进行组织防护确保开挖施工安全。
(7) 必要时可采用大管棚进洞。
4 施工注意事项
(1) 由于该隧道围岩为强风化变余细粒砂岩、泥岩, 遇水软化强度较低, 隧道围岩富水。因此在该洞口塌方处理过程中, 应特别注意对水的控制, 地表水和岩体裂隙水。
(2) 注意洞口上方围岩及边坡的处理加固和防护, 保证强度和稳定性。
(3) 施工时严格按照以上施工工序逐步进行施工, 确保施工安全。
(4) 注浆时应采用分段多次注浆, 待前次注浆形成止浆层后再进行后续注浆, 以有效控制注浆量。
(5) 注浆完成后, 需等浆液达到设计强度后方可进行隧道内开挖、支护等作业。
(6) 严格执行“严注浆、快加固、管超前、短开挖、强支护、少扰动、勤量测、早封闭”的原则。
5 结语
引起隧道塌方有各种因素, 对塌方的处理方案要根据工程地质和围岩情况, 因地制宜采取适合具体工程的处理方案。尤其要加强对水、塌方范围围岩强度和稳定性的控制。综合考虑各种工程地质因素, 采用适当的处理方案。
参考文献
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