大斷面隧道坍方冒頂處理技術(shù)總結(jié)

1、大斷面隧道坍方冒頂處理技術(shù)總結(jié)關(guān)鍵詞：高速鐵路 大斷面隧道 坍方處理 正文：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)男枨笠彩遣粩嗯噬?，而高速鐵路作為其中的新寵更是受到了前所未有的關(guān)注。武廣、鄭西等客運(yùn)專(zhuān)線的開(kāi)工，也拉開(kāi)了高速鐵路建設(shè)的序幕，作為第一批開(kāi)建的客運(yùn)專(zhuān)線，設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)到了350km/h，鋪設(shè)無(wú)碴軌道，線路等級(jí)及其它方面的要求都達(dá)到了前所未有的高度。隧道結(jié)構(gòu)則是充分考慮了空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的影響，最大程度滿足乘客乘車(chē)舒服度的基礎(chǔ)上，隧道內(nèi)凈空面積達(dá)到了100m2。由于此前國(guó)內(nèi)沒(méi)有如此大斷面隧道的設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)，所以我們只能參照國(guó)外的一些先進(jìn)理念及施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，加上自己的研究、摸索來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)、

2、施工，從現(xiàn)場(chǎng)施工情況來(lái)看，總體上還是能滿足高速鐵路要求的，同時(shí)也存在著不少問(wèn)題有待我們?cè)诮窈蟮脑O(shè)計(jì)、施工中進(jìn)一步加強(qiáng)。個(gè)別隧道在洞口段施工過(guò)程中，由于拱頂埋深較淺，土體力學(xué)性質(zhì)較差，巖體自穩(wěn)能力差，加之施工中存在施工方法不當(dāng)，技術(shù)措施不力，施工工藝不過(guò)關(guān)等問(wèn)題，使得隧道在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)坍方直至冒頂，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失及較大的工期壓力?，F(xiàn)針對(duì)大斷面隧道坍方冒頂處理，將我在配合施工過(guò)程中積累的處理技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)分述如下：一、地表處理結(jié)合洞內(nèi)支護(hù)適當(dāng)加強(qiáng)此種處理方式適用于隧道工期壓力較大，拱頂覆蓋層為土層，自穩(wěn)性較差，土體含水量較大，隧道埋深不大于40m，洞內(nèi)暗挖施工安全性及可靠性相對(duì)較小，同時(shí)土體注漿

3、加固效果較好的情況。武廣客運(yùn)專(zhuān)線高嶺隧道在進(jìn)行DK2064+511+511段支護(hù)侵限處理時(shí)，發(fā)生坍塌，地表DK2064+507+525段形成坍坑，坍坑垂直隧道中線，左右邊緣距隧道中線各約9m，坍坑基本呈圓形最深處約7m；坍方前隧道內(nèi)掌子面里程為DK2064+540，拱墻二次襯砌里程為DK2064+511。對(duì)于坍方及其影響段（DK2064+505+540）的處理以改善坍方體和圍巖的物理力學(xué)性能，提高其自穩(wěn)能力為目的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、施工現(xiàn)狀以及所處段落的地質(zhì)條件分析，采取地表處理與洞內(nèi)處理相結(jié)合的原則進(jìn)行處理并順利通過(guò)。具體工序及參數(shù)如下：1、首先對(duì)洞內(nèi)坍體坡面進(jìn)行加固，確保地表處理時(shí)的安全。 a

4、. 洞內(nèi)坍體表面進(jìn)行噴C20混凝土封閉，厚度15cm。 b. 于坍體坡腳堆碼填土編織袋，確保坡腳穩(wěn)定。 c. 對(duì)坍方體正面進(jìn)行注漿固結(jié)，避免地表處理時(shí)發(fā)生新的溜坍，危及地表設(shè)備及人員安全。注漿管采用50PVC花管，注漿深度按68m控制，注漿花管間距1.52m，壓注1:1水泥砂漿，注漿壓力0.60.8MPa。2、對(duì)坍體進(jìn)行坡面處理加固后，再進(jìn)行地表預(yù)加固。a. 加固范圍的確定縱向長(zhǎng)度：從DK2064+505至DK2064+565；橫向?qū)挾龋焊鶕?jù)實(shí)際地形，采用破裂角法控制，隧道中線左側(cè)17m，隧道中線右側(cè)26m，破裂角可參見(jiàn)鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范附錄B中方法進(jìn)行計(jì)算；加固深度：加固深度一般至計(jì)算破裂面以

5、下12m，若在隧道范圍內(nèi)則開(kāi)挖至開(kāi)挖輪廓線外1m，其中DK2064+511+518段為確保洞內(nèi)清方形成作業(yè)空間的安全，須加深至拱腰以下2m。 圖1 旋噴加固典型橫斷面圖b. 旋噴樁參數(shù)及工藝旋噴樁采用雙重管法，旋噴直徑60cm，樁間距按1m布置。旋噴樁在施工前必須作試樁，按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，以便調(diào)整施工工藝，確保施工質(zhì)量，在加固到一定區(qū)域后應(yīng)設(shè)置檢查孔，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注漿；旋噴樁施工時(shí)，先施作周邊再加固中部。3、旋噴樁施作完成后，于地表建立完善的的觀測(cè)網(wǎng)，觀測(cè)網(wǎng)格間距10m10m，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行閉合測(cè)量，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析以掌握地表變形情況。4、地表處理完成后，于坍體上半斷面DK2064+5

6、11+516段施作超前小導(dǎo)管，結(jié)合I 25a型鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù)開(kāi)挖超前大管棚工作室，噴混凝土厚30cm，設(shè)8雙層鋼筋網(wǎng)及徑向42注漿錨管（4m/根）以確保開(kāi)挖面穩(wěn)定，并加設(shè)臨時(shí)仰拱（I 18鋼架?chē)?5cm厚的混凝土構(gòu)成），鋼架拱腳處設(shè)不少于2根鎖腳錨管（6m/根）。在DK2064+516處拱部150范圍內(nèi)施作一環(huán)108大管棚，長(zhǎng)35m，大管棚至未開(kāi)挖段（DK2064+540以后）搭接不小于5m。 圖2 坍體處理縱斷面圖5、采用多臺(tái)階法開(kāi)挖坍方段，每級(jí)臺(tái)階長(zhǎng)度不超過(guò)3m，其拱腳處須擴(kuò)大至60cm，并均應(yīng)設(shè)置臨時(shí)仰拱，臨時(shí)仰拱采用I18鋼架?chē)?5cm厚混凝土；拱部設(shè)外插角為30的42鋼花管并壓注水泥

7、漿超前支護(hù)；型鋼鋼架采用I 25a型，縱向間距0.5m，并設(shè)斜撐，每處拱腳設(shè)不少于2根鎖腳錨管；噴砼厚30cm，鋼筋網(wǎng)采用雙層8鋼筋，邊墻系統(tǒng)錨桿采用42錨管，4m長(zhǎng)，間距0.8m，并壓注1:1水泥砂漿，仰拱及二次襯砌緊跟。6、對(duì)DK2064+525+540未開(kāi)挖部分的上半斷面掌子面采用噴混凝土封閉，厚10cm，并采用玻璃鋼纖維錨管進(jìn)行超前注漿預(yù)加固處理，錨管直徑30mm，15m設(shè)一環(huán)，1m間距布置，縱向搭接3m。7、分節(jié)逐榀拆換DK2064+528+540范圍內(nèi)侵限初期支護(hù)，拆換每節(jié)長(zhǎng)度不大于2m。拆換時(shí)，首先采用42徑向錨管注漿補(bǔ)強(qiáng)，錨管間距0.8m，4m/根，設(shè)臨時(shí)支撐加固未拆換段，再對(duì)

8、侵限初支進(jìn)行逐榀拆換，并及時(shí)施作I 25a型鋼鋼架及臨時(shí)仰拱（I18鋼架?chē)?5cm厚的混凝土）以封閉成環(huán)。重新施作鋼架時(shí)，擴(kuò)大拱腳至60cm，并設(shè)型鋼斜撐，每處拱腳設(shè)不小于2根鎖腳錨管。8、待該段收斂變形穩(wěn)定后施作二次襯砌。二、拱部明挖下部暗挖處理此種處理方式適用于隧道工期壓力較大，拱頂覆蓋層為土層，自穩(wěn)性較差，暗挖難以成拱，安全性較低，同時(shí)進(jìn)行地表注漿加固效果不明顯的情況。武廣客運(yùn)專(zhuān)線茶屋隧道在開(kāi)挖DK2113+090附近仰拱時(shí)，洞內(nèi)出現(xiàn)坍塌直至冒頂，在DK2113+073+096段地面形成縱向長(zhǎng)約21m、寬約16m、深約7m左右的陷坑。坍方前隧道內(nèi)掌子面里程為DK2113+075，拱墻二次

9、襯砌里程為DK2113+096。鑒于清遠(yuǎn)梁廠位于此隧道進(jìn)口端，工期要求非常緊，同時(shí)拱頂埋深較小，此段前期進(jìn)行過(guò)地表注漿處理但效果不好，故考慮采用拱部明挖下部暗挖的施工方法。具體處理措施及工序如下：1、首先對(duì)洞內(nèi)坍體表面噴15cm厚C20砼進(jìn)行封閉，并采用42小導(dǎo)管注漿對(duì)坍體上半斷面進(jìn)行固結(jié)，小導(dǎo)管每根長(zhǎng)6m，間距1m，梅花型布置。 2、施作明挖范圍周邊截水天溝，對(duì)明挖刷坡線范圍以外的地表裂縫采用粘土填塞，并用砂漿覆蓋。 3、對(duì)DK2113+073+096段采用明挖方法施工至上臺(tái)階位置，從上往下分臺(tái)階開(kāi)挖，臺(tái)階高度不大于10m，邊坡采用分級(jí)開(kāi)挖，分級(jí)防護(hù)，邊挖邊護(hù)的方法進(jìn)行施作，并在臺(tái)階處設(shè)置2

10、m寬的碎落平臺(tái)。為保證邊坡穩(wěn)定，回填面以上部分按永久坡率開(kāi)挖，回填面以下按臨時(shí)坡率開(kāi)挖，邊仰坡防護(hù)如下： 圖3 拱部明挖橫斷面圖 永久邊仰坡：最下部一級(jí)采用錨桿框架梁防護(hù)，其中32長(zhǎng)錨桿每根長(zhǎng)8m；上部邊仰坡采用骨架護(hù)坡防護(hù)。臨時(shí)邊仰坡：采用錨管注漿，掛網(wǎng)噴砼進(jìn)行防護(hù)。小導(dǎo)管采用42鋼花管，每根長(zhǎng)4m，間距1m，梅花型布置；鋼筋網(wǎng)直徑為8，網(wǎng)格間距20cm20cm，并和小導(dǎo)管及錨桿尾部焊接牢固；噴混凝土采用C25混凝土，厚度為15cm。 邊坡坡腳明挖到上臺(tái)階位置，中部預(yù)留上拱部核心土，作為砼護(hù)拱澆注時(shí)的支撐和底模。明挖邊坡防護(hù)時(shí)預(yù)留泄水孔，3m3m梅花型布置。4、明挖完成后施作上部C20工字鋼

11、架混凝土護(hù)拱，預(yù)留沉落量30cm，護(hù)拱厚度1m，拱腳擴(kuò)大至2m。型鋼采用I22a工字鋼，縱向間距0.5m，鋼架間設(shè)縱向連接筋，采用22的HRB335鋼筋，按環(huán)向間距0.5m設(shè)置，鋼架與縱向連接筋尾部采用焊接連接；每榀鋼架兩側(cè)拱腳處各設(shè)兩根89鋼花管鎖腳，并注水泥漿加固，以確保暗挖時(shí)護(hù)拱的穩(wěn)定，89鋼花管每根長(zhǎng)8m，尾部和型鋼焊接牢固；型鋼鋼架架立完成后，澆注護(hù)拱混凝土。 5、護(hù)拱完成后，于護(hù)拱頂回填不小于2.0m厚的水泥土，水泥土中水泥摻入量為水泥土體積的10，制作水泥土不能采用具膨脹性及其它含不良雜質(zhì)類(lèi)土。 6、采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法進(jìn)行護(hù)拱下部暗挖施工，開(kāi)挖時(shí)中臺(tái)階處兩側(cè)拱腳及下臺(tái)階兩側(cè)墻腳

12、擴(kuò)大0.6m，并設(shè)工字鋼斜撐，擴(kuò)大的拱腳和墻腳采用C20混凝土回填，拱下加強(qiáng)系統(tǒng)支護(hù)采用I22a型鋼鋼架，縱向間距0.5m，和護(hù)拱中型鋼鋼架采用墊板螺栓連接，鋼架兩側(cè)拱腳處各設(shè)2根42鎖腳錨管并注漿，錨管每根長(zhǎng)6m，尾部和型鋼焊接牢固；掛設(shè)一層8鋼筋網(wǎng)，噴混凝土厚30cm，網(wǎng)格間距20cm20cm。初支應(yīng)盡早封閉成環(huán)，仰拱超前，拱墻二次襯砌一次性施作，該段襯砌進(jìn)行加強(qiáng)，拱墻、仰拱采用C35鋼筋混凝土，厚90cm。 7、 襯砌施作完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，及時(shí)對(duì)地表進(jìn)行二次回填，采用土石分層回填并夯實(shí)至設(shè)計(jì)回填面高度，施作50cm厚粘土隔水層；回填工作完成后施作地表排水系統(tǒng)，將地表流水引入線路左側(cè)沖

13、溝。 8、 對(duì)回填面、永久邊仰坡進(jìn)行綠化?；靥蠲娌捎弥膊萜ぞG化，永久邊仰坡綠化按相關(guān)參考圖辦理。 三、洞內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)直接暗挖通過(guò)此種處理方式適用于隧道工期壓力不大，明挖處理挖方量及回填量均較大，進(jìn)行地表預(yù)加固處理會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成較大破壞，從而增加投資，同時(shí)洞內(nèi)暗挖施工安全性及可靠性相對(duì)較大的情況。武廣客運(yùn)專(zhuān)線觀音山隧道在開(kāi)挖DIK1991+514+511段仰拱時(shí)，洞內(nèi)出現(xiàn)坍塌直至冒頂，于DIK1991+514+493段地面形成縱向長(zhǎng)約21m、寬約23m、深約8m左右的陷坑。坍方前隧道內(nèi)掌子面里程為DIK1991+480，拱墻二次襯砌里程為DIK1991+510。經(jīng)過(guò)明挖、地表預(yù)加固處理后再暗挖、

14、洞內(nèi)直接暗進(jìn)幾種方案的比選，從經(jīng)濟(jì)、安全的角度考慮采用從洞內(nèi)以暗進(jìn)的方式通過(guò)此段。具體處理措施及工序如下：1、地表陷坑采用土石回填并夯實(shí)至原地面線，并對(duì)坍坑周?chē)乇砹芽p進(jìn)行粘土填塞封閉處理，并采用水泥砂漿抹面。 2、建立完善的地表及洞內(nèi)觀測(cè)系統(tǒng)，觀測(cè)網(wǎng)格尺寸10m10m（可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整）。監(jiān)測(cè)點(diǎn)建立后，應(yīng)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行閉合測(cè)量。 3、對(duì)洞內(nèi)坍體表面噴15cm厚C20砼進(jìn)行封閉，并采用50PVC花管注漿對(duì)坍體上半斷面進(jìn)行固結(jié)，PVC管每根長(zhǎng)6m，間距12m，梅花型布置。 圖4 坍體處理縱斷面圖4、對(duì)DIK1991+519+515支護(hù)變形段拱墻范圍施作徑向42注漿錨管注漿補(bǔ)強(qiáng)，錨管每根

15、長(zhǎng)4m，間距1m1m，與已施作的系統(tǒng)錨管錯(cuò)開(kāi)布置。 5、分部清理坍體，從DIK1991+515開(kāi)始拱部范圍每5m施作一環(huán)89大管棚超前支護(hù)，環(huán)向間距30cm，每根長(zhǎng)8m，搭接不小于3m，并注水泥水玻璃雙漿液固結(jié)土體。系統(tǒng)支護(hù)噴混凝土厚32cm，設(shè)雙層8鋼筋網(wǎng)及徑向42注漿錨管，加強(qiáng)支護(hù)采用I25a型鋼鋼架，縱向間距0.4m，鋼架拱腳處設(shè)不少于2根鎖腳錨管（6m/根）。 6、DIK1991+494+515段坍體采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑非爆破法進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)擴(kuò)大拱腳0.6m，先開(kāi)挖兩側(cè)導(dǎo)坑，待兩側(cè)導(dǎo)坑通過(guò)坍體并對(duì)斷面進(jìn)行量測(cè)分析符合相關(guān)要求后，再進(jìn)行坍體中部的開(kāi)挖工作；型鋼鋼架采用I25a型，縱向間距0.4m，鋼架拱腳處均應(yīng)增設(shè)不少于2根42鎖腳錨管；噴砼厚32cm，鋼筋網(wǎng)采用雙層8鋼筋，邊墻系統(tǒng)錨桿采用42錨管，4m長(zhǎng)，間距環(huán)0.8縱1.0m，并壓注1:1水泥砂漿，仰拱及二次襯砌緊跟。 7、 坍體通過(guò)后，對(duì)DIK1991+494DIK1991+480下半斷面未開(kāi)挖段掌子面采用噴砼封閉，并對(duì)拱墻部分采用42小導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)注漿，錨管每根長(zhǎng)4m，間距1m1m，與已施作的系統(tǒng)錨管錯(cuò)開(kāi)布置。分節(jié)逐榀拆換DIK1991+494DIK1991+480范圍內(nèi)侵限初期支護(hù)，拆換每節(jié)長(zhǎng)度不大于2m。拆換時(shí)設(shè)臨時(shí)支撐加固未拆換段，