隧道工程塌方預(yù)防及處理方法

淺談隧道工程塌方的預(yù)防及處理方法摘要：在施工中我們要采取有效的措施來預(yù)防塌方的發(fā)生，當(dāng)在施工中不可避免地出現(xiàn)塌方的時候，我們能夠提出合理的處理方法和步驟。本文主要介紹隧道工程預(yù)防塌方的施工措施及隧道發(fā)生塌方后的處理方法。關(guān)鍵詞：隧道、塌方、處理、措施1、引言XX溝隧道穿越處為中低山間谷地，隧道埋深較淺（3~23m），地質(zhì)狀況較為復(fù)雜，為XX市XX高速公路施工難度最大的一座隧道，隧道全長755米，其中左幅350米（LK5+975-LK6+325）、右幅405米（RK5+925-RK6+330）。洞身采用新奧法原理設(shè)計，以柔性支護結(jié)構(gòu)體系為主要受力結(jié)構(gòu)的圓弧拱復(fù)合式襯砌，即噴錨、鋼筋網(wǎng)、格柵、鋼架等為初期支護，模筑混凝土為二次支護，并在二次支護之間敷設(shè)橡膠排水板加土工布，對于軟弱圍巖及斷層破碎帶采取適當(dāng)?shù)念A(yù)支護措施來保證圍巖的穩(wěn)定和初期支護的施作。對于一個地質(zhì)復(fù)雜、節(jié)理發(fā)育，施工難度較大的隧道工程，有效的預(yù)防隧道塌方以及塌方后能夠采取行之有效的方法進行處理，這將是一個企業(yè)能否取得效益和效益最大化的決定性因素，本文將著重介紹隧道工程預(yù)防塌方的施工措施以及隧道塌方的處理方法。2、預(yù)防塌方的施工措施2．1塌方前的征兆（1）量測信息所反應(yīng)的圍巖變形速度或數(shù)據(jù)值超過允許值。（2）噴射混凝土產(chǎn)生縱橫向的裂紋或龜裂。（3）在坑頂或坑壁發(fā)現(xiàn)不斷掉下土塊、小石塊或構(gòu)件支撐間隙不斷變大、張開。（4）巖層的原理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開。（5）支撐梁、柱變形或折斷，楔子壓扁劈，填塞木彎曲折斷，扒釘受力變形，木支撐發(fā)出“劈啪”破裂聲。（6）坑道內(nèi)滲水、滴水突然加劇或變渾。2．2預(yù)防塌方的施工措施（1）隧道施工預(yù)防塌方首先工作是要做好地質(zhì)超前預(yù)報，選擇相應(yīng)的安全合理的施工方法和措施。尤其是隧道地質(zhì)條件千變?nèi)f化，在施工過程中一定要根據(jù)地層實際情況及時變更支護設(shè)計，不能盲目施工。（2）對于穩(wěn)定性比較差的圍巖，在雨季要按照“截、排、堵”原則解決好排水問題，而且要及時噴混凝土封閉掌子面，并及時施作臨時支護，確保隧道施工安全。（3）隧道施工應(yīng)嚴格遵循新奧法原則。做到短開挖，弱爆破，強支護，快襯砌。短開挖即各部開挖工序間的距離要盡量縮短，以減少圍巖暴露時間，避免圍巖松弛變形。弱爆破，既在爆破時，采用淺眼、密眼，并嚴格控制裝藥量或用微毫秒爆破。強支護。既針對地壓情況，確保支護結(jié)構(gòu)有足夠的強度。快襯砌。既襯砌工作須緊跟開挖工作面，力求襯砌盡快成環(huán)保證坑道的穩(wěn)定性。（4）隧道開挖要注意開挖斷面的圓順，凹凸不平的洞室容易形成應(yīng)力集中，造成土體剝落，最終引起塌方。開挖斷面應(yīng)保持圓順。（5）重視開挖過程中核心土的作用，掌子面處的土體原來處于三向受力的平衡狀態(tài)，隧道開挖后便打破了這種平衡。為了形成新的應(yīng)力平衡就需要施工支護及襯砌等承力結(jié)構(gòu)。但在剛開挖后這些結(jié)構(gòu)還未上或未發(fā)生作用時，注意盡量維護掌子面的三向受力狀態(tài)就是非常重要的問題。預(yù)留核心土就能極好的維持這種狀態(tài)，使隧道施工的安全得以保障。（6）控制好施工掌子面與施工支護及襯砌的間距，隧道的圍巖在開挖后都有一段自穩(wěn)過程，根據(jù)圍巖類別的不同這段時間有長有短，經(jīng)過一段時間后應(yīng)變就會加劇，以至于失穩(wěn)引起塌方。在隧道施工中開挖、支護和襯砌是同時在進行的三道工序，怎樣在保證安全的前提下使三道工序有序地進行是隧道工程技術(shù)人員應(yīng)著力研究的問題。我們認為由于隧道洞內(nèi)土體性質(zhì)的多樣性，以及受地下水的影響等因素，任何隧道開挖后遇到的情況都不可能完全相同，最根本的方法還是應(yīng)當(dāng)借助于儀器監(jiān)控量測，具體問題具體對待，在沒有量測的情況下，一般有以下的經(jīng)驗可以借鑒：I—II類圍巖應(yīng)先護后挖，在開挖之前用小導(dǎo)管或超前錨桿進行超前支護。襯砌施工應(yīng)盡可能的緊跟。II—III類圍巖的支護應(yīng)緊跟開挖，隨挖隨支護。襯砌距掌子面5—8m。IV類及IV類以上圍巖需要支護時，支護距開挖面的距離為5—10m。襯砌距掌子面的距離以各工序互不干擾為宜。（4）勤檢查、勤量測。對圍巖發(fā)現(xiàn)有變形，要立即采取有效措施及時處理隱患。隧道開挖后及時掌握圍巖的變形狀況是非常重要的，在普遍的非新奧法施工的隧道中，圍巖變形的量測幾乎已被人們忽視。其實，不論是采用新奧法施工還是采用常規(guī)的方法施工，及時的掌握圍巖變形狀況都是非常必要的。在隧道的施工中應(yīng)該重視拱腳水平收斂及拱頂下沉的量測，根據(jù)量測數(shù)據(jù)及時改變支護及襯砌形式，這對于避免隧道塌方事故是非常有必要的。這就要求我們技術(shù)人員在隧道施工整個過程中一定要采取各種手段來探明實際的地質(zhì)狀況，不要因為勘測資料的不準確而造成設(shè)計上的失誤，給工程帶來危害。3、塌方的處理3．1處理塌方的一般步驟及方法3．1．1防止塌方的擴大（1）塌方發(fā)生后，首先應(yīng)防止塌方范圍繼續(xù)擴大。（2）在塌方范圍內(nèi)的頂部與側(cè)壁危石及大裂縫，應(yīng)先行清除或錨固，加強原有支護，以防止塌方擴大。（3）在塌方范圍內(nèi)架設(shè)支撐或噴射混凝土，必要時施設(shè)錨桿。（4）及早進行塌方段兩側(cè)襯砌，以保證塌方不再擴大，確保安全。3．1．2塌方的處理方案如塌方體積小，且塌方范圍已進行噴錨或較為牢固的支撐時，可由兩端或一端先上后下地逐步進行清除塌碴，隨挖隨噴射混凝土，架設(shè)臨時構(gòu)件支撐支頂。如塌方體積較大，或地表已下沉，或因塌體堵塞無法進入塌方范圍進行支護時，則可以先進行注漿加固塌方體，然后用“穿”的方法在塌方體內(nèi)進行開挖、襯砌，具體可根據(jù)現(xiàn)場揭露塌方區(qū)的地質(zhì)情況，結(jié)合洞內(nèi)施工條件，可采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿或長大管棚超前支護等多種方法“穿過”塌方體。地表沉陷加固，對塌方地段地表可采用ф42鋼管注漿加固，注漿加固范圍初步確定橫向為隧道輪廓線以外1m，縱向為塌方體兩側(cè)各延伸1米范圍內(nèi)，注漿孔間距可選1.5米,梅花形布置，注漿孔深度根據(jù)地形實測標(biāo)高而定，孔底落在隧道開挖輪廓線以外1m。對地表出現(xiàn)沉陷的，還應(yīng)對所影響的范圍，設(shè)置截水溝，排出地表水，采用粘土回填后進行植樹、植草綠化。3．2處理塌方常用的支護方式3．2．1噴錨處理（1）由外向內(nèi)、由上到下，隨清理塌渣隨向巖壁先噴一薄層砂漿，然后再噴射混凝土?；炷烈朔謱訃娚?，每層厚度控制在5cm左右。（2）噴射1~2層混凝土后，可隨即加設(shè)錨桿并掛網(wǎng)再噴射混凝土。（3）塌渣清除后，及時做好二次襯砌。3．2．2構(gòu)件支撐處理（1）在塌方體不太高，塌穴呈錐形，塌壁不太松散的情況下，可使用人字支撐。見圖1：（2）當(dāng)塌方體較高，但塌體側(cè)壁形狀較整齊，且側(cè)向壓力不大時，可按垂直于隧道的方向架設(shè)橫向排架。先將塌方體頂?shù)氖瞧?，鋪上橫梁，再在其上架設(shè)排架。排架間距根據(jù)塌穴圍巖情況而定，一般凈間距為1~2cm左右，見圖2：（3）當(dāng)塌方較大，且圍巖壓力也較大時，宜在塌方范圍內(nèi)全部用縱棚架支撐。先將塌渣頂部適當(dāng)扒平，沿隧道中線方向平行設(shè)置縱地梁數(shù)根（地下預(yù)鋪橫梁），并于縱地梁上按照導(dǎo)坑支撐的形式以1m左右的間距架設(shè)箱形棚架。以后逐層向上架設(shè)至塌方頂部，用填賽塞緊。隨塌渣的清除，架設(shè)立柱，并以縱撐撐牢。見圖3：（4）當(dāng)塌方直至地表面而深度不大時（小于10m），可設(shè)置井箍，見圖4：由地面向下逐步清除塌渣，隨即架設(shè)箍架支撐。當(dāng)塌穴較深時，則可先將井口至塌渣頂面一段箍好，不進行清理塌渣，而在洞內(nèi)采取穿過塌方的處理方法施工。（5）當(dāng)洞穴成斜孔時，處理方法根據(jù)斜度而定，傾角≤300，可按斜井施工方法進行出渣及支撐；傾角≥350時，運用井箍支撐及由上而下地清渣。3．3．3襯砌施工（1）隨著塌渣的逐漸清除，襯砌逐段推進，快速成環(huán)。（2）如塌方范圍的圍巖不太穩(wěn)定，在處理塌方中有繼續(xù)塌方的可能時，可在塌方范圍內(nèi)選擇適當(dāng)位置做塌方體護拱，以掩護施工操作。護拱頂上應(yīng)以碎渣鋪填2m厚左右作為緩沖層，見圖5。（3）如塌體未進行預(yù)注漿加固而采用“穿”施工法時，拱腳的襯砌應(yīng)加寬并灌抵挖輪廓壁（開挖輪廓過大時），以便保證拱腳穩(wěn)固。3．3．2塌方體回填（1）塌方清除塌渣后，拱背應(yīng)先以漿切片石回填20~30cm厚，其上再用干砌片石回填，回填高度應(yīng)盡量填滿塌方范圍，塌體內(nèi)木支撐應(yīng)盡量拆除。（2）在塌方體的護拱與拱圈間應(yīng)全部回填密實，塌方體護拱以上回填厚度不應(yīng)小于2m。（3）如塌方直達地表，除按照規(guī)定作好拱部回填外，另用一般石頭回填夯實至距地表1~2m，再用粘土填至高于地表并向四周傾斜，采用粘土回填后進行植樹、植草綠化，且周圍做好排水溝。4．結(jié)束語隧道施工中的塌方不僅會造成人員傷亡，延誤工期，浪費國家財產(chǎn)，而且由于塌方改變了圍巖原始受力狀態(tài)，在塌方處理中無論采取怎樣的方法，圍巖也不可