隧道施工坍塌方處理措施

馬鹿箐隧道坍塌施工預(yù)案一、 工程概述新建鐵路宜昌至萬(wàn)州線是沿江鐵路通道的重要組成部分，東起鴉宜鐵路花艷站（含），西止達(dá)萬(wàn)鐵路萬(wàn)州站（含）。沿途經(jīng)賀家坪、榔坪、野三關(guān)、高坪、建始、恩施、利川、重慶五橋至萬(wàn)州車(chē)站。宜萬(wàn)鐵路基本成東西走向，位于鄂西長(zhǎng)江與清江分水嶺的低山和中高山的半坡地區(qū)，地形極其困難，地質(zhì)極其復(fù)雜，巖溶、順層、滑坡、斷層破碎帶和崩塌等主要不良地質(zhì)現(xiàn)象廣泛。馬鹿警隧道全長(zhǎng)7879m，進(jìn)口位于屯堡長(zhǎng)陽(yáng)溝，出口位于警口道灣。隧道地處北亞熱帶溫濕季風(fēng)氣候區(qū)，溫和多雨。年平均氣溫12.8°C，多年平均降雨量1280。1mm。二、 工程地質(zhì)隧道區(qū)內(nèi)主要巖溶地貌類(lèi)形為丘（峰）叢洼地、溶蝕-侵蝕峰叢峽谷、峰叢洼地、溶蝕洼地、溶丘（槽谷）谷地等。地表巖溶形態(tài)除了有峰叢、洼地、溶丘外，普遍的有巖溶溝（谷）、巖溶槽谷、巖溶溝（峽）谷、石芽、盲谷、坡立谷等。地下巖溶形態(tài)主要有地下河、溶洞、漏斗、落水洞、巖溶管道、溶縫、地下廊道等。巖溶發(fā)育具有如下規(guī)律:巖溶發(fā)育自淺到深，其強(qiáng)度逐漸減弱;巖層產(chǎn)狀平緩時(shí)，碳酸鹽巖層間所夾透水層段，其上部含水層巖溶化較強(qiáng)，往往形成強(qiáng)富水段；下部巖溶發(fā)育較弱。三、 施工組織為了確保隧道順利通過(guò)巖溶地段，我部根據(jù)施工要求，特成立“馬鹿警隧道通過(guò)巖溶地段施工領(lǐng)導(dǎo)小組”進(jìn)行施工管理、現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)和指揮。施工預(yù)案小組名單：組長(zhǎng)：向東副組長(zhǎng)：張宏明文易王力成員：劉世標(biāo)宋雙福尹道林阮金生李俊韓軍張亞平林恩中葉高成游云四、 隧道坍塌預(yù)防措施（一）、發(fā)生的坍塌的原因1、地質(zhì)因素（1） 隧道穿過(guò)斷層及破碎帶，一經(jīng)開(kāi)挖，潛在應(yīng)力釋放，承壓快、圍巖失穩(wěn)而坍塌；（2） 當(dāng)通過(guò)各種堆積體時(shí)，由于結(jié)構(gòu)松散，顆粒間無(wú)膠結(jié)或膠結(jié)差，開(kāi)挖后引起坍塌；（3） 在擠壓破碎帶，巖脈穿插帶、節(jié)理密集帶等碎裂結(jié)構(gòu)地層中，巖塊間互相擠壓鉗制，一經(jīng)開(kāi)挖則失穩(wěn)，常見(jiàn)圍巖掉塊、坍落。在軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育的情況下，或泥質(zhì)充填物過(guò)多，均易產(chǎn)生較大的坍塌；（4） 在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，薄層巖體形成的小褶曲、錯(cuò)動(dòng)發(fā)育地段，施工中常常發(fā)生坍塌；（5） 巖層軟硬相間，或有軟弱夾層的巖體，在地下水的作用下，軟弱面強(qiáng)度大大降低，因而發(fā)生坍塌；（6） 地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用加劇巖體的失穩(wěn)和坍塌。2、施工方法和措施不當(dāng)（1） 施工方法選擇不當(dāng)或工序間距安排不合理.各工序間距時(shí)間拉的較長(zhǎng)，地層暴露時(shí)間過(guò)久,引起圍巖松動(dòng)、風(fēng)化、招致坍塌的發(fā)生；（2） 噴錨不及時(shí)，或混凝土質(zhì)量、厚度不符合要求；（3） 采用鋼支撐時(shí)，支撐架設(shè)質(zhì)量欠佳，支撐與圍巖不密貼，兩者間的空隙填塞不密實(shí)，或聯(lián)結(jié)不夠牢固，不能滿足圍巖壓力所需的強(qiáng)度要求；（4） 有時(shí)抽換支撐不當(dāng)，或當(dāng)支撐已經(jīng)出現(xiàn)受力過(guò)大的現(xiàn)象而未及時(shí)加固；（5） 爆破作業(yè)不當(dāng)，用藥量過(guò)多；（6）處理危石措施不當(dāng)，引起危石墜落，牽動(dòng)巖層坍塌。（二） 坍塌征兆（1） 量測(cè)信息所反應(yīng)的圍巖變形速度或數(shù)值超過(guò)允許值；（2） 噴射混凝土產(chǎn)生縱橫向的裂紋或龜裂；（3） 在坑底或坑壁發(fā)現(xiàn)不斷掉下土塊、小石塊；（4） 巖層層理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開(kāi)；（5） 鋼拱架（格柵）發(fā)生變形或扭曲，連接鋼板脫焊、拉裂，鋼拱架（格柵）發(fā)生“噼啪”的拉裂聲；（6）坑道內(nèi)滲水、滴水突然加劇或變渾.（三） 預(yù)防坍塌方施工措施要預(yù)防隧道施工坍塌，首先做好地質(zhì)預(yù)報(bào)，選擇相應(yīng)的安全合理的施工方法和措施.在施工中注意掌握下述要點(diǎn)：1、 先排水在施工前和施工中均應(yīng)采取相應(yīng)的防排水措施，盡可能的將坑外之水截于坑道之外。2、 短開(kāi)挖各部開(kāi)挖工序間的距離要盡量縮短，以減少圍巖暴露時(shí)間。3、 弱爆破在爆破時(shí)，要用淺眼、密眼，并嚴(yán)格控制用藥量或用微差毫秒爆破。4、 強(qiáng)支撐針對(duì)地壓情況，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度.5、 快襯砌襯砌工作需緊跟開(kāi)挖工作面進(jìn)行，力求襯砌盡快成環(huán)。6、 勤檢查、勤量測(cè)對(duì)圍巖發(fā)現(xiàn)有變形或異狀，要立即采取有效措施及時(shí)處理隱患.五、隧道坍塌處理措施（一）一般處理坍塌步驟及方法1、 防止坍塌擴(kuò)大范圍坍方發(fā)生后，首先應(yīng)防止坍方繼續(xù)擴(kuò)大：（1）在坍方范圍頂部、側(cè)壁上的危石及大裂縫,應(yīng)先行清除或錨固；（2）對(duì)坍方范圍前后原有的支護(hù)進(jìn)行加固，以防止坍方擴(kuò)大；（3）在坍方范圍內(nèi)架設(shè)支撐或噴射混凝土，必要時(shí)加設(shè)錨桿；（4）加快襯砌.對(duì)坍方兩端應(yīng)盡快做好局部襯砌，以保證坍方不再擴(kuò)大。2、 處理坍塌措施（1）如坍塌體積較小，且坍塌范圍內(nèi)進(jìn)行了噴錨，或已架設(shè)好較為牢固的構(gòu)件支撐，可由兩端或一端先上后下的逐漸清除坍渣，隨挖隨噴射混凝土，隨架設(shè)臨時(shí)支撐支頂；（2）如坍塌體積較大，或地表已經(jīng)下沉，或因坍塌體堵塞，無(wú)法進(jìn)入坍方范圍進(jìn)行支護(hù)時(shí)，則可注漿加固坍體,然后用“穿〃的辦法在坍體內(nèi)進(jìn)行開(kāi)挖、襯砌;（3）處理坍塌的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)排水，即“治坍先治水〃.（二）、處理坍塌方常用支護(hù)形式1、 噴錨處理采用噴錨處理較大型坍方，較之采用架設(shè)支撐，更加安全快速，且省工省料.（1） 由外向內(nèi)、由上而下，逐段隨清坍渣隨向巖壁先噴射一薄層砂漿，然后再噴射混凝土。混凝土宜分層厚5cm左右；（2） 噴射1?2層混凝土后，可隨即加設(shè)錨桿在噴射混凝土上；（3） 坍渣清除后，隨即做好襯砌。2、 構(gòu)件支撐處理（1）在坍體不太高、坍穴略呈錐形、坍壁不太松散的情況下，使用人字架支撐（圖1）。（2）當(dāng)坍體較高,但坍體兩側(cè)壁形狀比較整齊，且側(cè)向不大時(shí)，可按垂直于隧道中線的方向架設(shè)橫向排架?，F(xiàn)將坍體頂?shù)氖瞧?，鋪上橫梁，再在其上架設(shè)排架。排架間距根據(jù)坍穴圍巖情況而定，一般為1?2m左右.須注意在排架間用剪刀撐撐穩(wěn)，下部橫梁要隨坍渣的清除隨時(shí)倒換撐穩(wěn)（圖2）。（3） 當(dāng)坍塌方較大，且圍巖壓力也較大時(shí)，宜在坍方范圍內(nèi)全部用縱向棚架支撐?，F(xiàn)將坍渣頂部適當(dāng)扒平，沿隧道中線方向平行設(shè)置縱地梁數(shù)根（地梁下預(yù)鋪橫梁），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)至坍方頂部，用填塞木塞緊。隨著坍渣的清除，加設(shè)立柱，并以縱撐撐好（圖3）.（4） 當(dāng)坍塌方直至地表而深度不大時(shí)（小于10m），可設(shè)置井箍.由地面向下逐步清除坍渣，隨即架設(shè)箍架支撐。箍架的形式可為多邊形、矩形或方形，視坍穴的形狀而定，架距不大于1m。當(dāng)坍方較深時(shí)，則可先將井口至坍渣頂面一段箍好，不進(jìn)行清理坍渣，而在洞內(nèi)采用穿過(guò)坍方的施工方法.如坍井較大，宜采用噴錨支護(hù)井壁的方法。（5）當(dāng)坍塌穴成斜孔時(shí)，處理方法根據(jù)斜度而定,傾角小于等于30度，可按斜井的施工方法進(jìn)行出渣及支撐；傾角大于35度時(shí)，運(yùn)用井箍支撐及由上而下地清渣.（三）襯砌措施與回填方法1、 襯砌施工（1） 隨著坍渣的逐漸清除，襯砌逐段推時(shí)，快速成環(huán)。最好由坍體的兩端對(duì)向施工,隨即回填密實(shí).在坍穴最高處或兩端襯砌接頭處應(yīng)預(yù)留回填及進(jìn)出料孔。（2） 如坍塌范圍的圍巖不夠穩(wěn)定，在處理坍塌方中有繼續(xù)坍塌的可能時(shí)，可在坍方范圍內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)奈恢米鎏w護(hù)拱，以掩護(hù)施工操作.護(hù)拱上應(yīng)以碎石鋪填2m厚左右作為緩沖層（圖4）。（3）如坍體未進(jìn)行預(yù)先注漿加固，而采用“穿過(guò)”的施工法時(shí)，拱角處的襯砌圬工應(yīng)加寬灌抵開(kāi)挖輪廓壁（開(kāi)挖輪廓不過(guò)大時(shí)），以便保證拱腳穩(wěn)固。2、 坍塌回填（1）坍塌清除坍渣后,則拱背應(yīng)先以漿砌片石回填2?3m厚，其上再用干砌片石回填，回填高度應(yīng)盡量填滿坍塌范圍,坍體內(nèi)木支撐應(yīng)盡量拆除；（2） 在坍塌體的護(hù)拱與拱圈間應(yīng)全部回填密實(shí)，坍體護(hù)拱以上回填厚度可