古田隧道进口段山体滑坡防治.doc

螆肀荿莆蚂聿肈薂薈膈膁莅袇膇芃薀螃膆蒅莃蝿膅膅蚈蚄膅芇蒁羃膄莀蚇衿膃蒂蒀螅膂膁蚅蚁衿芄蒈薇袈莆蚃袆袇肆蒆袂袆芈螂螈袅莀薄蚄袄蒃莇羂袃膂薃袈袃芅莆螄羂莇薁蚀羁肇莄薆羀腿蕿羅罿莁莂袁羈蒄蚈螇羇膃蒀蚃羇芆蚆蕿羆莈葿袇肅肇蚄螃肄膀蒇虿肃节蚂蚅肂蒄薅羄肁膄莈袀肁芆薄螆肀荿莆蚂聿肈薂薈膈膁莅袇膇芃薀螃膆蒅莃蝿膅膅蚈蚄膅芇蒁羃膄莀蚇衿膃蒂蒀螅膂膁蚅蚁衿芄蒈薇袈莆蚃袆袇肆蒆袂袆芈螂螈袅莀薄蚄袄蒃莇羂袃膂薃袈袃芅莆螄羂莇薁蚀羁肇莄薆羀腿蕿羅罿莁莂袁羈蒄蚈螇羇膃蒀蚃羇芆蚆蕿羆莈葿袇肅肇蚄螃肄膀蒇虿肃节蚂蚅肂蒄薅羄肁膄莈袀肁芆薄螆肀荿莆蚂聿肈薂薈膈膁莅袇膇芃薀螃膆蒅莃蝿膅膅蚈蚄膅芇蒁羃膄莀蚇衿膃蒂蒀螅膂膁蚅蚁衿芄蒈薇袈莆蚃袆袇肆蒆袂袆芈螂螈袅莀薄蚄袄蒃莇羂袃膂薃袈袃芅莆螄羂莇薁蚀羁肇莄薆羀腿蕿羅罿莁莂袁羈蒄蚈螇羇膃蒀蚃羇芆蚆蕿羆莈葿袇肅肇蚄螃肄膀蒇虿肃节蚂蚅肂蒄薅羄肁膄莈袀肁芆薄螆肀荿莆蚂聿肈薂薈膈膁莅袇膇芃 古田隧道进口段山体滑坡防治微型锚筋桩施工工艺中铁十一局第二工程有限公司 王斌摘 要 介绍古田隧道进口段山体古滑坡复活及治理措施之一的微型锚筋桩施工工艺。 关键词 滑坡 治理 微型锚筋桩 一、前言古田隧道位于赣龙铁路上杭车站大池车站之间，起讫里程为DK246+474DK248+312，中心里程DK247+393，全长1838米，隧道DK246+802DK247+688位于半径800米的曲线上，出口位于半径1000米的缓和曲线上，其余为直线段。隧道内变坡点两处。全隧IV级围岩段长124米，II级围岩段长1710米，明洞4米。进口段DK246+478+488及出口段DK248+296+306为IV级洞口浅埋段，初级支护采用锚杆、格栅钢架、挂网、喷射砼联合支护。隧道穿越地段属低山区地形，地表植被发育，覆盖层为坡残积碎石土，碎石含量约50-80%，主要成分为变质砂岩及千枚岩；下伏震旦系楼子坝组变质砂岩与千枚岩互层，岩层软硬不均，岩石为全风化弱风化，地下水不发育。其中DK246+800DK246+940段地表地形陡峭，坡面角为450600，隧道覆盖层较薄，一般为4.7615.07m。二、施工情况我部在施工该段时，曾先后多次发生隧道塌方，其中由四次塌方均波及到地表，在地表形成大小不一的塌陷区。在掌子面开挖至DK246+890时，发现DK246+860+878段左侧边墙有明显变形，接着变形进一步扩大，开裂侵限多达120cm。并产生两道新的裂缝：一道裂缝是从DK246+860左侧起拱线开始逐渐向拱顶一直延伸到DK246+850，另一道裂缝是从DK246+860右侧边墙腰开始一直延伸到DK246+838。初期支护喷射砼面发生开裂剥落掉快，变形严重，靠山侧钢拱架在起拱线和边墙腰平面上发生弯曲折断，隧道净空缩小值最大达到130cm。虽然作了变更修复工作，将变形格栅钢架替换为工字钢，但支护被破坏现象仍没有停止发展，严重影响了正常施工。三、地表监控量测由于洞内严重变形，地表山体变形严重，山体有产生大面积滑坡的可能性，为掌握洞内外的稳定状态，我们及时成立了监控量测作业小组。1、 量测项目根据山体地形的特殊情况，确定把地表现场观察、地表下沉、地表滑移及洞内围岩量测作为本次监测的项目。2、 测试方法和仪器地表监控量测方法采用T2经纬仪配合徕卡DI1001测距仪。3、 测点布置及量测频率3.1、地表选择DK246+830、DK246+860、DK246+890三个断面为重点断面，每个断面在中线左侧至山坡坡脚和右侧向上水平距离130米范围内布置10个观测点。另选DK246+820+920段，10米一个断面， DK246+760、+790、+940、+970、DK247+000等共13个断面为基线断面，在线路左侧20米和线路右侧30米范围内每10米布置一个观测桩。对陡壁、平台、裂缝、塌陷坑等特征处应适当加密布点，测量频率为1次/天。测站点设置在319国道旁，纳入线路控制网中。3.2、洞内洞内施工监测项目及方法序号项目名称测量方法测点布置量测频率115天16天1个月13个月3个月以后A洞内收敛收敛计拱顶、左右起拱线、内轨顶、及内轨顶上2m共7点为一个断面3次/天2次/天12次/月3次/月B拱顶下沉精密水准仪、钢尺3次/天2次/天12次/月3次/月C洞内地层位移多点位移计撅弦式钢筋计3次/天2次/天12次/月13次/月D钢架荷载量测撅弦式钢筋计分别取两处断面1次/2天E支护、衬砌应力量测撅弦式钢筋计分别取代表性构件两根1次/2天洞内按洞外里程相对应布设监控量测点，重点断面为DK24+820+920段，每10米一个断面。未施工地段洞内观察至少每天两次，已处于变形地段应不间断观察，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架、临时横撑的状况。4、 地表稳定性分析与判断根据勘察地表 和地表监控量测成果分析，DK246+750DK247+000段山体变形暂时可分为三个阶段：4.1、陈旧性变形滑坡阶段根据地形观察，地表曾发生过多条陈旧性裂缝，裂缝上长有树木和青苔，多数树木成马刀状生长，非常典型，距当地居民介绍，在60年代沿山坡底部修建水渠后不久，该段山体曾经发生过一次较大滑坡，可以判断在隧道施工没有开始之前，山体就处于不稳定状态。4.2、变形急剧增长阶段自2003年1月11日至6月26日期间，古田隧道进口施工DK246+793+889段先后发生了三次较大塌方事故，塌方均涉及到了地表并产生了沉陷，山体变形速度为6170mm/d，隧道施工对山体扰动是导致大变形的直接原因。4.3、变形减缓阶段自2003年6月27日开始停止隧道施工后，在洞内布设临时横撑，采用2排100钢管做临时横撑，山体变形速度为70.4 mm/d，这与隧道暂停施工和天旱少雨有直接关系。四、山体变形分析线路右侧山坡出现了多条层状裂缝群，裂缝的走向与坡面走向大体相一致，即与线路方向基本相同。有的裂缝上长有青苔、杂草和树木，杂草丛生，树木成为弯脚树或马刀状，说明这些裂缝是陈旧的；有的裂缝有新鲜明亮的滑动面，说明这些裂缝是新产生的。新裂缝长度大，发展速度快，最大滑移量达170mm/d。另在645和700的等高线平面上分别发育着两组滑坡台地，是成阶梯状的鼓丘。由于没有造成滑坡事故，山体处于相对极限平衡状态，因此确定滑坡面的位置比较困难，但是从地质钻孔资料结合隧道变形断裂面情况分析，古滑坡体滑动面应是在隧道拱顶地表覆盖层的层界面，在隧道边墙腰的完全风化强风化岩层构造面则是复活古滑坡的减速口。所以，隧道通过的该地段是一个中浅层的堆积体的大型古滑坡体，由于隧道开挖对围岩产生了扰动，山体受到自身重力的扯动形成一些新的张拉裂缝，致使古滑坡又重新复活了。五、治理措施经设计院现场调查勘探和分析，隧道施工病害主要是由于在右侧偏压条件下，隧道开挖后卸荷松动区持续变形未得到有效控制，导致强风化层以上的碎石土堆积体及全风化层失去支撑产生牵引坍滑变形所致，并加剧隧道初期支护变形。经过多名专家多次论证和评审，决定采用洞内加强支护及地表锚固桩、锚索桩及微型锚筋桩加固，确保山体稳定，隧道施工及运营安全。1、 洞内加强支护该浅埋偏压地段原来是按照级围岩复合衬砌进行治理，其变更设计情况为格栅钢架1.0m/榀，径向锚杆间距（纵向）100cm（环向）120cm，梅花型布置，网喷混凝土厚度10cm，预留沉落量10cm，超前小导管注浆预支护。后由于初期支护继续变形，改为b=18工字钢拱架0.8m/榀，仍满足不了围岩要求。由于特殊的地质情况，决定采用加强支护对该段隧道变形进行加固修复。1.1、 为了加固已变形的初期支护和抵抗围岩侧压，在线路右侧的拱腰至边墙范围内设长10m的32预应力中空注浆锚杆，间距150cm，水平梅花型布置，注水泥单液浆。1.2、 拆除初期支护，重新施工开挖预留变形量不小于30cm。系统锚杆采用25中空注浆锚杆，长度3.5m，钢拱架仍旧采用I18工字钢拱架，间距改为3榀/m，喷射混凝土采用C20钢纤维混凝土，厚度20cm。二次衬砌采用加厚C25钢筋混凝土整体偏压式衬砌2、 地表锚固桩2.1、DK246+800+940线路左侧14米处采用锚固桩加固，桩间距（中-中）5.0米，桩身截面尺寸2.0m2.25m，桩长22m，锚固段长10.0m，桩身采用C20钢筋混凝土。2.2、锚固桩挖桩护壁采用C15钢筋混凝土，护壁厚0.25m。3、 锚索桩3.1、DK246+800+940段线路右侧15m采用锚索桩加固，桩间距（中-中）5.0米，桩身截面尺寸2.5m3.0m，其中DK246+800+880桩长32m，锚固段长14m，DK246+880+940桩长28m，锚固段长12m，桩身采用C20钢筋混凝土。3.2、锚索桩挖桩护壁采用C15钢筋混凝土护壁，护壁厚0.25m。3.3、在桩上部设2排预应力锚索，共计58跟，锚索距桩顶以下2.0m位第一支点，公9根，钻孔深度为30.5m（张拉段长20m）。距桩顶以下5.0m为第二支点，钻孔深度为27.5m（张拉段长17m）。锚索倾角150，孔径150mm。3.4、锚索吨位为200KN，设计预应力吨位为560KN，内锚固长度均为10.0m。3.5、锚索采用1860级，15.24mm高强度低松弛力钢绞线编制而成，每根锚索由5根钢绞线组成，钢绞线在空口外预留1.5m用于张拉，孔底沉渣段 长0.5m。3.6、锚具采用OVM15-5型锚板，其下设外锚墩，采用C30钢筋混凝土，承压面积不小于0.4m0.4m，空口处安装长4.5m，内径为160mm孔口定位铁管，并预留张拉段注浆孔。3.7、孔内注浆材料采用M40水泥沙浆，水泥采用525号普通硅酸盐水泥，采用孔底返浆一次注浆法，张拉段锚索设波纹管，内注黄油，两端以黄油裹棉纱填塞并扎紧。3.8、外锚头处设C30号钢筋混凝土锚墩，并保证锚垫板与锚孔垂直，锚墩与桩采用凿毛连接。3.9锚段每米安装一个对中支架，两支架之间用铁丝扎紧。4、 洞顶微型锚筋桩DK246+800DK246+950段沿线路中心左侧水平方向10m和右侧水平方向15m范围内布置微型锚固桩，桩孔间距2m，呈梅花型布置，孔径100mm，孔深为内轨顶标高下5m；主筋采用3根25螺纹钢筋，绑扎焊接做成钢筋笼，孔内灌注M30水泥砂浆。其主要工艺就是用潜孔钻机垂直钻眼成孔，人工制作及安装锚筋桩，孔底返浆一次灌浆法。施工流程：场地平整 测量布孔搭设平台 钻孔 验孔 清孔 锚筋桩制安 灌浆。4.1、测量定位沿线路中心左右两侧梅花型布点，因桩位较多，采取分段施工，统一编号，隧道拱顶一排桩钻至开挖线以上50cm，要求严格控制高程，以防钻至隧道开挖范围内。4.2、钻孔 机械设备选用：为保证锚固工程不至于恶化边坡岩土工程地质条件和保证孔壁粘结性能,钻孔采用潜孔冲击, YG-50工程钻机，机械性能如下：最大钻孔深50m最大输出扭矩2000Nm钻孔直径90168功率18.5Kw钻孔偏角0900最大提升力30KN动力头行程1800mm动力头输出转速5120rpm场地平整后，将钻机固定于脚手架上,用罗盘调整钻机, 校准钻孔位置;钻进过程:钻进过程中对每个孔的地层变化,钻进状态,地下水及一些特殊情况作好现场施工记录,绘制钻孔柱状图，以便根据岩性特征及时适当调整锚孔长度，保证桩穿过滑动面锚固在基岩上。钻孔孔深:钻孔孔径为100mm,孔深应满足设计深度要求,为确保钻孔深度,要求实际深度大于设计深度0.20.5m以上。4.3、清孔钻孔达到深度后,不能立即停钻,要求稳钻12min,防止孔底尖灭,在钻孔完成后,使用高压空气,将孔内岩粉及水体清除出孔外,以免降低水泥砂浆与孔壁土体的粘结强度。4.4、钢筋笼制安锚筋桩采用3根25螺纹钢筋束，内接6钢筋箍,箍筋间距1m。制作前应对钢筋进行除锈、调直，钢筋笼内预设一根直通孔底的灌浆管。入孔前,应先核对锚筋编号与孔号是否一致,用高压风扫孔一次, 将钢筋笼安装在自制的方向架上，保证钢筋笼竖直固定在孔心位置，防止端头碰壁引发二次塌孔。搭接焊好两段钢筋笼，接好灌浆管，松开固定卡，缓缓送入孔内 4.5、灌浆锚筋桩采用M30水泥砂浆固结,选用425号普通硅酸盐水泥, 砂过2.5mm圆孔筛，水灰比为1:0.4,顺序自下而上跳孔间隔方式进行以防串浆。由于砂浆标号较高，浆液黏度、稠度大，因此，灌浆过程中要随时观察灌浆泵的压力及排浆量的变化，防止堵管，使之形成相对密实、完整的桩体，起到较好地锚固作用。注浆作业过程中做好注浆记录,注浆浆液应搅拌均匀,随搅随用,严禁石块杂物混入浆液,确保锚筋桩注浆质量.六、结语不良地质隧道施工中应切实做好围岩地质超前预报工作，逐段核实围岩级别，并做好施工过程中的量测，有针对性地进行防治。（1）大规模的滑坡会造成严重的事故，如果将隧道等建筑物错误地布置在滑坡体上，需要大量的投资用来处理滑坡。因此认识滑坡、研究滑坡，做好滑坡治理和预防工作具有非常重要的意义。（2）重视监控量测，不论是地表加固和隧道施工，一定要配合进行监控量测。借助量测成果，评价山体和围岩的稳定程度，保证施工安全，论证各设计参数是否合理有效，又是动态变更设计的重要