土模回填泵送混凝土技术在隧道塌方处理中的应用.doc

土模回填泵送混凝土技术在隧道塌方处理中的应用2011年12月下第4O卷第355期施工技术CONSTRUCT10NTECHNOL0GY65土模回填泵送混凝土技术在隧道塌方处理中的应用张立忠,周海亮(中交一公局第三工程有限公司,北京lOl102)摘要隧道施工过程中由于地质水文条件,围岩等级,施工等各方面原因,经常会出现塌方现象,塌方处理是隧道施工不可回避的问题.导致隧道塌方的原因主要有施工方法不当,处理不及时,地质构造等.指出小塌方可遵循以清为主,加强支护,回填密实,谨慎施工的原则.而大塌方需要采用管棚法,注浆法或土模回填泵送混凝土法.指出了土模回填泵送混凝土处理塌方的原理和具体施工步骤.与管棚法相比,土模回填泵送混凝土法需要人员及机械少,操作简单,效果良好.关键词】隧道工程;塌方处理;土模;泵送混凝土;管棚中图分类号U459.2文献标识码A【文章编号1002-8498(2011)24-0065-02ApplicationofPumpingConcretewithSoilFormworkinTunnelCollapseTreatmentZhangLizhong,ZhouHailiang(TheThirdEngineeringCo.,Ltd.oftheFirstHighwayEngineeringBureauofCCCC,Beng101102,China)Abstract:Duetodifferentgeologicalandhydrologicalconditions,surroundingrockgradesandconstruction,thetunnelalwayscollapseduringconstruction.Themaincausesincludingimproperconstructionmethod,untimelycollapsetreatmentandgeologicalstructure.Theminorcollapsecanbetreatedwithprincipleofmainlyclearing,enhancingthesupporting,fillingmaterialsandcompacting,aswellascarefullyconstructing.Howeverthelarge-scalecollapseshouldbetreatedwithpipeshed,groutingorpumpingconcretewithsoilformwork.Theprincipleandconstructionprocessofpumpingconcretewithsoilformworkareintroduced.Themethodoffilledsoilformworkandpumpingconcreteneedlessworkerandequipments,andtheoperationsissimplerthanpipeshedmethod.Moreover,goodtreatmenteffectcanbereachedwiththepumpingconcretewithsoilformworkmethod.Keywords:tunnels;collapsetreatment;soilformwork;pumpingconcrete;pipeshed由于隧道工程地质条件复杂多变,加之地质勘探的局限性,因而在施工中常会遇到地质突变,如意外塌方和涌水等,使原制定的施工方案,技术措施和进度计划等也随之变更.因此,应制定出灵活实用的施工方案,以适应客观条件的变化,及时正确处理隧道施工中所遇到的问题.本文阐述如何采用土模回填泵送混凝土的方法处理塌方.1工程概况拉脊山隧道位于青海省东部湟中县境内,起点桩号K15+535,终点桩号K19+850,全长4.315km,其中右线全长5565m,右线进口段起讫桩收稿日期2011-07-20作者简介j张立忠.中交一公局第三工程有限公司工程师,北京市256号信箱101102,电话:(010)60509605,E-mail:号为YK17+182一YK19+850,长2668m,其中洞口段长798m为导洞扩挖,原设计导洞限界为6mX4.5m,扩挖后为10.5m5m.隧址区属于严寒地区,海拔32004041m,常年多风,温差大,降雪初终期为10月中旬至来年5月上旬,雪期长达7个月,施工人员都有不同的高原反应.2塌方原因分析隧道塌方是制约隧道施工进度的主要因素之一.塌方处理耗时费力,施工深受其害.通过对以往隧道施工的总结和隧道塌方原因的分析,造成塌方的因素往往不是独立的,而是多种并存,如在山体沟谷段时,经常出现有断层,破碎带,节理裂隙等,而断层一般又是地下水和地表水渗透活动区域,地质条件越差,塌方的可能性就越大.隧道施施工技术第4O卷工发生塌方的原因主要分为以下几种.1)施工方法不当隧道岩层较差时,没有很好地调整控制爆破参数,加剧了对围岩的破坏和扰动.在拉脊山隧道右线导洞扩建时尤为明显,原导洞施工中有残留的塌方,且导洞开挖过程对围岩形成扰动,进一步降低了围岩自稳能力,极易塌方,对后续导洞扩挖施工造成很大影响,施工难度大.2)处理不及时隧道开挖后,未及时喷射混凝土,围岩得不到及时封闭,致使围岩暴露时间过长,进一步风化,变形加剧出现局部失稳,造成塌方.3)地质构造原因当隧道通过褶皱构造,断层和节理裂隙发育地带时,岩石破碎,围岩整体性极差;地下水是常遇到的地质特征,也是影响围岩稳定的主要因素之一.地下水对岩体的软化,浸泡,冲蚀,溶解等作用,常会加剧岩体的失稳和坍落.3塌方的处理3.1小塌方处理塌方规模较小时,按以清为主,加强支护,回填密实,谨慎施工的原则处理.采用首先加固塌方段洞身,并尽快施作喷射混凝土或锚喷联合支护封闭塌穴顶部和侧部;然后清渣,支立拱架,回填塌腔,塌腔必须填满,保证后续施工安全.支立拱架时,对拱架纵向连接进行加强,可以利用工字钢,钢管,连接钢筋加密等方式,对工字钢进行整理连接加强,增加其抗冲击的能力,保证下面处理人员,机械的安全.3.2大塌方处理(土模回填泵送混凝土法)塌方规模较大,塌渣体完全堵死洞身时,采取先护后挖的方式,除按公路隧道施工技术规范JTJ04294中管棚法和注浆加固法外,采用土模回填泵送混凝土法,取得很好的效果(见图1).一一一轰麓/道j一一一塑支壁避j/j要蔷土成图1土模回填泵送混凝土隧道塌方处理示意Fig.1Tunnelcollapsetreatmentofpumpingconcretewithsoftformwork土模回填泵送混凝土法主要施工步骤如下.1)塌方发生后,对塌方后面的拱架进行加固,防止出现新险情.2)加固工作完成后,若塌渣将拱顶空洞完全掩埋,则进行适当清理,露出塌腔顶部,对开挖范围以外的部分进行修正,形成土模,以便将混凝土泵管及观察管送入塌腔中,并将泵管周围回填封堵,防止泵送混凝土时外流.若塌渣没有堆到拱顶,采用机械回填碎石土,直至回填至拱顶,机械修整形成土模,再送人混凝土泵管,并回填封堵.土模回填时,要分台阶进行,防止混凝土泵送时压力过大,造成土模崩塌,处理失败.3)预埋泵送管不少于2根,观察管1根,防止发生混凝土堵管等情况,预埋泵管封堵可采用编织袋装土人工码砌,也可人工码砌块石(浆砌块石).4)封堵工作完成后,可以进行泵送混凝土的准备工作,泵车就位,连接泵管并固定牢固.预埋泵管的长度视泵送混凝土的厚度而定,泵管埋设高度不低于回填混凝土顶面;观察管根据回填高度设置,管径>6cm,以方便查看混凝土流出情况.5)泵送混凝土回填塌腔,注意分层回填,第1层厚约1m,间隔时间不少于12h(使混凝土终凝),视塌方的具体情况,再次泵送时厚度可以适当加大,直至回填混凝土到预定高度.泵送混凝土时,观察土模稳定情况,遇混凝土外流,停止泵送及时进行封堵,如果土模出现开裂等现象,要停止泵送,进行加固处理后,才能继续进行混凝土泵送.泵送中间停止后,及时消除预埋泵管中的混凝土,用高压水冲洗预埋管及泵管,防止堵管.6)泵送混凝土回填至拱顶上3m(塌腔过大无法全部回填满时),尽可能将混凝土注满塌腔,混凝土高度以观察管内混凝土流出为泵送完成.泵送混凝土完成后,必须等混凝土有一定强度后才能进行下一步施工,一般2436h可以边开挖土模边进行初期支护施工.为增加混凝土的前期强度,缩短等待时间,可以采用早强剂和早强水泥来提高混凝土的早期强度.7)待泵送混凝土有一定强度时,便可以清理塌渣,本着短进尺,弱爆破,早封闭的原则通过塌方段.清理塌渣时,注意逐步清理,可以分23个台阶进行清理,自上而下进行,清理完一个台阶,要进行初期支护,支护完成后进行下一步工作.清理时间宜在混凝土泵送完成2436h后进行,防止混凝土强度不足或者过高,以便混凝土侵限时出现顶部混凝土塌落现象.8)处理完成后二衬应适当加厚,以提高二衬的承载能力.(下转第77页)2011No.355王加利等:基于监测数据的钢板桩围堰改进施工技术分析77a位移b弯矩图5本工程围堰施工位移和弯矩计算结果Fig.5Thedisplacementandbendingmomentinthecofferdamproject对此施工方案效果的实现极为重要.计算与监测弯矩值有所差异的原因同上.6结语通过对广州市番禺区黄榄快速干线蕉门水道大桥主墩承台钢板桩围堰设计,计算及分析并对比监测数据得到以下结论.1)与传统钢板桩围堰施工工序相比,此工程的施工工序可避免传统工序钢板桩发生变形后才设置支撑因而变形较大的缺陷.对控制钢板桩的位移和弯矩起到了很好的作用,同时大大缩短了围堰内抽水(吸泥)过程的时间,保证了整个围堰施工的安全.2)从经济角度出发,该技术可以节约一层内支撑;缩短工期的同时也缩减了钢板桩租用资金.3)本工序施工过程中很容易出现钢板桩与环梁不贴紧的情况,对控制桩身变形不利.如果要有效地控制钢板桩位移,必须注意提高钢板桩插打的垂直度和精度.4)在保证钢板桩插打精度的情况下,在钢板桩插打合龙完毕至抽水前可以潜水在环梁与钢板桩缝隙间填塞一些小块铁板等硬物,弥补插打钢板桩精度不足所带来的钢板桩围堰的变形.参考文献:1张琨,钟启凯,戴小松,等.超厚砂卵石层钢板桩围堰设计与施工fJ.施工技术.2011,40(2):31.34.赵有明,胡永生,杜洪池.珠江黄埔大桥钢板桩围堰支护系统设计与施工J.桥梁建设,2006(s1):23-25.陈永勇,亢士杰.钢板桩围堰在高桩承台施工中的应用J.铁道标准设计,2007(12):48-50.彭亚飞.深水基础钢板桩围堰施工工法J.山西建筑,2010(6):77_79.潘泓,曹洪,尹一鸣.广州猎德大桥钢板桩围堰的设计与监测J.岩石力学与工程,2009(11):2242-2248.曹洪,潘泓.广州市猎德大桥59号桥墩承台钢板桩围堰监测报告R.华南理工大学,2006.骆冠勇,曹洪,潘泓.新光大桥桥墩钢板桩围堰的优化设计与监测J.华南理工大学:自然科学版,2006(2):l24.129.(上接第66页)4土模回填泵送混凝土法的原理及优缺点公路隧道施工技术规范JTJ04294中管棚法处理大规模塌方实例,需要的机械包括:管棚钻机,双液注浆泵,混凝土搅浆机,混凝土喷射机,混凝土输送泵,电动空压机和水泥浆搅拌机,需20人施工.而土模回填泵送混凝土法仅需混凝土搅拌机,混凝土喷射机,混凝土输送泵和电动空压机,仅需10人施工.由此可以看出,土模回填泵送混凝土法所需人员机械较少,操作相对简单,施工步骤少,降低了处理塌方的工程造价.土模回填泵送混凝土法主要是利用混凝土流动性,在塌腔内形成人造天花板承重结构,其作用:对混凝土周围岩体起到施压作用,增加塌腔周围围岩稳定性;清理塌渣时,洞顶混凝土起到承重防护作用,可防止塌落岩体对下方施工人员机械的伤害,有效通过塌方段;可充分利用隧道施工机械进行塌方处理,快捷方便,不增加投资,且减少人员进入塌方区域,减少塌方处理的危险性;塌方有水时也可以采用此方法,可以在塌腔内埋设lOOmm以上的双壁打孔波纹管外裹土工布将水引出,保证泵送混凝土的质量.5结语与管棚法和注浆加固法相比,土模回填泵送混凝土法相对效果较好,操作简单,且有水时优势明显,可以充分