河卡山隧道塌方治理方案

1、河卡山隧道塌方治理方案【內(nèi)容摘要】介紹了河卡山隧道幾種不同程度、不同類型、不同規(guī)模的塌方采取的不同治理方案，為相似圍巖破碎、地質(zhì)復(fù)雜隧道施工提供借鑒。【關(guān)鍵詞】河卡山隧道 塌方 治理方案1.概況河卡山隧道地處青藏高原青海省興?？h境內(nèi)，工程地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)復(fù)雜，主要地質(zhì)構(gòu)造為下三疊統(tǒng)（T1a、T1b）變長(zhǎng)石砂巖、砂巖、鈣質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)粘板巖和第四系坡積物Q4d1，第四系上更新統(tǒng)沖、洪積物（Q3+4a1+p1）組成。隧道正常涌水量大，主要地質(zhì)災(zāi)害為圍巖破碎、粉砂質(zhì)粘板巖遇水變泥、隧道穿越巖層復(fù)雜多變、含泥夾層多等問題。河卡山隧道施工中，由于地質(zhì)原因，先后出現(xiàn)了2次大塌方和2次中等塌方及多次小塌方

2、，根據(jù)不同形式的塌方及采取的不同處理措施，總共可歸結(jié)為4類：第一，直接形成坍塌空腔。坍塌后圍巖穩(wěn)定，如K233+249K233+237處；第二，處于破碎帶的大塌方，塌方直接堵塞掌子面，情況不易掌握，如K231+810K231+825塌方；第三，水量大，圍巖自穩(wěn)性差，出現(xiàn)滑塌，如K233+418K233+355段落內(nèi)；第四，坍塌成塊狀，不停的間斷掉塊，人員無(wú)法靠近掌子面施工，如K233+045K233+036處。2.塌方治理方案河卡山隧道塌方治理，主要采取了直接支護(hù)回填治理、大管棚應(yīng)用、導(dǎo)管注漿施工、泵送混凝土回填及其綜合應(yīng)用措施。2.1直接支護(hù)回填治理K233+249K233+237段塌方，塌

3、方后形成坍塌空腔，空腔壁圍巖相對(duì)穩(wěn)定，塌方拱部呈橢圓頂?shù)孤┒沸危绊懛秶淼揽v向10m、橫向14m、塌方高度12m，塌方數(shù)量達(dá)2000m3。本段圍巖為巖層緩傾角薄層層理構(gòu)造發(fā)育，巖性以粉沙質(zhì)粘板巖為主，巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，層間夾泥，失穩(wěn)坍塌，拱部坍塌后相對(duì)穩(wěn)定。本著安全、快速、保質(zhì)的原則處理塌方。2.1.1初期支護(hù)充分利用圍巖塌方后處于一種相對(duì)的暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，抓緊時(shí)間處理塌方，在塌方范圍內(nèi)沿塌方面進(jìn)行初期支護(hù)。2.1.1.1速噴混凝土封閉采取挖掘機(jī)等大型機(jī)械配合快速的對(duì)空腔壁素噴5cm-8cm噴射混凝土，封閉巖面。2.1.1.2支立拱架根據(jù)具體情況出渣，盡早、快速的支立工字鋼拱架，采取加強(qiáng)

4、支護(hù)，I20工字鋼拱架間距45cm，在拱架兩側(cè)拱架離空腔壁距離小處，加強(qiáng)鎖腳錨桿設(shè)置，保證拱架穩(wěn)固，支拱架同時(shí)預(yù)埋注砂漿管。2.1.1.3拱架噴射混凝土在拱架上方設(shè)置1m厚漿砌片石護(hù)拱，增強(qiáng)初襯受力結(jié)構(gòu)，同時(shí)保證拱架噴射混凝土能進(jìn)行，再在護(hù)拱上方鋪蓋1m厚草墊，作為初支的臨時(shí)緩沖。然后及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土施工封閉整個(gè)空腔，形成整個(gè)初襯。2.1.2空腔回填初襯形成后，通過預(yù)埋管，向空腔內(nèi)吹填砂填滿空腔，然后根據(jù)需要，向空腔內(nèi)注漿固結(jié)回填砂，消除砂重對(duì)襯砌的壓力。2.1.3后續(xù)工序施工為不影響塌方，在下次掘進(jìn)時(shí)采用臺(tái)階法開挖，人工配合風(fēng)鎬、弱爆破、短進(jìn)尺。加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，對(duì)塌方段進(jìn)行變形量測(cè)，從拱頂下

5、沉數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最大沉降5cm7cm（設(shè)計(jì)預(yù)留沉降量），經(jīng)過觀測(cè)，變形基本穩(wěn)定，滿足襯砌條件時(shí)，及時(shí)襯砌。見圖1：K233+249K233+237段塌方治理圖。圖1：K233+249K233+237段塌方治理圖2.2大管棚塌方治理應(yīng)用K233+810K233+825段塌方，坍塌物細(xì)小、松散體積大，產(chǎn)生壓力大，充填滿整個(gè)空腔，不進(jìn)行固結(jié)，很難進(jìn)行開挖，為了快速、安全、有效的處理，設(shè)計(jì)院及相關(guān)部門確定坍方處采用大管棚施工方案。2.2.1小導(dǎo)管注漿、初期支護(hù)利用50超前注漿導(dǎo)管提高工作面凈空，創(chuàng)造大管棚施工條件，為管棚工作及套拱施工做準(zhǔn)備，保證施工后管棚、套拱不侵入襯砌凈空，在開挖工作室前，在拱部打

6、兩環(huán)50超前注漿導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)注漿，固結(jié)巖體。50鋼管環(huán)向間距30cm，長(zhǎng)度4.5m，成梅花型布孔，使用水灰比1:1水泥漿壓漿。然后擴(kuò)大范圍進(jìn)行初期支護(hù)，開挖時(shí)遵循“短開挖，強(qiáng)支護(hù)”的原則，確保穩(wěn)固、安全。2.2.2套拱施工及時(shí)采用沙袋及沙漿配合封閉工作室坍物面，防止坍體失穩(wěn)和下一步注漿液向外擴(kuò)散。在擴(kuò)大初期支護(hù)的保護(hù)下，施工套拱作為在管棚施工支撐點(diǎn)和角度控制點(diǎn)。在正常初期支護(hù)范圍內(nèi)，按照正常要求支立3榀I18工字鋼拱架，間距30cm，三榀拱架焊接為一個(gè)整體；在拱架外圈焊接長(zhǎng)為1.0m的108導(dǎo)向管，導(dǎo)向管間距、角度同管棚設(shè)計(jì)，分別為40cm、5。利用工字鋼拱架作為支撐和骨架，扣內(nèi)模、封端澆注套拱

7、混凝土，如圖2。圖2 套拱安裝示意圖2.2.3大管棚施工在套拱達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%后，開始管棚鉆孔施工，鉆孔采取低壓低速，防止產(chǎn)生坍孔、卡鉆；鉆孔深度應(yīng)保證達(dá)到前方穩(wěn)定圍巖1.52.0m左右；鉆孔孔口排水采取收集集中外排，防止造成平臺(tái)失穩(wěn)、坍塌或影響施工環(huán)境。成孔立即裝管，以保證裝管的成功率。鉆孔、裝管全部結(jié)束后，即開始管棚注漿，首先對(duì)導(dǎo)向管管壁和注漿管間空隙用錨固劑封口防止壓漿時(shí)，漿液順導(dǎo)向管流出。采取1MPa壓力注漿，以漿液擴(kuò)散范圍大、均勻?yàn)樽罱K目標(biāo)。管棚施工總體見圖3。2.2.4坍體處理管棚壓漿24小時(shí)后，進(jìn)行坍體開挖嚴(yán)格遵循短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌原則。采用正臺(tái)階開挖，先拱后墻，施工時(shí)采

8、用環(huán)形開挖，預(yù)留核心土，進(jìn)尺限定在1.0m內(nèi)；開挖后及時(shí)安裝120工字鋼拱架（間距0.5m）和噴砼支護(hù)。下斷面為預(yù)防開挖過高馬口失穩(wěn)，進(jìn)行分層開挖、支護(hù)。下斷面完成，立即進(jìn)行襯砌。圖3 管棚治理塌方施工總體圖2.3導(dǎo)管注漿施工治理滑塌在隧道淺埋及中間部分段落圍巖十分破碎、不穩(wěn)定，以K233+418K233+355段尤為突出，破碎帶內(nèi)巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，容易引起掉塊和小塌方，對(duì)隧道穩(wěn)定性有一定影響，隧道地下水對(duì)隧道危害極大。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)掌子面前方和勘察掌子面圍巖情況，綜合判定該圍巖類別。施工中使用超前小導(dǎo)管注漿施工，水量大處采取雙排導(dǎo)管注雙液漿，再采用臺(tái)階法開挖，短進(jìn)尺（每循環(huán)進(jìn)尺不大于120

9、cm）、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)以及加快二次襯砌進(jìn)度。2.3.1超前小導(dǎo)管注漿超前加固小導(dǎo)管采用50mm、=4mm鋼管加工制作，風(fēng)槍打眼，錘擊法打入。小導(dǎo)管長(zhǎng)450cm，花管部分長(zhǎng)350cm，每240cm一循環(huán)，環(huán)距35cm。依靠型鋼拱作支撐構(gòu)件和定位。用活塞式壓漿泵進(jìn)行一次性壓漿。初壓0.5Mpa，終壓1.0Mpa。每個(gè)孔注漿量按：Q=R2h計(jì)算，式中：R擴(kuò)散半徑，取0.30m損耗系數(shù)，取1.2漿液在孔隙中充填系數(shù)，取0.9巖石孔隙率，取5%h管長(zhǎng)（m）2.3.2加強(qiáng)初期支護(hù)及襯砌拱架采用20b工字鋼，間距50cm，縱向25鋼筋連接，型鋼拱與巖面用楔塊楔緊，并保證型鋼拱與巖面間噴射混凝土厚度不小于4c

10、m；8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)眼尺寸1515cm；噴射混凝土25cm，特別注意型鋼拱背部混凝土的密實(shí)度；徑向RD25N錨桿長(zhǎng)350cm，縱向環(huán)向間距=50100cm，與型鋼拱及鋼筋網(wǎng)焊接牢固，保證支護(hù)共同受力。二次襯砌厚度45cm，內(nèi)設(shè)雙層22鋼筋。2.3.3加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)、調(diào)整參數(shù)監(jiān)控量測(cè)重點(diǎn)放在對(duì)拱頂下沉、周邊收斂量測(cè)項(xiàng)目上。經(jīng)過觀測(cè)發(fā)現(xiàn)滲水量大的地段拱頂下沉量測(cè)值隨時(shí)間推移逐漸增大，并有擴(kuò)張趨勢(shì)。 通過分析，及時(shí)采取措施調(diào)整處理：掘進(jìn)施工時(shí)采取雙排導(dǎo)管，一排角度變大增加注漿范圍，同時(shí)使用水泥水玻璃雙液漿，保證注漿效果；已經(jīng)完成施工段，及時(shí)布置導(dǎo)管注雙液漿止水、穩(wěn)固圍巖。經(jīng)處理后觀測(cè)結(jié)果顯示效果明顯

11、，確保了施工安全和質(zhì)量。2.4泵送混凝土回填治理塌方K233+045K233+036處坍塌，坍塌體頂面高度接近開挖控制高度，空腔成倒圓錐體，周邊穩(wěn)定，頂部不停的掉塊，人員無(wú)法靠近施工，而發(fā)生又靠近貫通面，貫通時(shí)間要求緊迫。為此，經(jīng)過統(tǒng)一各方意見，為了保證施工的時(shí)間要求和安全，我們采取直接泵送混凝土回填，利用穩(wěn)固的倒圓錐壁支撐混凝土，隔離掉塊，保證施工，再開挖加強(qiáng)支護(hù)，最后再填充空腔處理。整體圖如4。圖4 K233+045K233+036塌方治理圖2.4.1回填輪廓處理 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際坍塌體形狀、穩(wěn)定狀態(tài)，采用沙袋砌筑封堵墻，利用挖掘機(jī)配合把沙袋送到塌落物不夠初期支護(hù)高度段落，控制泵送混凝土不侵入

12、初襯，在輪廓頂部可適當(dāng)沿隧道縱向放入鋼筋，增強(qiáng)混凝土的抗折和支撐作用。同時(shí)，預(yù)埋好混凝土輸送管和空腔回填用的吹沙、注漿管。2.4.2混凝土澆注 在加固處理的基礎(chǔ)上，采用砼輸送泵通過預(yù)埋管直接向空腔內(nèi)澆注C25混凝土。為了保證混凝土質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制配合比，并且為了保證早期強(qiáng)度、施工時(shí)間，可適當(dāng)加入早強(qiáng)劑?；炷亮扛鶕?jù)坍塌物和空強(qiáng)大小控制，保證開挖時(shí)起到隔離、保護(hù)作用。2.4.3開挖、支護(hù) 待混凝土強(qiáng)度達(dá)到60%，即可進(jìn)行開挖、支護(hù)。循環(huán)進(jìn)尺嚴(yán)格控制在5060cm，采用I20工字鋼拱架進(jìn)行支護(hù)，間距45cm，縱向25鋼筋連接，型鋼拱與混凝土面必須緊貼，局部空隙用楔塊楔緊，8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)眼尺寸1515cm；噴射混凝土25cm， 型鋼拱背部混凝土必須保證飽滿、密實(shí)。加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)進(jìn)行二襯施工。2.4.4空腔處理 上下導(dǎo)開挖完成、支護(hù)封閉成環(huán)后，立即進(jìn)行空腔回填。根據(jù)混凝土頂部塌落物多少，適當(dāng)?shù)拇等爰?xì)砂充填大空隙，然后進(jìn)行注漿凝結(jié)混凝土上部松散物，增強(qiáng)其自身支撐力、減少支護(hù)的壓力。3結(jié)束語(yǔ)隧道塌方處理要根據(jù)坍塌的具體情況、圍巖的