隧道塌方处理

隧道塌方处理（精选12篇）

隧道塌方处理 篇1

近几年来, 随着铁路建设的蓬勃发展和行业技术水平的不断提高, 具有各种特点的长大隧道、复杂地质隧道应用越来越广泛, 由于受各种因素影响, 塌方仍是隧道施工中常遇到的工程事故之一。隧道塌方多是在洞身围岩较差或洞身围岩整体较差, 仅局部较好, 或洞身围岩一侧较好, 一侧较差时发生。隧道塌方直接危及施工人员的生命安全, 造成设备损坏、延误工期、增加额外工程费用等严重损失。塌方处理方案的关键是确保安全、不留质量隐患, 方案要具有可行性, 省时、省工和较低的工程费用。结合某铁路隧道施工期间的塌方情况, 分析塌方原因, 提出塌方处理方案, 为同类工程提供参考。

1 工程概况

某铁路隧道全长6005m, 为时速120km/h单线铁路隧道。隧道所处地形复杂, 地貌多变, 地貌为缓丘、河谷和低山地区, 隧道洞身地形起伏, 进出口均为缓坡, 地表为上更新统和中更新统黄土;洞身平缓处为黄土缓丘区和河谷区, 洞身最高处为低山地貌, 地表基岩裸露。隧道洞身范围内, 植被覆盖茂盛。隧道洞身穿越地层主要有黄土、砂类土、花岗岩及片麻岩。隧道Ⅴ级围岩开挖断面高9.18m, 宽6.72m, 总开挖断面56.66m2, Ⅴ级围岩深埋段复合式衬砌支护设计参数见表1。

2 塌方情况概述

隧道DK172+817～+829段为Ⅴ级围岩, 洞身为全～强风化片麻岩, 岩体破碎, 节理裂隙发育, 采用三台阶法施工, 上台阶每循环进尺不超过1.2m。隧道掘进过程中拱顶右侧渗水较明显, 出碴过程中拱顶、掌子面时有碎、块石脱落。随着渗水量的不断增大, 掌子面上部岩层部分滑塌, 拱顶节理、裂隙发育的全风化片麻岩不断垮落。2010年5月31日, DK172+848～+849段上台阶完成开挖, 在进行初期支护施工时, DK172+822～+824段右侧中下台阶连接处边墙出现明显裂缝, 并逐步向线路中线方向挤压, 最终发展成右边墙至拱顶垮塌, 造成DK172+817～+829段拱顶和右侧边墙初支破坏。稳定后的塌腔长度约12m, 坍塌空腔高度由拱顶向上约2m, 径向最深处约4.5m。塌方量约120m3。塌方情况见图1。

3 塌方原因分析

(1) 隧道地质条件差。

该段洞身穿越地层为全～强风化片麻岩, 围岩差异风化明显, 软硬不均, 塌方区上台阶岩石呈碎块状, 中下台阶围岩较差, 呈砂土夹泥状。

(2) 围岩属软质岩石。

全风化花岗岩呈杂色, 原岩结构已完全破坏, 大部分风化呈土状;强风化片麻岩呈青灰色, 磷片变晶结构, 片麻状构造, 呈碎块状, 手可掰碎。岩石强度低, 易产生塑性变形, 稳定性较差, 岩体暴露在大气中易风化剥落。

(3) 受渗水影响围岩易软化。

岩层具透水性, 上台阶掌子面围岩有滴、渗水现象, 中下台阶有大量水渗出, 局部形成渗流。

(4) 施工因素影响。

一是超前小导管注浆未到达预期效果, 系统锚杆和格栅钢架锁脚锚管安装质量较差;二是中下台阶开挖进尺过大, 钢架底部悬空时间过久, 加之围岩遇水软化, 抗剪强度降低, 最终导致变形加剧而失稳。

4 塌方处理方案

4.1 制定处理方案时掌握的主要情况

(1) 塌方发生时, 掌子面施工人员、设备全部安全撤离, 塌体下无其它堆积杂物。

(2) 塌腔岩体自然稳定, 2d内无大块岩石脱落。

(3) 与塌方紧邻的初期支护钢架无明显变形, 喷射混凝土无大面开裂现象, 超前小导管被砸压脱落。

(4) 测量了塌腔的具体位置及形状、尺寸, 绘制了塌方示意图。

4.2 塌方处理方案

塌方处理遵循“先加固、防扩展, 后处理、稳通过”的原则。由于本次塌方的塌腔矢跨比较小, 塌腔较稳定, 因此采用内外层初期支护加防护层法进行处理。利用围岩暂处于基本稳定状态, 边清碴边处理, 抓紧时间沿坍塌面采用喷锚支护技术加固未塌的地层, 即“外层初期支护”, 然后沿二次衬砌外轮廓施作钢筋 (钢架) 混凝土支护壳体, 即“内层初期支护”, 之后将内、外层初期支护间的空腔回填密实。塌方处理方案见图2。

4.2.1 塌方影响段处理

塌方段为DK172+817～+829, 因此对塌方段前后各10m范围已施作初期支护的段落增设Φ42径向小导管注浆进行加固, 增强初期支护强度。其中DK172+807～+817段加固在塌方处理前进行, DK172+829～+839段加固在塌方处理后进行。注浆小导管间距1.2m×1.2m, 注水泥单液浆, 浆液浓度0.8∶1～1∶1, 注浆压力控制在0.2～0.4MPa。

4.2.2 塌方段处理

(1) 割除已破坏的初支和超前小导管, 清除塌壁上危石, 对塌腔面喷射C25早强混凝土5～8cm进行封闭。考虑到塌腔自然稳定, 塌腔内钻眼操作困难、施工中存在不安全因素, 塌壁上未设置锚杆和钢筋网支护。

(2) 分段清除塌碴, 在塌方段架设异形I 16型钢钢架支撑, 间距0.5m/榀, 并与左侧未破坏的格栅钢架焊接牢固, 或采用锁脚锚管固定于左侧稳定的围岩。每次架设两榀钢架, 每榀钢架左侧拱脚设4根Φ42锁脚锚管 (L=4.0m) 。两侧边墙、拱腰以及塌方深度小于2m的区域设置Φ42径向注浆小导管 (L=3.5m) , 以固定钢架和加固围岩。小导管沿钢架环向布置, 间距1.2m, 与钢架焊接牢固, 待初支封闭成环后进行注浆加固, 浆液浓度0.8∶1～1∶1, 注浆压力控制在0.2～0.4MPa。纵向两榀钢架之间采用Φ22钢筋连接, 环向间距0.5 m。

(3) 在I16型钢钢架外焊接Φ8钢筋网片 (@10cm×10 cm) , 然后喷C25早强混凝土, 厚22cm。

(4) 在塌方段每隔5m拱顶及右侧方向预留Φ108钢管, 钢管竖向间距2m设一根, 待初支强度达到设计强度的80%以上时, 对塌腔分层泵送C25混凝土, 回填密实。

(5) 塌方段落通过后, 塌方段二次衬砌予以加强, 由原来的C30素混凝土衬砌改为C35钢筋混凝土衬砌。

(6) 塌方段施工前施工单位应做好应急预案设计, 并准备足够的备用材料, 如沙袋、型钢支撑、注浆设备、抽水设备等, 确保安全。

5 监控量测

为了保证塌方处理的安全顺利进行, 成立专门的塌方处理监控量测组, 加强并完善监控量测工作, 具体方案如下。

(1) 洞内观察

加强洞内照明, 并派专人轮流24h进行险情观察, 观察围岩及支护的异常情况, 如:塌腔落石、围岩裂隙扩大、初喷混凝土开裂等, 做好安全记录。

(2) 内空收敛位移量测

在塌方区及影响段 (DK172+817～ +839) , 加密测点, 每5m设一测点, 进行拱顶下沉、净空水平收敛的量测, 频率1～2次/d, 记录并及时做好数据分析, 反馈信息, 指导施工。

(3) 监控量测结果

塌方处理期间洞内观察围岩较稳定, 没有发现塌腔内有大的落石、围岩裂隙扩大、初喷混凝土开裂等现象。塌方及影响段各量测断面拱顶下沉量和净空水平收敛量均满足设计安全允许值。

6 隧道掘进

塌方段处理完毕后, 掌子面及塌方影响段下台阶掘进时应缩短开挖进尺, 严格控制用药量, 遵循短进尺、弱爆破的施工原则;严格控制台阶长度、超前小导管注浆质量以及钢架的焊接质量和安装精度, 系统锚杆应按设计要求施作, 加快仰拱及二次衬砌的施工进度, 做到二衬紧跟。同时应加强洞内监控量测工作, 发现异常, 应引起足够重视, 必要时, 上报主管部门, 并做好应急准备, 以确保安全。

7 处理效果及评价

由于塌方段围岩处于相对比较稳定的状态, 且所形成的自然拱具有一定的自稳承载力, 本次塌方处理充分发挥了围岩的自承能力, 并且在塌腔下施做了外层初期支护, 在外层初期支护下循环作业, 保障了施工安全, 塌方处理比较顺利, 没有出现二次塌方或较大落石现象。从监控分析可以看出, 处理方法是合理、安全、有效的。在塌方处理后一段时间内, 对塌方段进行跟踪监控量测, 坍方段处理完后没有发生任何有害变形、下沉、开裂等现象, 应力已经趋于稳定, 说明围岩和结构处于稳定状态, 完全达到了预期“安全、稳妥、便捷、保质、经济”的目的, 处理方法安全, 可靠度较高。

摘要：通过某铁路隧道塌方处理实例, 从塌方原因分析、处理方案、监控量测等方面浅述了该隧道塌方处理的施工技术。

关键词：铁路隧道,塌方处理

参考文献

[1]铁道部第二勘测设计院.铁路工程实际技术手册 (隧道) [M].北京:中国铁道出版社, 1999:131-40.

[2]TZ 204-2008, 铁路隧道工程施工技术指南[S].

[3]徐治中.隧道围岩差异性风化地段施工塌方原因及处治方法[J].铁道标准设计, 2010 (6) :96-8.

[4]豆世康.红柳林至神木西支线铁路隧道塌方处理及防治措施[J].铁道标准设计, 2009 (4) :111-4.

[5]郭艳伟, 孙琼峰.护拱法处理随道塌方技术应用[J].现代隧道技术, 2008, 45 (4) :48-9.

[6]王运金.九岭山隧道塌方治理及塌方治理效果检测[J].现代隧道技术, 2008, 45 (6) :82-6.

隧道塌方处理 篇2

溶洞是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象.岩溶对隧道的影响主要表现为是结构物部分及全部悬空,降低隧道使用的可靠度;季节性的岩溶洞穴涌水,给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素;塌方冒顶是指隧道施工中,山体上部岩层自然塌落的现象.是隧道开挖施工后,原先平衡的.山体压力遭到破坏而造成的.因此,制定合理、科学、有效的溶洞、塌方处理方案对隧道顺利穿越岩溶地段非常重要.本文根据厦蓉高速公路榕江格龙至都匀段BT16合同段上寨隧道隧道施工溶洞、塌方处理情况,介绍相关处理方法.

作 者：谭栋  作者单位：贵州省交通建设咨询监理有限公司 刊 名：商情 英文刊名：SHANGQING 年，卷(期)： “”(10) 分类号： 关键词：公路   隧道   溶洞   塌方   处理  

浅谈隧道塌方原因及其处理方法 篇3

关键词：隧道塌方；支护结构；围岩压力；防治措施

一、前言

塌方出现在很多工程实例中，常见的有公路隧道，铁路隧道，地下工程以及水工结构中。这种围岩的破坏是复杂多因素且防治困难的。一旦出现很可能对施工人员造成伤亡及相关的施工设施造成巨大的經济损失。本文就重庆本地的工程实例，分析其导致因素，结合相关力学分析，提出一般性的防治及其治理措施。

二、隧道塌方的分类

在公路隧道和铁路隧道施工中塌方出现的形式有很多种，有溶洞塌方、危岩垮落、断层破碎带塌落和突水等原因，而且上述原因出现的塌方没有征兆性，出现时多是突发性、长期性和间隔性的。

1、根据是否贯通地表可分为塌空型和塌腔型两大类。

2、根据塌方形状可分为拱形塌方，异形塌方，局部塌方，膨胀性岩塌方，岩爆及大变形塌方等五大类①。

3、根据塌方机理可分为。

三、导致隧道塌方的原因

四、隧道围岩压力计算

在常规隧道中将隧道分为深埋隧道和浅埋隧道。

1、浅埋隧道。在以钻爆法施工为主的浅埋隧道，这种浅埋隧道不产生显著的偏压和膨胀力时可采用公式

q=0.45×2^s-1×γω③

S——围岩级别。S=4～6 B——隧道宽度

i——以B为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率；当B<5时取i=0.2，当B>5时，i=0.1。

ω——宽度影响系数，ω=1+i（B-5）γ——围岩重度，KN/M³

2、浅埋隧道围岩压力计算。

Hp=2bq-①到Hp=2.5hq-②Hp——深浅埋隧道分界深度m；hq——荷载等效高度m

hq=q/γ q——深埋隧道竖向均布压力；γ——围岩重度

矿山法施工的条件下，Ⅳ～Ⅵ级围岩取式②，Ⅰ～Ⅲ级围岩取式①

当埋深小于等效荷载高度时q=γH

侧向压力e=γ（H+1/2Hi）tan²（45°-δ/2）

e——侧向均布压力 Hi——隧道高度m δ——围岩计算摩擦角

而经验公式q_v=4.5×2^6-s-）-γω④

带人各组隧道的参数值算出的围岩压力并不一样，根据围岩与支护的作用原理，两者作用里大小相等方向相反，如果径向压应力大于基佗方向的应力，那么经验公式更接近实际。

五、防治方法⑤

本文只介绍断层破碎带两大类塌方的一些处理方法。

1、对于埋深相对较浅的隧道的防治方法。在地表修建截水溝和雨棚后可采用：①止浆墙+注浆固结塌体+超前支护+分部开挖；②管棚或钢轨超前支护+架设钢支撑骨架+防水层+钢筋混凝土衬砌。

2、对于埋深相对较深的隧道的防治方法。①防水层+泵送混凝土形成护拱+开挖塌体；②止浆墙+注浆固结塌体+超前支护+分部开挖；③锚喷塌腔+腔内钢支承+钢架形成护拱+多次衬砌。可回填少量渣土至衬砌外防止岩体直接冲击力过大。

六、结论

1、本文阐述了隧道塌方的分类方法及分类形式。

2、大致分析了隧道塌方的四种原因。

3、大致分析了围岩压力的影响因素，比对了理论公式和经验公式与实际压力的区别。

4、提出了常见隧道塌方的处理方法。

隧道塌方处理工艺 篇4

白山隧道左线长1713m, 塌方段ZK6+668~ZK6+639原设计为Ⅳ级围岩, 开挖揭示为粉质粘土, 经现场核实围岩级别调整为Ⅴ级, 并对结构支护相应调整为Ⅴ加强。由于ZK6+668~ZK6+649段初支发生整体沉降变形, 变形量达20cm。监控量测资料反映该段变形已趋于稳定, 五方会议讨论决定采用逐榀更换工字钢处理。换拱施作至ZK6+656时发生坍塌, 塌方土体挤满隧道整个断面。现场施工人员撤离及时, 未发生人身伤亡事故。但受其影响, 二衬ZK6+677~ZK6+681段拱顶及边墙部位出现环向裂缝。

二、应急处理措施及塌方原因分析

(一) 应急处理措施

1. 在现场拉设警戒线, 不允许无关人员进入。

2. 在二次衬砌ZK6+670~ZK6+695段埋置监

控点, 观测二次衬砌的变形情况, 及时向相关部门汇报。

3. 在地表位置安设警戒标志, 防止地方老百姓进入。

(二) 塌方分析

经几方调查分析, 总结塌方原因如下:

1. 地质情况复杂:

原设计ZK6+700进入IV级围岩, 但是实际开挖后全段面为土体围岩, 有渗水, 同时还受到溶洞 (在施工ZK6+720~ZK6+670段左右洞能相互听见施工作业声响) 的交错影响。

2. 暴雨影响:

连日的暴雨, 经过地表渗透, 将原有的土体地质结构破坏, 造成自稳能力丧失, 应力重新分布, 几十米厚的土体层整体下沉, 初支承载能力不够。

3. 土石交接面的滑动:

在ZK6+636处于土石的交界处, 往前的围岩为石质, 稳定性好, 已经开挖段的岩质差, 为湿陷性松散土, 受雨水影响, 造成错动滑移。

三、塌方处理方案

(一) 结构支护

1. 超前支护采用超前管棚+超前小导管

ZK6+668~ZK6+637段, 拱部120°范围施作Φ108管棚 (Φ108无缝钢管, 壁厚6mm) , 长度31m, 环向间距50cm, 外插角5~10°, 管棚内采用水灰比1∶1的纯水泥浆填实, 注浆压力0.5~1.0MPa;拱部120°范围施作Φ50小导管 (Φ50无缝钢管, 壁厚4mm) , 单根长5m, 环向间距40cm, 外插角7~10°, 长度搭接不小于1.5m。

2. 初期支护

支护参数:I20b钢架间距3榀/100cm, Φ钢筋网20cm×20cm, 喷砼26cm, 预留变形量20cm。施工中确保钢架位于竖向平面内, 钢架脚基础稳定, 钢架节点完好。

3. 注浆加固

对坍塌段采用开挖后周边注浆, 改善围岩条件。注浆方案为:Φ50小导管, 单根长5m, 环向间距1.0m, 纵向间距1.0m, 注浆材料采用水灰比1∶1的纯水泥浆, 注浆压力0.5~1.0MPa。为确保注浆质量, 避免浆液直接进入坍塌空腔内, 应采用专用的注浆设备及注浆压力表, 进行注浆压力控制。

(二) 施工工艺及要求

采用双侧壁导坑法开挖, 严格控制开挖进尺, 每次进尺不超过40cm, 导坑上下台阶间距不超过3~5m。为避免拱脚发生较大沉降变形, 上台阶侧壁导坑开挖后, 施作临时仰拱。初期支护尽快封闭成环, 改善受力条件。及时施作二次衬砌, 一个循环处理初支长度不超过5m。

(三) 监控量测

该段加强监控量测工作, 适当加大量测的频率、观测断面及观测点。及时掌握初期支护变形情况, 根据量测结果, 及时分析判断围岩支护结构的稳定性;一旦发生异常, 及时采取有效措施, 避免再次发生坍塌事故。施工过程中, 安排专职的观察员, 不间断地观察施工作业面围岩情况, 发现异常及时通知作业人员撤出, 确保施工人员安全。加强对已出现裂缝的二次衬砌段的监控量测工作, 特别是裂缝发展及二次衬砌侵限情况。

四、塌方处理实施情况

1.Φ108管棚及Φ50超前小导管施工保证注浆饱满。针对塌方体松散、浆液容易流失的问题, 由拱顶开始采用跳孔间隔注浆, 固结塌方土体, 使其有一定的稳定性, 避免施工过程中再次坍塌。

2.施工工序

(1) 超前支护→先行导洞上部开挖→初期支护→临时仰拱;

(2) 先行导洞下部开挖→初期支护;

(3) 先行导洞下部仰拱二次衬砌;

(4) 超前支护→后行导洞上部开挖→初期支护→临时仰拱;

(5) 后行导洞下部开挖→初期支护;

(6) 后行导洞下部仰拱二次衬砌;

(7) 超前支护→中央拱顶开挖→初期支护;

(8) 拆除侧壁及临时仰拱施工支护→拱墙二次衬砌施工;

(9) 中央其余部分开挖→仰拱初期支护→仰拱二次衬砌;

3.由于塌方体为松软土体, 承载能力不足, 临时支撑拱架下部连接板处铺设5cm厚木板, 增大受力面积, 减小沉降变形。

4.仰拱二次衬砌实行分段分块施工, 及时固定拱脚, 避免因初支拱脚变形而引发次生灾害。

5.每循环5m左右即施工拱墙的二次衬砌, 对围岩进行强行支护, 使二砌尽早参加受力, 保证安全。

6.经过两个月的作业, 白山隧道右线塌方ZK6+668~ZK6+639段顺利通过, 监控量测数据显示变形趋于稳定。

五、结论

不良的工程地质条件、水文地质条件以及人为因素都有可能造成隧道塌方, 地质勘测、施工工序与管理对隧道塌方起决定性作用。隧道的塌方处理是工程技术人员无法回避的技术难题。塌方处理方案至关重要, 直接影响塌方体周围洞室的稳定性、人员生命以及国家财产的安全, 应该认真制定处理塌方的步骤、方法及预防塌方的施工措施。

前方封堵, 后方加固, 对塌方区形成合围, 是防止塌方恶化的有效方法。隧道塌方后, 不要轻易去清除塌方渣体, 应先待塌方体相对稳定后, 对塌方体表面进行喷混凝土封闭, 防止塌方体滑移, 然后再加固未塌方地段, 防止塌方范围扩大, 最后向塌方体注浆加固为后序开挖做好准备。

公路软弱围岩段隧道施工必须早封闭成环及紧跟二次衬砌, 使其与初期衬砌共同参与受力。避免初期支护被压垮, 出现大塌方。

在松散、软弱、破碎围岩段, 需局部爆破时, 必须严格控制炮眼深度、间距、装药量, 减小对软弱破碎围岩的扰动。加强施工过程的质量, 特别是超前支护的施工质量控制是重点。合理安排部署, 缩短各工序时间, 选择合理的循环进尺, 采用如早强快硬材料快速封闭围岩面, 减少围岩的暴露时间很有必要。

本次隧道塌方已经治理完成, 虽然对工期和施工成本造成了影响, 但治理措施是可行的, 从量测情况看治理是成功的, 为本隧道的顺利贯通以及以后不良地质条件下的隧道施工积累了一定技术经验。

摘要：随着我国基本建设规模的扩大, 隧道工程已经成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。隧道工程的重要性越来越显著, 隧道工程的数量和长度明显增加, 规模不断扩大。然而, 不良的工程地质和水文地质以及由此而引发的塌方是隧道施工过程中不可回避的技术难题。文章以白山隧道塌方为例, 介绍隧道塌方的处理工艺。

关键词：隧道塌方,应急处理,超前支护,施工工艺

参考文献

[1]公路隧道设计规范 (JTG D70-2004) [S].

隧道塌方处理 篇5

下洋2号隧道洞身塌方掉拱处理施工技术

文章以泉三高速公路下洋2号隧道左线在炭质围岩复杂地质条件下的塌方抢险处理施工为例,介绍暗挖隧道初支拱脚内移、边墙拱部围岩坍塌的塌方抢险处理施工技术.

作 者：陈志强 Chen Zhiqiang 作者单位：中铁一局集团有限公司,陕西,西安714000刊 名：科学之友英文刊名：FRIEND OF SCIENCE AMATEURS年，卷(期)：“”(11)分类号：U455关键词：下洋2号隧道 左线塌方 处理技术

隧道塌方处理 篇6

关键词：岩土锚固技术；隧道塌方；施工

随着科学技术的不断发展，岩土锚固技术的应用范围在不断扩大。岩土工程是一门技术学科，在我国是以工程专业的学科被引进到课堂中，在我国的发展仅有20来年的时间，但我国岩土锚固技术的研发和应用发展比较迅速，目前，在该领域中的综合技术已经成为世界先列，其应用领域也非常广泛。隧道塌方是比较常见的事故，塌方对人的生命安全带来较大的威胁，会造成严重的经济损失。因此，研究出一种有效的处理隧道塌方的方案是非常有必要的。

一、岩土锚固技术的概况

岩土锚固技术主要是指埋设在岩土中的受拉杆件，通过使用结构物的拉应力传递给岩土体深部的稳定地层或加固不稳定的岩土中，从而形成拉杆和岩土之间的相互作用，进而同时进行工作的体系[1]。其中岩土锚杆主要类型包括预应力锚杆、非预应力锚杆。其中预应力锚杆的主要功能是将结构物的拉应力传递到岩土深部的稳定地层中，其主要构成部分有锚固段、自由段和锚头。另外，非预应力锚杆主要是用在极度不稳定的岩土中的。

岩土锚固的工作特征主要有：（1）地层开挖后，能够及时的提供主动的支护抗力，对地层和锚固结构的变形发展能够进行有效的控制。（2）能够改变岩土的应力状态。（3）有利于提高地层软弱结构面和潜在滑移面的抗剪强度，有利于对地层的其他力学性能进行改善。（4）便于设定和调整锚杆的作用部位、密度、方向和施工时机，通过使用最小的支护抗力获得最好的稳定效果。（5）其具有良好的延伸性，有利于提高锚固结构物的抗地震和动力作用的能力，使得结构物和地层紧密相连，从而形成共同的工作体系。

二、在隧道塌方施工中岩土锚固技术的应用

本文主要是以西周岭隧道为例，隧道全长为七千四百多米，隧道总共穿越九条地质断层带。其中有一段右洞YK2+476处发生塌方，塌方的岩土体主要是经过风化的砂质状态的花岗岩。塌方体隧道埋深长度为16米，高大概为11米，空腔高约9米。通过多方专家的研究和讨论，最终确定使用注浆固结围岩管棚辅助技术处理塌方现象，并取得了较好的效果[2]。

1.岩土锚固技术在处理隧道塌方中的工作原理

岩土锚固技术在处理隧道塌方施工中的工作原理主要是加固塌方的岩土体，避免进一步塌方的风险。在加固塌方的岩土体的时候，需要充分运用注浆固结松散的塌方岩土体，使得其成为整体性较强的围岩土体，然后使用管棚的较强支撑力，配合科学合理的开挖方式，在施工的时候进行全程监控和检测，综合运用各种施工技术，保障岩土结构的安全稳定。

2.施工特点

其一，针对隧道塌方的松散土体，需要进行封闭和注浆处理，以便减少再次塌方的可能性，并在加固渣体上回填洞渣，形成相互的作用力，使得岩土体更加稳固。另外，还需要建立加固处理作业平台，以便降低处理的风险。其二，在隧道塌方前后设置过渡段，使用工字钢进行临时加固处理，确保施工安全。其三，使用管棚注浆，对隧道拱顶处塌方岩土体进行加固处理，将钢管贯穿于隧道塌方土体中，以便加强岩土体的稳定性，确保隧道施工安全性。其四，隧道拱顶空腔处，需要使用轻质材料填充密实，使用的材料可以是泡沫或其他较轻的材料，有利于减轻衬砌压力，避免二次塌方的发生；另外，还需要使用雷达监测辅助施工，确保支护参数符合设计要求。

3. 施工步骤流程

其一，在应急段的施工流程。其应急段为（YK2+465～YK2+476），为了有效的确保施工人员的安全，规避因塌腔向洞口方向扩展，必须首先对塌方应急段机械处理，在处理的过程中，使用直径为108mm的管棚。然而為了避免在塌方YK2+472～YK2+476段系统小导管和管棚发生摩擦和冲突，应该在该段系统小导管等管棚管节安装完成后再进行施工处理。另外，在塌方的YK2+460～YK2+476段处进行封闭和注浆固结塌方的松散土体[3]。

其二，加固应急段的初期支护。（1）进行工字钢加工和安装。首先，在加工前期，对已经完成的初支段的断面进行测量，确定好工字钢架的加工参数，使得加工后的工字钢架能够完全贴合岩土面，以便达到锁口加固的效果。其次，工字钢架的安装需要人工配合机械作业，工字钢的纵向间距为1米。安装的时候先安装下部，然后再安装上部，并将工字钢架和系统锚杆或者小导管尾部进行焊接加固，确保工字钢架的稳定性。（2）系统锚杆的施工流程。钻孔的时候需要使用风动气腿式凿岩机，钻孔直径需要大于中空锚杆2cm。钻孔时，需要严格按照放样的孔位布钻，钻孔的误差应小于5cm，孔的深度需要大于设计锚杆的95%。

其三，加固锁口段的初期支护。锁口段的范围为（K2+472～K2+476），在已经施工完成的锁口段补打剩余的小导管，加强锁口段的支护。其中小导管的间距应为1米，纵向间距为1米。施工方法和其他段位的施工方式相同。

其四，塌方区域和过渡段初支施工（K2+476～K2+496）。首先，对塌方区域进行监控和检测。采用水平钻机在拱顶的两侧拱腰位置探测3个孔。塌方区域的施工使用大管棚支护下的台阶法施工方案，对塌方前后做出相应的调整和检测。另外，系统小导管的施工需要进行无缝钢管加工处理，导管的长度为5米，纵向间距为0.5米，环向间距为0.5米，呈梅花状分布，小导管的施工方案和与上述导管的施工方式相同。

三、总结

通过对岩土锚固技术的相关概念进行分析，探讨岩土锚固技术在处理隧道塌方施工中的应用效果，从岩土锚固技术的施工步骤和原理以及工艺特点几个方面进行分析。岩土锚固技术能够较好的处理隧道塌方的问题，对塌方土体进行加固，其加固作用较好，能够确保岩土体的稳定性，在处理隧道塌方方面具有较高的效果。

参考文献

[1]孙钧.中国岩土工程锚固技术的应用与发展[J].城市建设，2010，13（7）：14-15.

[2]张宏昆.预应力锚索在高边坡防护中的应用[J].建筑技术，2010，14（5）：19-21.

[3]徐祯祥.岩土锚固工程技术发展的回顾[J].工程勘探，2011，17（5）：16-18.

作者简介：

黄保站（1976.1—），山东省巨野县，青岛海岩基础工程有限公司，中级职称

朱理理（1987.8—），山东省昌邑市，青岛恒固岩土工程有限公司，初级职称

浅谈隧道塌方处理 篇7

1隧道施工中塌方出现的原因

隧道施工中发生的塌方原因是复杂的, 下面主要从不良地质条件、隧道设计不周全、施工方法与措施不当等3个方面来做具体的分析。

1) 不良地质条件。隧道施工时穿过断层或者地层覆盖比较薄弱的地段, 比如穿过水源比较丰富的土层如水塘、冲沟、水库等, 穿过风化比较严重的岩层, 或者在隧道施工中遇到溶洞、裂隙、软硬差异比较大的岩层分界处, 这些都是会引起隧道塌方的比较常见的不良地质现象。这里需要重点指出:水是造成塌方的最为重要的原因之一。地下水通过浸泡、溶解、软化等作用使岩体塌落或者促使岩体的稳定性变差, 从而加快塌方发生。一些岩层之间软硬强度不规则, 由于地下水的作用, 使得软弱面的强度越来越低, 达到一定的极限就会发生滑塌。

2) 隧道设计时考虑不周全。隧道施工前的设计对施工的安全性起着重要作用, 如果在勘测设计阶段对隧道要经过的地段的地质情况掌握的不全, 就不能正确地分析该地段是否存在着比较特殊的或者不良地质现象。如果不能正确分析, 就有可能把隧道设在地质条件不好的位置, 导致塌方发生。隧道设计还要考虑地质条件可能会发生的变化, 并根据变化及时地对支护参数进行调整, 否则, 就有可能在施工时发生塌方事故。

3) 施工方法与措施不当。施工时对地质条件掌握的不全面, 导致选择不正确的施工方法。由于地质勘测做的不准确, 参与施工的人员经验不足, 在不良地质地段的钻探工作做的不好, 施工不认真而引起塌方。施工安排不当, 工序安排不合理, 有的工序时间间隔拉的过长, 支护、衬砌不及时, 导致围岩暴露的时间长就会引起风化, 从而导致塌方。在爆破时使用的药量过大, 强烈的震动引起塌方。使用钢质支撑时, 支撑架质量低下或支护松动后没有及时加固引起塌方。

2隧道塌方处理的方法

一旦出现塌方, 就要全面地调查塌方的现状, 了解塌方发生的原因, 快速地根据塌方特征制定出切合实际的处理方法, 防止塌方进一步扩大。

1) 确定塌方处理方案首先要看塌方所处埋深地段情况。主要有4种情况: (1) 塌方顶面对地表没有造成影响且处于浅埋地段的, 这样的塌方规模较小, 可以采取对未塌部分进行加强支护, 对塌方面采取早强锚杆和挂设钢筋网喷护混凝土措施; (2) 塌方顶面对地表造成影响且处于浅埋地段的, 最先要对受影响的地表进行诸如从地表钻孔注浆加固、地表打设垂直锚杆并加强注浆等的处理, 同时还要安排好地表的排水, 以免影响到塌方区。等地表加固后才能入洞进行塌方处理; (3) 漏顶塌方且处于浅埋地段的, 这类塌方一般会堵塞进洞口, 要先对洞口附近未塌方地段加固, 再加强塌洞的洞壁如采用局部打设锚杆挂钢筋网并喷射早强砼。然后看塌方规模大小制定是整体清除还是部分清除塌方体。塌方量较小的情况下采用整体清除, 可以边清除边支护。在塌方量较大的情况下采用部分清除, 先进行加固防止塌方进一步扩大, 然后进行渣体的清除, 并及时进行支护 (或衬砌) 。在总体上进行塌方加固后, 紧接着要对塌方地表漏洞进行回填, 使之恢复原状。同时, 在回填的进行中, 量测人员要注意衬砌上的预埋量测点, 以分析其对隧道衬砌的影响; (4) 如果是发生在深埋地段的塌方, 一般是采用先加固后处理的方法。

2) 塌方规模稳定后根据具体情况制定初步的处理方案: (1) 发生掌子面塌方主要是因为施工前对地质情况不了解或者施工不当引起的。要对塌方面采用早强锚杆和挂设钢筋网喷护混凝土措施, 有需要的时候, 也可以采用加长小导管超前支护, 或者加强支护通过塌方段进行处理; (2) 初期支护后地段发生塌方, 多是因为后期支护做的晚使得前期支护变形或者是初期支护强度不足, 不能控制围岩变形等。对于这种塌方要强化监控量测力度, 做好后期支护, 加强支护, 把钢筋网架于塌方洞内, 采用加强支护通过塌方地段; (3) 对于塌方方量在500~2 000m³的中型塌方, 不能回填实塌方塌洞, 在支护体顶面要做好保护层及坍塌缓冲层。 (4) 塌方方量在2 000m³上的大型塌方, 一般进洞口都被堵塞, 要在塌方体内挖洞, 所以要对塌体进行注浆固结, 比较常见的方法是采用可以一次通过塌体的长大管棚。然后再用小导坑贯穿开挖成洞, 型钢等加强支护要紧跟上。

3) 根据塌方地段的地质与地下水情况制定具体的处理方案: (1) 完全由地质情况引起的塌方, 要加固围岩, 使用超前注浆支护, 型钢钢架强支护方法通过塌方段; (2) 如果由于地质和地下水的原因引起的塌方, 首先要对地下水进行堵、截、排的工作, 水处理工作完成后再进行塌方处理; (3) 如果是冒顶塌方, 要安排地表径流水排泄工作, 以免引起塌方范围的扩大。

下面以实例加以论证:

在建项目向莆铁路宝台山隧道位于福建省三明市, 地质条件复杂, 围岩变化频繁, DK280+712-DK280+688里程段设计为Ⅳ级围岩, 采用18工字钢支护。现场实际为Ⅴ级, 因岩石裂隙较发育, 岩石破碎, 在施工过程中突然间出现塌方, 以隧道两侧起拱线为底边向上高度约为8m呈三角形形状形成超挖, 塌方长度沿线路方向进8m, 导致开挖台车及三榀初支钢架损坏, 幸未造成人员伤亡。经现场查看后, 为千枚岩夹硅化碎裂岩, 岩石破碎, 裂隙发育, 有少量渗水, 弱风化。根据现场实际情况, 经研究后决定采取以下以下处理方案。

根据设计图纸了解到该里程段隧道埋深50~60m, 事故发生后, 现场派安全员全程监控直致到围岩稳定不在有掉块10个小时候后, 开始使用机械清理塌方土石, 边清理土石边对周围岩采用I20钢架支护, 直至土石清理完毕, 钢架支护紧贴掌子面。当清理至掌子面时, 采用喷砼及时对掌子面进行封闭。防止掌子面岩石因风化引起更大的塌方。在初支过程中加密预埋围岩量测点, 并在拱部每间隔3m环向预留3根φ150管。初支完成后, 每两天对隧道拱部空洞通过预留管进行补喷处理, 每次喷砼厚度控制不小于50cm。目前, 经围岩量测资料数据分析, 结合现场查看, 初支表面无裂缝。初支稳定。现已安全进行了二次衬砌。顺利度过此塌方地段。

综上所述, 隧道塌方会对工程的安全造成很大的危害, 所以在施工过程中要采取有效的措施, 避免塌方发生, 把防塌、治塌作为重中之重。防塌就要在地质勘测上下功夫, 为隧道设计提供较为全面的材料, 提前勘察出不良地质, 在此基础上制定出切合实际的设计。治塌时要根据塌方的实际情况, 采取不同的处理方法。同时, 还要采用正确的施工方法, 加强对隧道施工质量的监控。

摘要：隧道塌方已经成为隧道施工中常见的问题。本文从分析隧道塌方的原因出发, 在此基础上论述隧道塌方处理的方法。

关键词：隧道塌方,原因,处理方法

参考文献

[1]闫东.隧道塌方分析及其整治[J].铁道建筑, 2007 (1) .

[2]任文胜.隧道塌方原因分析及处理方案研究[J].山西建筑, 2008 (3) .

[3]祝存芳.隧道施工中塌方的预防和处理[J].青海交通科技, 2008 (6) .

[4]饶军.隧道塌方问题处理研究[J].科技资讯, 2007 (26) .

[5]蔡明珠.浅谈隧道施工塌方与处理[J].北方交通, 2006 (12) .

南阳山隧道塌方处理 篇8

南阳山隧道位于甘肃和政县境内, 系甘肃省康 (家崖) 至临 (夏) 高速公路中的一条特长隧道, 也是该高速公路的控制性工程。设计为双向四车道分离式结构, 设计行车速度为80km/h。上行线全长3290m (SK48+970~SK52+260) , 下行线全长3328m (SK48+962~SK52+290) , 采用矿山法原理设计, 两次模筑砼衬砌共同组成永久性承载结构。设计净高5.0m, 净宽10.25m, 隧道轮廓按曲墙式设计, 拱部为单心半圆, 侧墙为大半径圆弧, 仰拱与侧墙间用小半径圆弧连接。

该隧道于2008年5月开工建设, 根据早期地质勘查资料得知, SK50+280~640段洞顶最大埋深147m, 最小埋深61m。洞身为上第三系临夏组泥岩, 岩性软弱, 节理裂隙发育, 围岩稳定性较差, 会产生较大的收敛变形。拱顶2m~5m以上覆盖厚20m以上的砾石及砂粒, 胶结性较差, 富含水。洞室开挖过程中, 极易出现渗水和冒顶现象, 局部可能出现线状水流, 揭穿砂砾岩后可能会出现涌水。

2 塌方情况

2.1 塌方过程

2010年4月10日隧道掘进至SK50+487 (由大桩号向小桩号施工) , 掌子面围岩状况开始恶化, 洞内渗水严重, 施工单位在上报业主及监理单位后, 对支护参数进行了调整加强, 采取了有力的治水措施, 并提高了监控量测频率。2010年5月5日, 隧道掌子面开挖至SK50+435.5, 21时55分时初衬开始垮塌, 从SK50+444.5处开始向外连带塌方至SK50+483处, 向里垮塌至掌子面结束, 塌方段落总长47.5m。

2.2 塌方后洞内情况

塌方口SK50+483处塌渣体呈锥形, 下部渣体延伸长7m, 拱顶约1.5m左右范围出露松散砂砾, 部分为细砂;下部塌渣多呈大块状泥岩。塌方后渗水继续从塌渣拱脚渗出。塌方段前12m范围初衬出现多条不规则裂缝, 洞壁渗水量比塌方前增大。监控量测显示, 拱顶下沉平均以12mm/d、相对收敛以9mm/d的速率变化。

2.3 塌方后地表情况

塌方段埋深达140m, 塌方后, 经观察地表无明显变化, 布点观测数日无沉降。

3 塌方原因分析

3.1 地质原因

洞体泥岩水平层理及竖向节理发育, 拱顶松散砂夹层较厚, 围岩本身的自稳条件极差。拱顶微胶结的砂砾岩中富含水, 层理面渗水严重, 围岩受开挖扰动及开挖后风化影响, 对层理及节理产生不利影响, 渗水沿围岩层理、裂隙下渗, 不断软化围岩, 加剧裂隙、节理发育, 渗水同时带走泥沙, 扩大水道, 使渗水量, 渗水面、渗水点不断增大, 两者互为作用, 使拱顶部分泥岩抗剪强度降低。

3.2 设计原因

模筑砼初衬不能密贴围岩, 渗水势必沿着衬砌与岩面间隙下渗, 软化洞身围岩, 尤其是软化拱脚围岩, 使得拱脚围岩承载力不断下降, 导致先期破坏。

3.3 施工原因

模筑砼初衬施工中极易产生拱顶砼与围岩脱空的现象, 一方面造成初衬的应力集中, 另一方面为围岩松动提供了空间, 松动范围扩大, 松动岩体负荷全部叠加于初衬, 使衬砌负荷不断加大, 可能是塌方的一个因素。

4 塌方处理

4.1 制定方案

综合分析本次塌方成因及现场情况, 各方会同研究决定采取如下处理方案:总体思路为先加固塌方前段, 防止塌方进一步扩大, 在保证工作面安全的基础上, 处置塌方段。塌方前段采用临时拱架并加横向支撑, 沿衬砌轮廓法向施作自进式系统锚杆, 注浆加固衬砌及松动围岩;塌方口渣体喷射砼封闭, 采用小导管注浆加固。塌方段采取超前地质大管棚与小导管交错施作, 注浆后, 微台阶预留核心土环向开挖法, 锚喷支护, 监控量测指导施工。

4.2 方案实施

4.2.1 塌方段前衬砌加固

SK50+483~493段采用Ⅰ20a工字钢, 纵向间距0.5m, 拱架铺设枕木, 扩大拱脚受力面积, 并增加横向钢支撑, 为了进一步提高整体受力性能, 喷射15cm厚C20砼。

该段初衬法向施作Φ32自进式系统锚杆, 梅花型布设, 间距1.0m, 注浆加固围岩, 锚杆长度8.0m。

将已经完成初衬的段落, 尽快施作完成仰拱和二衬, 使衬砌尽快受力成环。

加固施工期间, 加强监控量测工作, 以便对支护及围岩稳定状态进行分析, 修正和完善加固方案。

4.2.2 塌方口渣体的加固

清理、平整塌方口渣体两侧土体, 码砌砂袋反压外露塌渣体坡脚及坡面后, 采用20cm厚喷射混凝土封闭塌渣体, 并作为注浆止浆墙。

塌渣体按梅花状间距1.0m布设Φ42X4mm注浆导管, 导管长度3.5m, 并进行注浆, 使松散土体固结。

4.2.3 塌方段的施工

分两循环施工大管棚, 采用Ф133mm×14mm热轧无缝钢管, 钢管加工长度为3m, 16cm长内套管丝口连接。首循环由塌方掌子面紧贴初衬内弧轮廓布设, 分布于拱部150°范围, 受衬砌影响同时考虑预留下循环管棚工作室, 管棚长为18m, 外插角控制在8°左右, 间距为350mm, 共45根。完成后开挖到SK50+476处开始外扩制作管棚6.0m长工作室, 工作室在设计开挖线外扩0.50m, 至SK50+470结束, 喷锚加固掌子面, 再施工第二循环超前大管棚, 管棚长度为30.5m, 管棚中心分布在开挖轮廓线外20cm的弧线上, 分布于断面拱部150°范围, 间距为350mm, 共51根, 管棚外插角为2°。与第一循环管棚搭接长度不小于5.0m, 且超出塌方段不小于5.0m。

注浆材料及配合比:管棚及小导管注浆液均采用水泥浆液 (添加水泥重量5%的水玻璃) , 水泥浆液水灰比1:1;注浆压力初压控制在0.5~1.0Mpa, 终压:2.0Mpa。

开挖及支护:采用预留核心土上中下微台阶法施工, 预留变形量250mm, 为了增大围岩加固范围, 增设补强Φ42mm壁厚4.0mm的注浆小导管, 环距1m, 整环外插角30°和60°间隔布置, 采用Ⅰ20a工字钢, 纵向间距0.5m, Φ10钢筋网, 网格尺寸15 cm×15cm, 喷射砼厚度26cm。仰拱紧跟封闭成环, 二衬及时跟进。

5 处治效果评价

开挖及支护施工过程中, 施工单位加密了监控量测布点及量测频率, 经量测, 施工中拱顶下沉及相对收敛均未出现异常变形, 以SK50+475断面为例, 其最终的拱顶下沉为9.2cm, 相对收敛为5.8cm, 时态曲线显示中台阶与下台阶施工中, 出现小范围的凸线, 后趋于稳定。另外围岩渗水明显减少, 说明注浆充填固结围岩的基础上, 也起到堵水、防水作用。充分证明以上处置方案是成功的。

6 结束语

黄土、泥岩隧道施工中, 地下水是导致塌方的关键因素, 因此, 施工中要尽可能做好防排水工作, 尽最大可能减小对围岩的软化。

设计单位应根据隧道工程地质与水文地质实际, 对比论证不同施工方法的适用条件, 设计切实可行的施工方法。

软弱围岩段隧道施工, 在保证施工质量的基础上, 应尽量减小各工作面的步距, 使初衬尽早封闭成环, 发挥最佳受力状态。

制定科学合理的方案是处理塌方的关键, 应详细调查塌方情况, 研究工程地质、水文地质, 检查塌方对初期支护的损坏情况和影响区域, 分析塌方的主要原因和可能发展的趋势。在此基础上才能制定出行之有效的处治方案。

摘要：介绍了南阳山隧道塌方过程, 分析了塌方原因, 着重对塌方处理方法进行较为详细叙述, 并从中总结了一定的经验教训, 为类似隧道施工提供参考。

关键词：隧道,塌方,原因分析,处理施工

参考文献

[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[2]王毅才.隧道工程[M].北京:人民交通出版社, 2005.

某公路隧道塌方处理 篇9

关键词：隧道,塌方,锚杆,支护,监测

1 工程概况

某二级路隧道设计为单洞双向双车道, 全长490 m。隧道建筑限界净宽为10.5 m, 净高为5.00 m, 隧道最大埋深为115.3 m。隧道穿越区属丘陵地貌, 由于长期风化、剥蚀切割作用, 隧道通过地段山体较陡, 沟谷发育。地表普遍为残坡积层覆盖, 植被发育, 进口段位于两冲沟交汇处, 设计围岩为Ⅴ级。两隧道均采用三心圆曲墙式断面。

2 塌方概况

该二级路隧道进口段开挖到K2+480时, 出现掉块现象, 掌子面湿润, 有明显塌方迹象, 于是立即撤出施工队, 安排带班人员在现场观察, 并准备喷混凝土封闭掌子面, 在准备喷混凝土时掉块加剧, 掌子面拱顶发生坍塌, 坍塌段桩号为K2+480~K2+484, 塌方段纵向长度为4 m, 横向弧形宽度为9 m, 最高处高度估计达到5 m。塌方现场见图1。

3 塌方原因分析

该公路隧道塌方段位于山谷冲沟交汇处, 设计围岩为Ⅴ级, 该塌方段围岩处于土石交界段, 围岩从强风化逐渐转化为中风化围岩, 掌子面围岩为中风化围岩, 裂隙发育, 中夹软弱夹层。且围岩含水较丰富, 有水滴从围岩裂隙中滴出, 观察塌腔、塌渣发现, 拱顶为强风化围岩, 呈黄色粘土状, 中夹块状孤石, 自稳能力极差。开挖时采用上下台阶法, 开挖进尺为1.5 m左右, 没有留核心土。隧道开挖形成悬空面之后, 受爆破振动, 掌子面软弱节理裂隙发展成为破裂面, 拱顶软弱层无自稳能力, 从而导致掌子面开挖后坍塌。

4 塌方处理

塌方处理总体思路为先加固后处理, 先护后挖, 确保施工安全。同时根据《公路隧道施工技术规范》14.5.3条:尽快施作锚喷联合支护封闭塌穴顶部和侧部, 在保证安全的前提下, 将碴堆摊平, 并在碴堆上架设施工临时支架, 临时支架可以稳定塌腔顶部, 还可以作为施工平台。具体步骤为:对塌腔内初喷封闭→施作临时支撑→支护塌腔→开挖塌渣、施作隧道内初支→施工塌腔内护拱、充填塌腔→施工仰拱封闭成环→施作二衬。

4.1 处理方法

该塌方处理, 由于塌方后塌腔处于临时稳定状态, 掉块现象停止。故立即组织施工队对该塌方进行处理, 共历时5 d, 完成该段塌方处理, 恢复了正常的隧道施工。

塌方后利用塌方处于临时稳定状态这个时间段, 立即组织车辆拉洞渣回填掌子面以加固掌子面, 防止掌子面继续塌方, 填土高度以便于人员进塌腔施工为宜。回填后以塌渣作为施工平台及时喷射4 cm厚的C25混凝土对坍塌面及掌子面的外露围岩进行封闭, 初喷完成后, 用端部直径不小于15 cm的圆木按1.5 m×1.5 m间距对塌腔顶部进行临时支撑 (如图2所示) 。圆木之间采用横木连接, 竖向间距为1.5 m, 圆木端部加木垫板。然后沿径向打设长4 m的RD25N中空注浆锚杆, 梅花形布置, 间距80 cm×80 cm;挂设两层8的钢筋网, 间距为20 cm×20 cm, 并与径向锚杆焊接牢固, 再喷射C25混凝土6 cm;根据塌方轮廓线, 纵向间距每隔80 cm安装一榀S4型格栅拱架, 每榀格栅拱架分多节加工、安装, 并确保钢架紧密支撑到坍塌面。格栅拱架的拱脚应落在围岩岩体上, 格栅拱脚尽量与RD25N中空注浆锚杆焊接相连, 格栅拱架之间用间距为1 m的Φ22螺纹钢筋连接。每榀格栅钢架打设16根锁脚锚杆, 锁脚锚杆采用22砂浆锚杆, 锚杆长度为4 m。钢架安装完成后, 再喷射C25混凝土20 cm。

从桩号K2+480起, 初期支护按照S (V) 型衬砌形式施工初期支护。按每榀40 cm间距, 安装Ⅰ18工字钢拱架, 工字钢之间用Φ22螺纹钢筋按20 cm间距连接。挂设双层间距为20 cm×20 cm的φ8钢筋网, 喷射厚22 cm C25混凝土。完成洞内初期支护后通过预留的泵送混凝土管口, 泵送混凝土回填满塌腔。洞口K2+465~K2+495段, 二次衬砌增加双层钢筋, 钢筋参数与明洞相同, N1, N2主筋间距调整为30 cm。

4.2 塌方过程中的施工监测

塌方处理过程中应加强对隧道围岩的监测。处理过程中有一名专门的安全员进行安全观察, 对塌腔围岩以及施作的初期支护进行不间断观察, 重点观察是否出现掉块、滚石及裂缝等现象。同时在靠近塌方段隧道拱顶每5 m布设一个观测点, 每天测量两次, 以监测初期支护的动态变化。

塌方处理完成后, 掌子面继续掘进过程中还应监测观察塌方区初期支护的拱顶下沉及周边收敛变形量以及初期支护混凝土有无开裂现象。

4.3 处理效果

该隧道塌方处理完成后, 掌子面继续掘进, 经过后续施工中监测观察, 塌方区初期支护的拱顶下沉及周边收敛变形都很小, 初期支护无开裂、裂缝现象出现, 安全的通过了塌方区完成了施工。这充分说明塌方处理取得了良好的效果, 采取的处理方法是切实可行的。

5 结语

1) 公路隧道施工中当遇到软弱围岩或节理裂隙发育的破碎围岩, 施工地形处于马鞍形、土石交界地段易发生塌方。

2) 隧道发生塌方后应充分利用围岩临时稳定的时间段立即处理, 以防止塌方延伸从而造成更大的损失。塌方处理时应遵循“先加固, 后处理;先支护塌腔, 后清理塌渣”的原则。支护塌腔时应先做临时支撑对塌腔进行支护, 临时支护施工快, 可以为施工提供安全保护和用作施工工作平台。

3) 塌腔采用格栅拱架结合锚喷支护, 隧道内初支采用工字钢拱架结合锚喷强支护, 能安全成功的通过塌方区。

4) 及时的喷混凝土封闭塌渣面对稳定塌渣面, 提高施工安全性是有很大作用的。塌方段应及时施工仰拱, 及早使该段隧道初期支护封闭成环。二衬应该加强并尽早施工。处理过程中应加强对隧道围岩的监控。

参考文献

[1]JTJ 042—94, 公路隧道施工技术规范[S].

油气管线隧道塌方处理技术 篇10

油气长输管道穿越山岭时, 受地形和管道敷设要求限制, 通常采用隧道穿越。由于隧道所处地层往往复杂多变且难以预见, 在遇到围岩突变或不良地质时, 常常发生不同程度的隧道塌方。而油气管线隧道一般具有断面小、洞身长、坡度大、工期紧、不利于平行施工和大型机械作业等特点, 一旦发生坍塌, 不仅抢险难度大、延误工期、大幅度地提高工程费用, 甚至出现对人身的伤害, 如果处理不当, 还会给工程质量带来隐患, 危及管线安全。本文针对隧道施工中的一个塌方实例, 分析原因, 提出处理措施, 总结经验教训, 为类似的工程提供参考。

1 工程概况

1.1 隧道概况

甬台温天然气输气管道工程是浙江省天然气管网的重要组成部分, 输气管道全长460.132 km。洞口庙隧道是其中一条山岭隧道, 位于浙江省宁波市宁海县, 进洞口位于甬台温高速铁路西侧, 出洞口位于宁海县洞口庙水库西侧。隧道全长827.53 m, 坡度5.0%。隧道净宽3.2 m, 净高3.0 m, 净断面积8.54 m2。隧道内敷设输气管线、输油管线、光缆各一根, 采用支墩敷设方式。隧道最高点高程为260.80 m, 最低点高程57.82 m, 最大埋深196.8 m。隧道内分布围岩为Ⅲ级~Ⅵ级。

1.2 工程地质条件

工程区位于华南褶皱系Ⅰ2构造单元东北部, Ⅱ级构造单元属浙东南褶皱带 (Ⅱ3) , Ⅲ级构造单元属丽水—宁波隆起 (Ⅲ7) , Ⅳ级构造单元属新昌—定海断隆 (Ⅳ9) 。根据浙江省区域构造图, 隧址区及其附近通过的区域性深大断裂主要有: (9) 衢州—天台大断裂; (13) 镇海—温州大断裂。以上各深大断裂形成了区域内主要的构造格架, 并控制了本区域内次一级断裂的发育和地貌形态的形成。

1) 隧道所在区域内主要分布有上侏罗统火山岩, 由新至老为第四系全新统 (Q4) 及侏罗系 (J) :

第四系全新统 (Q4) :冲、洪积分布于隧道出口下部的河流阶地、漫滩上, 主要由砂卵石、黏土组成;残坡积分布于低山~丘陵区的斜坡地带, 主要由粉质黏土组成;崩坡积分布于低山~丘陵区的陡坡脚, 主要由块、碎石土、粉质黏土组成。

侏罗系 (J) :主要由花岗岩、安山岩等组成。

2) 隧道进出口段及通过区基岩均以侏罗系 (J) 火山岩为主, 表层均分布有第四系全新统残坡积土 (Q4el+dl) :

第四系残坡积土 (Q4el+dl) :灰黄色, 中密, 碎石含量50%~55%, 粒径1.5 cm~2 cm, 下部含量略有增加, 粘性土含量约占40%。其中0 cm~0.3 cm为耕植土, 含少量植物根系。

晚侏罗世鹤溪超单元张山岱单元组 (J3z) :分布于隧道通过区的大部分地段, 岩性为紫红色花岗岩, 节理、裂隙稍发育, 岩石呈块石结构, 属坚硬岩, RQD值为30%~80%;以及黄灰色安山岩, 节理、裂隙发育, 岩石呈碎块状镶嵌结构, 属坚硬岩, RQD值为10%~30%。

1.3 水文地质条件

隧址区为构造侵蚀~剥蚀丘陵地貌, 由于附近构造的影响, 断裂稍发育, 节理裂隙发育。

隧址区主要赋存基岩裂隙水, 主要通过裂隙、溶隙接受降水的渗入补给, 并在侵蚀基准面控制下, 沿裂隙向基准面运动;裂隙既是地下水的储存空间, 又是地下水的补给和运移通道;受岩性组合影响和补给方汇水式的制约, 含水岩组的富水性弱~中等, 泉流量一般小于3.0 L/s。

隧道通过区域南侧有小溪通过, 流量约10 L/s。局部山沟地带在雨后可形成暂时性水流。

1.4 塌方段隧道原设计参数

采用Ⅵ型衬砌, 支护参数为:超前支护采用φ89管棚注浆支护, 长15 m (搭接2 m) , 环向间距40 cm, 外插角2°, 每环17根。初期支护采用Φ6钢筋网全断面铺贴, 间距25 cm×25 cm;φ22普通水泥砂浆锚杆, 长2.5 m, 间距80 cm, 梅花形布置;Ⅰ12型钢工字钢架, 纵向间距80 cm, 每榀钢拱架之间采用Φ22钢筋连接, 环向间距50 cm;喷射C25早强混凝土, 厚18 cm。在围岩和锚喷支护变形基本稳定后及时进行二次衬砌, 二次衬砌采用C30模筑钢筋混凝土, 厚35 cm。

2 隧道塌方情况及原因分析

2.1 隧道塌方情况

洞口庙隧道于2013年4月16日开挖至0+087处, 此处位于隧道进洞段, 主要为全风化闪长岩、粉质粘土混碎石, 围岩为Ⅵ, Ⅳ级分界点, 且存有一条软弱破碎带, 本处隧道覆盖层厚度17 m。施工期正值雨季, 雨水较多。围岩开挖暴露后, 掌子面出现滑块, 拱部也出现小掉块, 有范围扩大迹象。施工人员立即采用C25喷射混凝土对围岩面进行初喷封闭, 但由于坍塌陆续发生, 范围逐渐加大, 喷射混凝土也随之塌落, 无法继续初喷施工。至16日中午, 隧道顶部坍塌高度达3 m左右, 深度约2.5 m, 塌空区暂时处于稳定状态。为防止坍塌继续扩大, 在能确保施工人员安全情况下, 采用架设棚架法进行支护。施工过程中, 塌空区再次发生坍塌, 顶部持续发生掉块, 且伴有大块掉落, 把已紧急架好的1榀钢拱架和搭设中的棚架 (3根4.5 m长φ89钢管、13根4.5 m长φ42钢管) 砸塌。至16日晚11点, 塌方石碴已填满该处洞身, 塌方长度约4.1 m, 高度达6 m左右。

2.2 塌方原因分析

根据现场开挖情况, 分析塌方的原因, 主要有以下几点:

1) 隧道进洞段围岩为全风化安山岩、粉质粘土混碎石, 隧道渗水量大于125 L/ (min·10 m) , 围岩经常渗水, 地下水状态为Ⅲ级。受附近构造的影响, 区内次级小断裂稍发育, 节理裂隙发育, 土石结构松散、均匀性差, 强度和稳定性极差, 围岩稳定时间极短。

2) 隧道塌方段位于Ⅵ, Ⅳ级围岩分界处, 且存有一条软弱破碎夹层, 隧道覆盖层只有17 m, 覆盖层较薄。

3) 隧道施工期正值雨季, 塌方发生前有较大降雨, 由于围岩结构松散且埋深较浅, 受地表水下渗软化影响, 导致土层含水量增大, 力学性能急剧下降, 施工中没有针对雨季施工提前采取相应的措施。

4) 在地质不良段没有按设计要求施作超前支护措施, 也没有采取其他同等级的支护措施, 导致支护强度及安全储备不足。

5) 雨季施工未得到充分重视, 没有按照设计要求采用分部开挖、支护和监测, 发现隧道内围岩变形时, 没有及时采取有效的应急措施。

6) 初期支护及二次衬砌施作不及时, 未能使围岩面封闭, 不能充分发挥围岩的自承能力, 在软弱围岩段仅依靠工字钢架或超前支护不能确保围岩稳定。坍塌一旦发生, 易引起范围扩大。

3 塌方处理方案及施工注意事项

3.1 塌方处理原则

1) 安全可靠, 塌方处理方案必须保证施工安全, 做到万无一失;2) 快速有效, 塌方处理时间要最短, 节约工期, 可操作性强;3) 保证质量, 塌方处理方案必须保证工程结构质量, 不得留有任何隐患;4) 经济合理, 塌方处理要符合经济性要求, 尽量减少投资。

3.2 塌方处理方案

根据塌方现场情况及围岩变形分析, 针对塌方对周围的影响分别进行处理 (见图1) 。

1) 设置地表截水沟。为防止地表水继续下渗, 软化围岩, 在塌方区顶部地表相应位置即0+100附近设置一条截水沟, 将地表水引至塌方影响区域外。截水沟底宽1.0 m、深0.5 m, 边坡1∶1, 采用M10水泥砂浆砌石结构, 沟底做5 cm厚水泥砂浆抹面。

2) 塌方区相邻成洞段加固。洞内塌方往往会波及前段围岩和已施工完成的支护结构, 造成围岩松散脱落和塌方扩大, 为了确保施工安全、保护成洞段结构安全, 需要先加固塌方区附近的未坍塌部分。故对隧道0+074.8~0+084.8段拱部和边墙采用喷锚支护进行加固。普通水泥砂浆锚杆长2.5 m, φ22 mm, 间距15 cm×15 cm, 喷射混凝土采用C25钢纤维混凝土, 厚8 cm。

3) 塌方区处理。利用塌方发生后围岩处于相对暂时稳定的状态, 抓紧时间沿坍塌面设外层初期支护。先在塌方处外面架设一榀拱架, 再沿拱架拱部钻设φ89×4.5 mm、长5 m管棚, 环向间距15 cm。管棚采用镐头机顶进。管棚安装完成后, 对隧道内塌方石碴采用15 cm厚C25喷混凝土进行封闭, 再对管棚灌注水泥砂浆。注浆完成后, 开始逐段清理塌碴, 并及时跟进钢拱架、钢筋网锚喷支护。钢拱架采用Ⅰ12工字钢架, 间距30 cm, 每榀钢拱架之间采用φ22钢筋连接, 环向间距50 cm, 并在拱脚、墙脚部位各设一根φ22 mm, 长3 m水泥砂浆锁脚锚杆。钢筋网采用Φ6钢筋, 间距25 cm×25 cm, 全断面铺贴;φ22 mm普通水泥砂浆锚杆, 长2.5 m, 间距80 cm;喷射C25早强混凝土, 厚18 cm。塌腔内采用C25泵送混凝土填充, 根据围岩情况采用锚杆对泵送混凝土两侧进行加固。

4) 塌方区后掘进及支护措施。待塌方段处理完成后, 采用小导管注浆对掌子面加固。隧道继续前进施工时, 应按Ⅵ型设计断面进行开挖, 并加强支护:超前支护采用φ42×3.0 mm超前小导管, 长4 m, 环向间距30 cm, 排距1.8 m;初喷钢纤维混凝土厚5 cm;钢拱架采用Ⅰ12工字钢架, 间距30 cm, 每榀钢拱架之间采用φ22钢筋连接, 环向间距50 cm;钢筋网采用Φ6钢筋, 间距25 cm×25 cm, 全断面铺贴;φ22 mm普通水泥砂浆锚杆, 长4.0 m, 间距80 cm;喷射C25早强混凝土, 厚10 cm。加强支护长度根据实际围岩地质情况确定, 且不应小于10 m。

3.3 施工注意事项及安全措施

1) 首先对成洞段进行加固施工, 防止塌方进一步扩大。2) 在塌方段进行清碴、支护时, 应安排专人进行监测、指挥, 发现险情时人员应及时撤离。3) 开挖应坚持“短进尺、少扰动、弱爆破、快封闭、勤量测”的指导方针。4) 隧道继续前进施工时, 应严格控制步长, 每循环进尺控制在50 cm以内, 围岩地质情况好转后, 再作调整。5) 采用台阶法开挖, 增强掌子面稳定性。6) 要密切关注成洞段及塌方区地表稳定情况, 后期施工应按设计要求进行监控量测, 并及时记录、反馈。

4 经验及教训

隧道进出口段往往地质情况复杂, 围岩软弱破碎, 现有的勘察技术手段难以精确的预测所有的地质变化。施工中应对此类情况加以重视, 特别是雨季施工时, 必须意识到危险因素的大幅度增加。面对复杂多变的地质条件, 施工单位的技术水平、施工经验和应变能力就显得极为重要。

“动态施工”是隧道施工的基本原则之一, 隧道施工的各种决策都要在施工阶段的地质条件、量测变形、质量控制的基础上进行, 所以在“动态施工”中, 监控量测的作用是不能忽视的。动态施工和动态设计密不可分, 设计单位提供的设计图纸, 在没有通过实践检验前, 始终是具有预设计的性质, 而真正的设计是在施工过程中完成和完善的。所以施工和设计的信息交换, 特别是施工中出现与设计图纸不符的情况时, 与设计及时沟通进行设计变更, 对提高效率、降低成本、减少风险起着十分重要的作用。

新奥法施工以维护和利用围岩的自承能力为基点, 控制围岩的变形和松弛, 使围岩成为支护体系的组成部分, 因此围岩和衬砌的整体化应在初期衬砌中就及早完成, 以保证衬砌环的稳定与完整。对软弱围岩而言, 在洞身开挖完成后应及时进行初期支护和二次衬砌, 不应因为抢工期、片面追求进尺、省投资等原因抱有侥幸心理, 不支护、少支护或拖延支护时间。否则一旦隧道内发生塌方事故, 因为隧道断面较小, 不利于大型机械作业, 通风、运输不便等特点, 通常难以快速处理。如果处理措施不当, 还可能造成更大范围的塌方, 对施工人员的人身安全造成威胁。塌方处理往往工期长, 费用高, 应引起施工人员的高度重视, 并且要彻底根治, 否则得不偿失。

5 结语

本文针对洞口庙隧道塌方事故, 介绍了塌方情况, 分析了塌方原因, 并采取了相应的工程处理措施, 取得以下结论:

1) 全风化闪长岩、粉质粘土混碎石胶结程度差, 遇水软化, 力学性能低, 强度和稳定性极差, 雨季施工应特别注意地表水下渗影响。2) 针对塌方事故, 采取了加固成洞段、封闭掌子面、注浆固结、泵送混凝土回填等措施, 效果良好。3) 在软弱围岩段施工, 超前支护和监控量测是施工安全的前提和保障。在洞身开挖之后必须立即进行支护工作, 强支护是施工中的关键措施。4) 导致塌方的原因是多种多样的, 通常地质上突发的因素是决定性的, 因此加强施工地质工作是避免和防止塌方的根本手段。5) 除了自然因素外, 工程和人为的原因仍占有相当的比重。如果在施工管理和技术上认真的改善, 就会使塌方事故得到有效控制。

摘要：介绍了油气管线隧道断面小、坡度大等特点, 并结合隧道施工中的塌方案例, 分析了塌方产生的原因, 提出了设置地表截水沟、塌方区相邻成洞段加固、塌方区后掘进及支护等一系列处理措施, 实践证明, 各种措施可操作性强, 收到了良好的施工效果。

关键词：油气管线,隧道,塌方,处理技术

参考文献

[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[2]闻富民, 鲁仁.现代公路、桥梁、隧道常见质量事故与防范、处理及成功实例分析[M].北京:当代中国音像出版社, 2011.

隧道塌方松散体内大管棚施工 篇11

一、工程概况

宜万铁路鲁竹坝2#隧道为单线铁路隧道，DK208+610～+690段围岩为碳质页岩夹煤层，岩层厚度为20cm～30cm，岩体遇水软化，局部有渗水现象。

本段上台开挖完成，下台开挖到DK208+640处时，DK208+640～+670段上台发生坍塌。隧道两侧起拱线以上全部坍塌，拱顶塌腔最高达8m，塌方松散体厚度达6m长30m。为通过此松散体决定采用40m大管棚超前支护方案。

二、管棚施工方法选择

1.先钻孔再安装钢管的一般施工方法在松散体内易塌孔，成孔困难无法正常施工。

2.采用前进式注浆法施工，该施工工艺可行，但实际操作工序繁杂，施工时间太长；钻机在施工台架上移动频繁作业人员劳动强度太大；在松散体内注浆水泥用量较大且前进式分段注浆工艺要求高操作困难。

3.跟管作业法采用风动冲击钻配偏心钻头，偏心钻头在前部钻进钢管随钻头跟进。此法控制了塌孔，取消了钻进过程中的注浆，效率较高施工易操作。

结合以上三种方法的特点决定采用跟管法施工管棚。

三、施工工艺

3.1.工艺流程

封闭掌子面施做导向墙钻孔跟管作业 安放钢筋笼注浆

3.2.施工用材料和机械

1）钢管为外径108mm、壁厚6mm的高频淬火无缝钢管。钻孔前进方向一端车外丝，另一端车内丝，扣长度为20cm，拧紧方向与钻头旋转方向相同。钢管配长为主要为2m（不含丝扣长度），制作部分3m长钢管作为调节段。钢管周围钻φ10mm的钻孔，间距每环两个纵向20cm，交错布置；

2）φ108mm钢管靴；

3）钻机采用HGY-100型地质钻机，配螺旋式钻杆，90型风动冲击器，120型偏心钻头（钻头反转时钻头直径缩小，正转时偏心部分展开钻头直径变大）；

4）XB338-1滑动式测斜仪；

5）YSH-3型注浆机。

3.3.施工准备

3.3.1.封闭掌子面

在塌方口DK208+640向小里程后退1m于 DK208+639处，沿隧道支护轮廓线浇注C25混凝土挡墙厚度80cm，将初期支护支撑牢固并将掌子面封闭控制塌方范围扩大。

3.3.2.施做导向墙

将DK208+633～639段上台施做管棚范围扩挖80cm作为管棚工作室。工作室完成后施做导向墙，因管棚在松散体内穿过，为提高钻孔的方向控制精度导向墙长度确定为2m厚度为80cm，采用C30砼浇注。

在工作室范围内安装I18工字钢架间距0.5m，钢架底脚落在坚固的基岩上。每榀钢架底脚处打设8根4m长φ42mm锁脚锚管并注浆加固。将内径φ120mm的钢管按照管棚设计的间距和外插角焊接在钢架上。导向管的外插角度控制是影响管棚施做质量的重要因素，钢管距拱顶过高会减弱支护效果，过低可能出现侵入隧道净空施工时须割除造成管棚支护无效。结合塌方体松散的特性和管棚的长度，外插角取1.5度。

在钢架的外端和底部安装模板浇注混凝土，混凝土导向墙两侧的基础坐落在稳固的基岩上。

在工作室范围内搭设脚手架，作为管棚施工操作平台。脚手架应稳定，后部设置支撑保证钻机队岩体有足够的压力。

3.4.钻孔跟管作业

3.4.1.钻孔施工顺序以隧道中线为轴左右两侧对称施工，减少注浆过程中的干扰和防止出现注浆串孔现象发生。

3.4.2.将第一根钢管与管靴连接，在套管的丝扣段钻直径10mm的孔，环向3孔，纵向设置2环。管靴与套管的丝扣拧紧后，用电焊通过套管上的孔将套管和管靴焊接，防止套管和管靴脱离。

将第一根钢管用人工送入导向管内，然后再将钻头伸入套管内。钻头携带管靴和套管缓慢前进直至接触围岩。钻头与围岩接触后钻头正转，将偏心钻展开。然后接通高压风，采用低钻压和低钻速将钻头缓慢钻进围岩内。待第一根钢管随钻头进入围岩后撤出钻头，用测斜仪测量钢管的外插角，检查合格后再加快钻速钻进施工。

每钻进10~20cm应将钻头后退向孔内吹入高压风并加快钻杆转速，将孔内钻渣排出防止出现卡钻。钻进过程中仔细观察钻渣，根据钻渣判定前方围岩情况。钻渣较破碎，颗粒较小时可以采用高钻速并减少排渣次数。钻渣颗粒较大，有水或有粘土状物质时应减小钻速，并适当增加排渣次数，保证孔内排渣干净。每钻进10m长，或钻进过程中遇到孤石或不均匀地质后，应采用测斜仪对钢管进行检查，保证钻孔角度位置符合设计。如出现偏孔时应将钢管拔出重新钻进，多次扫孔保证孔位准确。钻进过程中详细记录地质情况，为下步开挖做好准备。

第一个孔全部采用2m长钢管，每根钢管进入岩体的剩余30cm时应停止钻进，将钻杆和钢管接长后继续钻进。钻杆连接处应采用销钉或点焊牢固，防止倒转时钻杆松脱。钢管安装前必须将表面清理干净尽量保证光滑，必要时涂抹润滑剂以减小顶管时的摩擦力。详细记录使用的钢管的长度和根数严格控制总长和不同长度钢管的使用顺序，保证相邻孔内钢管的接头不在同一个断面上。相邻钻孔第一根和最后一根钢管应采用3m长，其余采用2m长，使同一断面内的接头数量小于50%。

3.5.安装钢筋笼和注浆

钢管安装到位后用高压风对孔内反复吹洗，保证馆内干净。将提前制作好的钢筋笼安装如钢管内，钢筋笼端部做出锥形并用铁皮包裹，防止安装过程中出现卡阻，造成钢筋笼安装不到位。

钢筋笼安装完成后，将管口用钢板焊接封堵，并在钢板上开孔焊接φ25mm的钢管安装阀门。与注浆机连接牢固准备注浆。

因管棚范围内为塌方松散体，浆液容易扩散注浆量较大，为保证注浆质量控制成本减少注浆量，注浆采用水泥浆掺入速凝剂。

水泥浆水灰比为1:1.5，掺入速凝剂根据实验确定将凝结时间控制在1h左右。注浆施工时当压力开始上升时即停止注入水泥浆。改用水泥砂浆将钢管注满提高钢管的整体强度。注浆过程中如压力无上升迹象，注浆量较大时应采用间歇式注浆。每注浆半小时后即停止待浆液出现凝结现象时在重复注浆，以保证钢管周围注浆密实。注浆终压控制在0.3Mpa左右。

3.6.钻孔异常情况处理

1）孔内潮湿岩粉成泥状高压风无法排除造成卡钻时，向孔内通入高压水进行冲洗，加快排渣。

2）偏心钻头损坏掉落时，将钻头退出拆除冲击器，在钻杆端部安装钢筋制作的笼状打捞器伸入孔内将钻头取出。当打捞器无法取出钻头时应将钢管拔出，在钻杆端部安装一根直径与钻孔略小长度为1.0m左右的钢管伸入孔底将钻头取出。

3）管靴掉落事故：管靴掉落时先将钢管拔出，再用有扩装功能的公锥伸入管靴内，公锥扩张将管靴卡死再取出。管靴是跟做作业时受力的主要部件，因此必须采用优质钢材制作，并加强与套管的连接强度减少事故的发生。

结语：综上所述跟管法施做松散体内的管棚是比较适用的方法，其质量控制精度高，成孔顺利，施工总体速度较快。但施工过程中出现事故是处理较困难，经常需要拔管，对使用的工具材料质量和可靠度要求较高，操作人员技术水平要求较高。

参考文献：

[1]tlejgf—93—27岩溶隧道管棚支护工法北本：人民交通出版社，1993

[2]王毅才 隧道工程北京：人民交通出版社，2006.3

[3]中铁二局集团 隧道 （第二版）中国铁道出版社，1999

高阳坡隧道塌方处理技术方案 篇12

关键词：隧道塌方,围岩,机理,处理方案

1 工程概况

高阳坡隧道是建设中的某铁路专用线中最长的隧道, 隧道全长857 m, 均位于R=1 000的曲线上, 进口里程DK13+083, 出口里程DK13+940。隧址位于低山丘陵区, 地势起伏较大, 地震烈度7度, 地震动峰值加速度0.15g。隧道设计内轮廓由三心圆组成, 开挖断面面积127.63 m2, 洞室最大开挖宽度为12.38 m。

1.1 工程地质简介

隧道埋深较浅, 洞顶覆盖厚度在12 m～30 m。表层为第四系上更新统冲、洪积的砂质黄土覆盖, 厚度20 m～25 m, 半干硬～可塑, 大孔发育, 具垂直节理。砂质黄土具有Ⅲ级自重湿陷性, 湿陷性土层厚约8 m, 该层底部含有角砾和碎石。砂质黄土层下主要为第四系中更新统冲、洪积的卵石土, 厚5 m～8 m, 潮湿、中密, 卵石呈圆形或圆棱状, 一般为60 mm～100 mm, 并含漂石, 卵、漂石含量约为65%, 局部地段夹有厚约0.5 m～1 m的砂层。地层下伏基岩为石灰系泥岩, 灰色～灰黄色～灰黑色;强风化～弱风化, 节理裂隙发育。

1.2 初期支护及施工方案

塌方段设计为Ⅴ级浅埋衬砌, 埋深约25 m, 拱部设ϕ42小导管预支护, 小导管环向间距40 cm;初期支护以锚喷网支护为主, 并辅以Ⅰ18型钢钢架支撑, 间距0.75 m, 喷C25混凝土厚25 cm, 边墙设置ϕ25中空注浆锚杆, 锚杆长3.5 m, 环、纵向间距1 m, 拱部不设置锚杆。

2 隧道塌方情况

当隧道出口上台阶掘进至DK13+732时, 2010年10月9日凌晨03:30, 掌子面在无明显的征兆下突然塌方, 初次塌方已形成2 m3～3 m3的空洞, 并伴有渗水现象。在地下水的影响下塌腔迅速扩大, 到10月10日下午, DK13+732～DK13+728段的初期支护发生严重扭曲变形, 随着围岩的进一步松弛, 晚上初期支护被压垮, 最终坍腔形成倒置的漏斗形, 塌方体纵向深度约7 m, 宽度约8 m～9 m, 平均高度5 m～7 m。地表形成一个长约13 m、宽约14 m、深1 m～2 m的陷坑, 且坑周边有多处环状裂缝。

3 塌方原因分析

1) 工程地质原因。

该段为砂质黄土。土体松散, 自稳能力差, 且具有Ⅲ级自重湿陷性, 极易因局部失稳而引起连锁反应, 造成大坍塌。拱部遇到一层0.5 m～1 m砂层, 开挖后, 砂层顺着拱背直流而下, 致使在围岩与拱背间形成空洞, 造成边墙部位的土体塑性区加大, 导致边墙失稳, 造成塌方。

2) 地表水原因。

施工期连续降雨, 且该段处于地形低洼处, 地表水渗入, 使得隧道上覆黄土层产生湿陷, 从而降低了围岩的强度, 加剧岩体失稳。

3) 施工方面原因。

没有根据该段围岩实际情况采取有力的施工措施, 下台阶开挖进尺过大, 拱脚悬空时间较长, 且没有施作锁脚锚管, 加上初期支护没有及时闭合, 从而造成临空面过大, 使整个土体骤然失稳而造成塌方。

4 处理方案和方法

4.1 地表处理

1) 对地表凹陷部分及裂缝处分层夯填密实, 填土表面1 m深处采用三七灰土夯填, 并高出原始地面。

2) 对地表凹陷裂缝以外3 m范围内采用地表砂浆锚杆加固地层, 以增强地层的自稳性, 固结坍塌体, 加固深度从地表至拱顶开挖线外0.5 m。锚杆采用ϕ22螺纹钢、间距1 m, 呈梅花形布置。水泥砂浆强度不应低于M20, 砂胶比宜为1∶1～1∶2 (重量比) , 水胶比宜为0.38～0.45。

3) 为防止冬季雪水融化渗入裂缝, 现对其顶部临时覆盖防水板, 以免地表水下渗引起塌孔扩散, 并在洞顶塌穴外10 m处修建一道截水沟。

4.2 洞内影响段处理

1) 在原喷射混凝土内侧架设H20工字钢架作为临时支撑, 钢架间距为0.5m, 以起到护拱的效果, 钢拱架脚喷射C25混凝土固定 (必要时施作临时仰拱) , 拱背与喷混凝土面紧贴, 每榀临时支撑设8根ϕ42锁脚锚管, 每根长3.5 m。临时钢架之间施作ϕ22纵向连接钢筋, 环向间距1 m。

2) 在该段范围内径向打入ϕ42mm×5 mm的注浆小导管, 导管长5 m, 环、纵向间距1.2 m, 梅花形布置, 以保证后方围岩稳定不向前坍塌。注浆采用先上后下, 先里后外, 即先对塌空区边缘注浆, 再逐步退后进行后段注浆, 使钢管所伸入的范围内通过注浆组成一个固结的灌浆层, 通过浆液无规则的穿透松散破碎岩体产生胶结, 从而达到在已支护段与塌空区交界处上、下一定范围内的围岩得到固结, 从根本上达到控制塌方的扩展。

4.3 洞内坍塌段处理 (DK13+732～DK13+724)

1) 封闭坍塌面。

对坍塌土体外漏面喷C25混凝土厚20 cm进行封闭处理, 喷射混凝土中设ϕ8钢筋网 (网格间距20 cm×20 cm) , 该层混凝土同时被作为止浆墙。

2) 注浆固结坍塌土体。

对坍塌土体进行注浆固结, 注浆管采用5 m长的ϕ42钢花管, 注浆孔深5 m。洞周注浆孔外插2 m, 环向间距为1 m, 注浆扩散范围为2 m～4 m, 浆液采用1∶1的水泥浆, 注浆压力以0.8 MPa～1.2 MPa为宜。

3) ϕ108大管棚超前支护。

塌方体范围内采用大管棚通过, 考虑到洞内施工条件限制, 大管棚设一排, 长20 m, 环向间距为30 cm, 拱部150°范围内布设, 外插角为3°～5°。在管棚间距内施作ϕ42注浆小导管, 每排环向间距30 cm, 拱部150°范围内布设, 小导管单根长4.5 m, 第一排外插角为40°～45°, 第二排外插角为5°～10°, 第二排搭接长度1.5 m, 注浆量根据现场实际数量确定。

4) 架设H20型钢钢架。

进行注浆固结和施作超前支护后, 采用弧形导坑预留核心土工法开挖, 每开挖循环控制在0.6 m以内, 采用人工开挖, 严禁机械及爆破开挖。开挖后在管棚下架设H20型钢钢架, 钢架纵向间距0.5 m, 每榀钢架设置12根ϕ42锁脚锚管, t=3.5 mm, 每根长3.5 m。钢架纵向用ϕ22螺纹钢筋拉杆连接, 拉杆环向间距为1 m, 钢筋网用ϕ8的钢筋, 网格为20 cm×20 cm, 喷C20钢纤维混凝土厚25 cm, 钢纤维掺量为50 kg/m3。边墙设置ϕ22砂浆锚杆, 拱部设置ϕ22组合中空锚杆, 长3.5 m, 环、纵向间距1 m, 梅花形布置。

5) 固结坍腔内的松渣。

当洞内初期的全部钢拱架及钢纤维混凝土封闭完, 且隧道中残留的坍塌松渣清除完毕后, 即抓紧对坍塌段采用开挖后周边注浆, 改善围岩条件, 固结松渣, 保证坍腔饱满。注浆方案为:ϕ50小导管, 单根长5 m, 环向间距1 m, 纵向间距1 m, 注浆材料采用水灰比1∶1的纯水泥浆, 注浆压力0.5 MPa～1.0 MPa。

4.4 塌方过渡段处理 (DK13+724～DK13+718)

待塌方区段按上述方案处理完之后, 密切注视塌方段断面变化情况, 加强监控量测。考虑到此段为过渡危险段, 初支钢拱架采用H20型钢, 纵向间距0.7 m, 配合钢架拱部150°范围内布设ϕ42双层小导管预支护, 小导管环向间距40 cm, 纵向间距1.5 m, 长3.5 m, 搭接长度2 m, 钢管外插角分别采用35°和10°交错布置, 其余支护参数与原设计一样。

5 结语

通过对高阳坡隧道塌方处理总结, 得出以下结论:

1) 浅埋湿陷性黄土隧道施工前应查明地表情况, 防止地表水通过陷穴渗入内部, 使深部黄土含水率显著增加, 降低黄土物理力学性质, 引起地表坍陷, 地表裂缝扩展, 造成塌方, 因此对已形成的裂缝采用注浆或回填灰土的方法进行及时封闭。

2) 前方封堵, 后方加固, 对塌方区形成围合, 是防止塌方恶化的有效方法。隧道塌方后, 不要轻易去清除塌方渣体, 应先待塌方体相对稳定后, 对塌方体表面进行喷混凝土封闭, 防止塌方体滑移, 然后再加固未塌方地段, 防止塌方范围扩大, 最后向塌方体注浆加固为后序开挖做好准备。

3) 处理塌方采用“管超前、严注浆、快开挖、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则, 尽可能避免再次塌方发生。从监控量测及地质雷达检测结果来看, 本次隧道塌方段处理完毕后, 没有发生任何变形、下沉、开裂等病害, 该处理方案是安全、可靠的。

参考文献

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