隧道塌方處理工藝

1、 摘要 隨著我國基本建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,隧道工程已經(jīng)成為鐵路、公路和水利水電等大型項(xiàng)目中的重要工程。隧道工程的重要性越來越顯著,隧道工程的數(shù)量和長度明顯增加規(guī)模不斷擴(kuò)大。然而 ,不良的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)以及由此而引發(fā)的塌方是隧道施工過程中不可回避的技術(shù)難題。文章以白山隧道塌方為例,介紹隧道塌方的處理工藝。關(guān)鍵詞 隧道塌方;應(yīng)急處理;超前支護(hù);施工工藝作者簡介李軍偉,廣州誠信公路建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司 ,廣東廣州,510420中圖分類號(hào) U459 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào)1007-7723(2010)02-0119-0002一、工程概況白山隧道左線長1713m,塌方段 ZK6+668ZK6+639 原

2、設(shè)計(jì)為級(jí)圍巖,開挖揭示為粉質(zhì)粘土,經(jīng)現(xiàn)場核實(shí)圍巖級(jí)別調(diào)整為級(jí),并對(duì)結(jié)構(gòu)支護(hù)相應(yīng)調(diào)整為加強(qiáng)。由于ZK6+668ZK6+649 段初支發(fā)生整體沉降變形,變形量達(dá)20cm。監(jiān)控量測資料反映該段變形已趨于穩(wěn)定,五方會(huì)議討論決定采用逐榀更換工字鋼處理。換拱施作至ZK6+656 時(shí)發(fā)生坍塌 ,塌方土體擠滿隧道整個(gè)斷面?，F(xiàn)場施工人員撤離及時(shí)未發(fā)生人身傷亡事故。但受其影響,二襯ZK6+677ZK6+681段拱頂及邊墻部位出現(xiàn)環(huán)向裂縫。二、應(yīng)急處理措施及塌方原因分析（一 ）應(yīng)急處理措施.在現(xiàn)場拉設(shè)警戒線,不允許無關(guān)人員進(jìn)入。.在二次襯砌ZK6+670ZK6+695 段埋置監(jiān)控點(diǎn),觀測二次襯砌的變形情況,及時(shí)向相

3、關(guān)部門匯報(bào)。.在地表位置安設(shè)警戒標(biāo)志,防止地方老百姓進(jìn)入。二 ）塌方分析經(jīng)幾方調(diào)查分析,總結(jié)塌方原因如下:.地質(zhì)情況復(fù)雜:原設(shè)計(jì)ZK6+700 進(jìn)入 IV 級(jí)圍巖 ,但是實(shí)際開挖后全段面為土體圍巖,有滲水,同時(shí)還受到溶洞（在施工 ZK6+720ZK6+670 段左右洞能相互聽見施工作業(yè)聲響）的交錯(cuò)影響。.暴雨影響: 連日的暴雨,經(jīng)過地表滲透,將原有的土體地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞,造成自穩(wěn)能力喪失,應(yīng)力重新分布,幾十米厚的土體層整體下沉,初支承載能力不夠。.土石交接面的滑動(dòng):在 ZK6+636 處于土石的交界處,往前的圍巖為石質(zhì),穩(wěn)定性好,已經(jīng)開挖段的巖質(zhì)差,為濕陷性松散土,受雨水影響,造成錯(cuò)動(dòng)滑移。三、塌

4、方處理方案（一 ）結(jié)構(gòu)支護(hù).超前支護(hù)采用超前管棚+ 超前小導(dǎo)管ZK6+668ZK6+637 段 ,拱部120范圍施作 108 管棚（ 108 無縫鋼管,壁厚 6mm）,長度31m,環(huán)向間距50cm,外插角510 ,管棚內(nèi)采用水灰比1 1 的純水泥漿填實(shí),注漿壓力 TOC o 1-5 h z 0.51.0MPa;拱部120范圍施作 50 小導(dǎo)管（ 50 無縫鋼管,壁厚 4mm）, 單根長5m,環(huán)向間距40cm,外插角 710 ,長度搭接不小于1.5m。.初期支護(hù)支護(hù)參數(shù):I20b 鋼架間距3榀 /100cm, 鋼筋網(wǎng)20cm20cm,噴砼26cm,預(yù)留變形量20cm。施工中確保鋼架位于豎向平面內(nèi)

5、,鋼架腳基礎(chǔ)穩(wěn)定,鋼架節(jié)點(diǎn)完好。.注漿加固對(duì)坍塌段采用開挖后周邊注漿,改善圍巖條件。注漿方案為 : 50 小導(dǎo)管 ,單根長5m,環(huán)向間距1.0m,縱向間距1.0m,注漿材料采用水灰比1 1 的純水泥漿,注漿壓力0.51.0MPa。 為確保注漿質(zhì)量,避免漿液直接進(jìn)入坍塌空腔內(nèi),應(yīng)采用專用的注漿設(shè)備及注漿壓力表,進(jìn)行注漿壓力控制。（二 ）施工工藝及要求采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖,嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺,每次進(jìn)尺不超過 40cm,導(dǎo)坑上下臺(tái)階間距不超過35m。 為避免拱腳發(fā)生較大沉降變形,上臺(tái)階側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后,施作臨時(shí)仰拱。初 TOC o 1-5 h z 期支護(hù)盡快封閉成環(huán),改善受力條件。及時(shí)施作二次襯砌,一個(gè)

6、循環(huán)處理初支長度不超過5m。（三 ）監(jiān)控量測該段加強(qiáng)監(jiān)控量測工作,適當(dāng)加大量測的頻率、觀測斷面及觀測點(diǎn)。及時(shí)掌握初期支護(hù)變形情況,根據(jù)量測結(jié)果,及時(shí)分析判斷圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;一旦發(fā)生異常,及時(shí)采取有效措施,避免再次發(fā)生坍塌事故。施工過程中,安排專職的觀察員,不間斷地觀察施工作業(yè)面圍巖情況,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)通知作業(yè)人員撤出,確保施工人員安全。加強(qiáng)對(duì)已出現(xiàn)裂縫的二次襯砌段的監(jiān)控量測工作,特別是裂縫發(fā)展及二次襯砌侵限情況。四、塌方處理實(shí)施情況. 108 管棚及 50 超前小導(dǎo)管施工保證注漿飽滿。針對(duì)塌方體松散、漿液容易流失的問題,由拱頂開始采用跳孔間隔注漿,固結(jié)塌方土體,使其有一定的穩(wěn)定性,避免施工

7、過程中再次坍塌。.施工工序(1)超前支護(hù)先行導(dǎo)洞上部開挖初期支護(hù)臨時(shí)仰拱; TOC o 1-5 h z (2)先行導(dǎo)洞下部開挖初期支護(hù);(3)先行導(dǎo)洞下部仰拱二次襯砌;(4)超前支護(hù)后行導(dǎo)洞上部開挖初期支護(hù)臨時(shí)仰拱;(5)后行導(dǎo)洞下部開挖初期支護(hù);(6)后行導(dǎo)洞下部仰拱二次襯砌;(7)超前支護(hù)中央拱頂開挖初期支護(hù);(8)拆除側(cè)壁及臨時(shí)仰拱施工支護(hù)拱墻二次襯砌施工(9)中央其余部分開挖仰拱初期支護(hù)仰拱二次襯砌.由于塌方體為松軟土體,承載能力不足,臨時(shí)支撐拱架下部連接板處鋪設(shè)5cm 厚木板,增大受力面積,減小沉降變形。.仰拱二次襯砌實(shí)行分段分塊施工,及時(shí)固定拱腳,避免因初支拱腳變形而引發(fā)次生災(zāi)害。

8、.每循環(huán)5m 左右即施工拱墻的二次襯砌,對(duì)圍巖進(jìn)行強(qiáng)行支護(hù),使二砌盡早參加受力,保證安全。.經(jīng)過兩個(gè)月的作業(yè),白山隧道右線塌方ZK6+668ZK6+639 段順利通過,監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示變形趨于穩(wěn)定。五、結(jié)論不良的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件以及人為因素都有可能造成隧道塌方,地質(zhì)勘測、施工工序與管理對(duì)隧道塌方起決定性作用。隧道的塌方處理是工程技術(shù)人員無法回避的技術(shù)難題。塌方處理方案至關(guān)重要,直接影響塌方體周圍洞室的穩(wěn)定性、人員生命以及國家財(cái)產(chǎn)的安全,應(yīng)該認(rèn)真制定處理塌方的步驟、方法及預(yù)防塌方的施工措施。前方封堵,后方加固,對(duì)塌方區(qū)形成合圍,是防止塌方惡化的有效方法。隧道塌方后,不要輕易去清除塌方渣體,應(yīng)先待塌方體相對(duì)穩(wěn)定后,對(duì)塌方體表面進(jìn)行噴混凝土封閉,防止塌方體滑移,然后再加固未塌方地段,防止塌方范圍擴(kuò)大,最后向塌方體注漿加固為后序開挖做好準(zhǔn)備。公路軟弱圍巖段隧道施工必須早封閉成環(huán)及緊跟二次襯砌,使其與初期襯砌共同參與受力。避免初期支護(hù)被壓垮,出現(xiàn)大塌方。在松散、軟弱、破碎圍巖段,需局部爆破時(shí),必須嚴(yán)格控制炮眼深度、間距、裝藥量,減小對(duì)軟弱破碎圍巖的擾動(dòng)。加強(qiáng)施工過程的質(zhì)量,特別是超前支護(hù)的施工質(zhì)量控制是重點(diǎn)。合理安排部署,縮短各工序時(shí)間,選擇合理的循環(huán)進(jìn)尺,采用如早強(qiáng)快硬材料快速封閉圍巖面,減少圍巖的暴露時(shí)間很有必要。本