工程方案xx隧道防坍塌 方案（定稿）.doc

工程方案xx隧道防坍塌 方案（定稿） xxx隧道防坍塌方案 一、工程概况xxx隧道为小净距分离式隧道，左线起讫桩号为ZK41+412ZK41+828，长416米，右线起讫桩号为K41+425K41+828，长403米。 二、隧道工程地质条件介绍 1、地形地貌隧址区总体属低中山构造剥蚀地貌，沟谷斜坡地形，隧道通过的斜坡最高点地面高程为1124.64m，隧道进口段地面高程1145.36m，出口段地面高程1133.93m，相对高差90.71m。 隧道近似切向穿过山脊南侧斜坡，斜坡总体坡度1540，隧址区发育两条冲沟，第一条位于隧道进口斜坡下约30m处；第二条为大河沟，位于隧道斜坡的坡脚处，距离五道河公路约200m。 隧道进口处位于五道河公路以下斜坡上，斜坡坡度2530，轴线与地形线斜交，出露的地层为强风化花岗岩，洞顶与五道河公路高差约15m。 隧道出口位于五道河公路以下约45m斜坡处，斜坡坡度1520，轴线与地形线基本垂直，表层覆盖残坡积含低液限粘土，局部为公路开挖弃土，下伏岩层为三叠系砂岩，洞顶与五道河公路高差约22m。 2、水文地质条件隧址区地表水主要为2条冲沟的地表水，隧道入口西侧北南走向的冲沟内水流量约为5.610-4m?/s，隧址区南侧大河沟内水流量约为2.810-4m?/s，地表水受大气降水补给，最终汇入金沙江。 隧址区地下水主要有孔隙潜水和基岩裂隙水，空隙型潜水主要分布于覆盖层中，接受大气降水的补给，沿斜坡向下游排泄，部分下渗补给下伏基岩。 基岩裂隙水主要分布于隧址区各类岩层中，主要由大气降水和上覆层入渗补给，沿斜坡向下游排泄。 3、地层岩性隧止区内主要地层为第四系全新统填筑层、第四系全新统冲洪积层、第四系全新统残坡积层、中生界三叠系上统宝鼎组泥质粉砂岩、元古康定群大田组混合岩、华立西期印支期花岗岩。 第四系全新统填筑层主要分布在隧道进口处冲沟两岸斜坡及右岸的厂房区、五道河公路外侧斜坡和大河沟右岸山脊上。 其中厂房区填筑土为厂房场平弃土，成分主要为低液限粘土、强风化花岗岩碎块石及碎屑，厚12m；五道河公路以下的斜坡上的填筑土为修公路是弃土，主要由强弱风化花岗岩、辉绿岩、混合岩、砂岩碎块石构成，结构不均，厚度一般为36m；大河沟右岸分布的填筑土主要为矿渣。 第四系全新统冲洪积层主要分布在隧止区两条冲沟内，进口处冲沟内主要成分为低液限粘土，厚度约23m；大河沟内成分主要为卵石土，石质成分为花岗岩、混合岩、辉绿岩等，粒径20200mm占60%，大于200mm占20%，沙粒粘粒填充，厚度约48m。 第四系全新统残坡积层主要分布于隧道出口段斜坡，主要成分为碎石含低液限粘土，含约20%30%泥质粉砂岩碎石，粒径一般2060mm，分布不均匀，含少量少量强风化砂岩角砾，厚度约36m。 中生界三叠系上统宝鼎组泥质粉砂岩主要为长石、石英、云母等，粉粒结构，中厚层状构造，钙泥质胶结，节理裂隙发育，受倮果断层影响，岩体破碎，岩层多呈大倾角状产出，主要分布在隧道出口段，根据风化程度分为强风化带和弱风化带。 元古康定群大田组混合岩主要矿物为长石、石英，次要矿物为黑云母、角闪石，粒状变晶结构，块状构造，分布于k41+535k41+720段，根据风化程度分为强风化带和弱风化带。 华立西期印支期花岗岩矿物成分主要为长石、石英、黑云母及少量闪脚石，中粗粒结构，块状结构，主要分布于隧道入口段，根据风化程度分为强风化带和弱风化带。 2、地质构造隧址区域构造上处于川滇南北向构造带中段西侧与滇、藏“歹”字型构造复合部位，区内构造复杂，褶皱，断裂发育，以南北向及北东向构造为主，东西向及北西向构造次之。 倮果断裂在隧道出口东侧约70米处通过。 受倮果断层影响，出口段岩层破碎，裂隙发育，岩体在裂隙的切割状先成块状，隧道洞口施工时易受到坍塌、掉块的影响。 三、隧道坍塌原因1地质因素 (1)、隧道穿过断层及其破碎带一经开挖潜在应力释放，承压快、围岩失稳而坍塌； (2)、当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌； (3)、在挤压破碎带，岩脉穿插带、节理密集带等碎裂结构地层中，岩块间互相挤压钳制，经开挖则失稳，常见围岩掉块、坍落。 在软弱结构面发育的情况下，或泥质充填物过多，均易产生较大的坍塌； (4)在构造运动的作用下，薄层岩体形成的小这种褶曲、错动发育地段，施工中常常发生坍塌； (5)岩层软硬相间，或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大大降低因而发生滑坍； (6)地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍塌。 2施工方法和措施不当 (1)施工方法选择不当，或工序间距安排不合理。 各工序间距拉得较长久，引起围岩松动、风化、招致坍方的发生； (2)喷锚不及时，或喷混凝土质量、厚度不符合要求； (3)采用钢支撑时，支撑架设质量欠佳，支撑与围岩不密贴，两者间的空隙填塞不密实，或联接不够牢固，不能满足围岩压力所需要的强度要求； (4)有时抽换支撑操作不当，或者当支撑已出现受力过大的现象而来及时加固； (5)爆破作业不当，用药量过多； (6)处理危石措施不当，引起危石坠落，牵动岩层坍塌。 四、防坍塌方案 1、施工原则隧道施工严格遵循超前地质预报先行，围岩破碎段“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快加固、早成环、勤量测”的原则进行施工。 2、超前支护2.1大管棚隧道进口及出口30米采用大管棚作超前支护，大管棚采用A108热轧无缝钢管，环向间距40cm，壁厚6mm，环向间距40cm。 两段钢管采用“V”型对焊或丝扣连接，钢管上钻孔径为12mm注浆孔，间距15cm，呈梅花型布置，尾部3m不钻孔作止浆段。 管棚安装完成后插入4根B16钢筋制作的钢筋笼，注浆采用1:1纯水泥浆，水泥强度等级为42.5，注浆压力0.51.0Mpa。 施工顺序套拱范围环形开挖临时开挖支护导向墙及套拱施工钻机就位钻孔扫孔插入钢管孔口密封处理管棚钢管注浆开挖及支护进入开挖支护循环钻孔采用地质钻机钻进，并顶进长管棚钢管，开孔时低速低压。 钻机纵轴方向准确定位，保证孔向正确，每钻完一孔即顶进一根钢管，注一孔浆。 管棚插入钢管节采用“V”型对焊或丝扣连接，为确保同一横断面内接头数量不超过50%，相临钢管的接头错开量不小于1m，施工前先确定每节的顶入长度，编排好每孔管节顶入顺序，采用机械顶进，并做详细交底。 注浆注浆压力控制在0.51.0Mpa。 注浆时做好记录，根据注浆压力及注浆量确定终止时间。 超前大管棚施工工艺见下图1“超前大管棚施工工艺框图”。 合格图1超前大管棚施工工艺框图主要技术措施前期准备(测量放线和场地平整)管棚施工作业平台或操作间套拱导向架导向管下管综合检查注浆封口大管棚加工不合格钻机就位、钻孔补孔、下管注浆封口砼生产钢筋加工a.注浆操作人员必须经过专门培训,并实行岗位责任制，在注浆前充分做好各项准备工作。 b.注浆前，在洞外将管路全部接通，进行试压，试压可用清水进行。 在试压时，如管路不通或接头有漏水现象，予以排除，保持管路系统各部件完好畅通。 c.注浆完毕后，清除管内浆液，用水泥砂浆紧密充填，以增强管棚的强度和刚度。 认真清洗干净所有的机具设备，特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等，以备下阶段注浆时使用。 2.2超前小导管、超前锚杆超前小导管采用A42热轧无缝钢管，长4.5m、壁厚4mm，管壁应钻孔注浆，孔径8mm，间距10cm呈梅花型布置，尾部30cm不钻孔作止浆段；小导管前端应从钢架腹部穿过，导管就位后应焊接在刚加上，搭接长度不小于1m；注浆采用1:1纯水泥浆，水泥强度等级为42.5，注浆压力0.51.0Mpa。 表1超前小导管每延米工程数量表超前支护类型衬砌类型单位数量超前支护类型环向间距备注B V偏加强（x）m86.14A42注浆小导管40cm双层每环67根C V偏加强（x），V加强（x）m57.86A42注浆小导管30cm每环45根V浅（x），V（x）m43.71A42注浆小导管40cm每环34根D IV（x）m32.14A22药卷锚杆40cm每环25根施工顺序测量放样钻孔清孔钢管插入封口注浆与钢架焊接。 采用风钻钻眼，并将钢管顶入孔内，钢管尾端与钢架或系统锚杆焊接在一起，必要时加环向钢筋。 注浆根据压力状况和跑浆情况确定终止时间，确保注浆效果。 超前小导管施工工艺流程见下图2。 图2超前小导管施工工艺流程图超前锚杆施工方法和系统锚杆一样，施工时根据岩体节理产状确定锚杆的最佳方向，并保持不小于1m的搭接长度，尾部焊接在钢架。 3、隧道开挖本隧道丽江端洞口地形陡峻，隧道偏压，施工场地布置不易，隧道掘进从金江端独头掘进。 考虑隧道为小净距段隧道，地形偏压，掘进顺序为先施工右洞，待隧道先行洞通过隧道上方公路完成二衬后在进行左洞开挖。 针对小净距隧道施工开挖、爆破监控量测的措施如下表2小净距隧道其他措施围岩级别围岩净距开挖方法爆破及监控量测V78先行洞环形开挖预留核心土法，后行洞单侧壁导坑发开挖。 严格爆破控制，严格监控量测IV89台阶法严格爆破控制，严格监控量测3.1施工要求制作小导管眼孔布置钻孔顶入小导管开挖注浆效果检查注浆 （1）、施工原则左右洞施工时先超前支护、后开挖，开挖后及时支护；开挖工序至上而下，衬砌工序至下而上。 （2）、两隧道开挖掌子面之间距离不超过50m。 （3）、先行洞初期支护完成并进行仰拱浇筑后方可进行相邻后行洞爆破开挖。 （4）、双洞爆破不可同时进行。 （5）、V级围岩爆破开挖时，中岩墙靠先行洞一侧拱腰位置处最大震速不可超过5cm/s，IV级围岩的最大震速不可超过10cm/s；周边相对位移值基本稳定后才能开挖相邻位置的后行洞掌子面。 （6）、隧道爆破开挖前，必须根据开挖段围岩的地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、爆破材料等因素编制详细的爆破设计。 钻爆设计的主要内容包括炮眼的布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法和爆破顺序等。 爆破人员应按爆破设计图表及说明严格施工，并根据爆破效果及时修正有关参数，以达到理想的爆破效果。 （7）、爆破应采用光面爆破或预裂爆破，分布开挖时可采用预留光面层光面爆破。 光面爆破的参数应根据工程类比法或现场试爆确定，在软弱围岩中开挖时，一次进尺应根据开挖宽度和围岩自稳时间严格控制；在坚硬完整的围岩中开挖爆破时，应考虑有利于控制超欠挖因素综合确定进尺。 另外，软岩爆破时周边眼间距应控制在40cm以内，中硬岩爆破时周边眼间距不宜大于50cm。 （8）、开挖时可能对周边建筑物产生影响，应监测围岩扰动范围和震动速度，爆破开挖时必须预留足够的变形量，避免侵界。 3.2监控量测 (1)洞内施工监控量测项目监测项目分必测项目（A类）和选测项目（B类）。 必测项目是用以判断围岩的变化情况和支护结构工作状态的经常性量测。 选测项目是用以判断隧道围岩松动状态、喷锚支护效果和积累资料为目的的量测。 各类围岩量测项目见表3。 表3围岩量测项目表项目围岩条件洞内观察(A)净空变位(A)拱顶下沉(A)地表下沉(B)围岩位移(B)锚杆轴力(B)衬砌应力(B)围岩条件(B)洞内收敛性(B)软岩(IV级)注必须进行项目；应进行项目；必要时进行项目。 (2)测点布置量测断面测点布置见下图。 图3监控量测点布设断面图 (3)量测注意事项量测项目的初次读数必须在安装后12小时内完成，并在下一次开挖前完成。 量测断面间距净空变形，拱顶下沉量测间距S应符合下表要求级围岩不大于25m；级围岩应小于20m。 围岩变化处应适当加密，在各类围岩1.5mSL.CL.BDACE的起始地段增设拱顶下沉测点12个，水平收敛12对。 当发生较大涌水时，、级围岩量测断面的间距应缩小至510m。 地表下沉量测的隧道纵向间距S为H15m时，S=5m；15m 地表下沉量测与周边位移和拱顶下沉量测位置在同一断面。 周边位移和拱顶下沉为1-15d，2t/d；16d-1m，1t/2d；1-3m，1t/7d，以后每月一次。 地表下沉为掌子面距量测断面前后30m时，2t/1d；60m时，1t/2d；80m时，1t/7d。 当量测断面离掌子面约1020米时，内空变位应开始收敛，如不收敛则加锚杆和喷混凝土厚度，再行量测视察是否收敛。 小净距隧道最薄弱部位是中岩墙，而中岩墙的破坏始于靠先行洞一侧的拱腰位置，因此应严密监控先行洞中岩墙拱腰位置。 后行洞爆破后应立即检查先行洞中岩墙拱腰是否出现裂缝，如宽度超过3mm或长度超过3m，应立即停止施工并对其进行加固。 二次衬砌施做时间在围岩和初期支护变形基本稳定并具备下列条件后施做隧道周边位移速率有明显减小趋势；水平收敛（拱脚边墙中部）0.2mm/d；施做二次衬砌前的位移值已达总位移值的80%以上。 4、隧道衬砌隧道洞身衬砌按新奥法施工原理设计，即以系统锚杆、喷混凝土、钢筋网等组成的初期支护与二次模筑混凝土相结合的复合衬砌形式，按设计支护参数如下表表3分离式小净距隧道洞身衬砌支护参数（除钢筋直径以mm计外，其余均以cm计）衬砌类型适用条件喷砼（cm）锚杆（cm）纵横钢筋网钢架（cm）预留量（cm）砼拱墙（cm）砼仰拱（cm）备注V偏加强（X）土质类V级24含300A6.5I185012507050锚围岩偏压地段仰拱5010020钢筋砼B2520钢筋砼B2520杆全断面布置V加强（X）土质类V级围岩浅埋地段24含仰拱30050100A6.520A6.5501250钢筋砼B222550钢筋砼B2225V浅（X）洞口偏压岩质V级围岩地段2430070100A6.520A6.5701050钢筋砼B222550钢筋砼B2225V（X）洞身一般V级围岩地段2430070100A6.520A6.5701045钢筋砼B182045钢筋砼B1820IV（X）一般以软质岩为主的IV级围岩地段22300100120A6.525A6.5100840钢筋砼B252040钢筋砼B25 201、每榀钢架设置4根B25药卷锚杆作为锁脚锚杆； 2、钢筋砼采用C25砼； 3、V级围岩净距612m，IV级围岩净距69m采用施工控制爆破、监控量测等手段控制中岩墙变形。 衬砌施工工序及施工要求初喷砼35cm施工锚杆安设钢筋网钢架架设复喷砼至设计厚度。 喷射砼必须采用湿喷工艺；锚杆必须安设垫板；钢筋网应与锚杆联接牢固，喷射砼时要适时调整喷砼角度，保证钢筋与壁面砼间密实性；钢架与壁面的间隙必须用喷射砼充填密实。 初期支护应及时封闭成环，二次衬砌应及时浇筑；二衬必须采用模板台车和有压泵送砼整体浇筑，并要求在浇筑时保证电、料得持续供给，浇筑不得中断；由于开挖造成的超挖部分，采用与二次衬砌同级的砼回填。 五、隧道坍塌处理措施（一）、坍塌方前征兆 (1)、量测信息所反应的围岩变形速度或数值超过允许值； (2)、喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂； (3)、在坑顶或坑壁发现不断掉下土块、小石块或构件支撑问隙不断调出砂、石屑； (4)、岩层层理、节理缝或裂隙变大、张开。 (5)、支撑梁、发生变形或折断，楔子压扁压劈，填塞木弯曲折断，扒钉受力变形，木文撑发生“辟啪”破裂声； (6)坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑。 （二）、隧道坍方处理措施 1、防止坍塌扩大范围坍方发生后，首先应防止坍方继续扩大 (1)、在坍方范围顶部、侧壁上的危石及大裂缝，应先行清除或钳固； (2)、对坍方范围前后原有的支护进行加固，以防止坍方扩大； (3)、在坍塌方范围内架设支撑或喷射混凝土，必要时加设锚杆； (4)、加快衬砌。 对坍方两端应尽快作好局部衬砌，以保证坍塌方不再扩大。 2处理坍塌方措施 (1)小规模塌方采用在原支撑拱架上部立小拱架的方式，用拱架把坍塌面支撑起来，同时对坍塌面用锚网喷进行封闭。 然后再对原断面进行喷射砼施工，原断面初期支护施工时要在坍塌位置的拱部预留注浆管。 待支护稳定后第一次对坍塌的空腔压注砂浆或泵送砼进行填充，第一次填充高度以4060cm为宜。 待此处二衬施作完毕后再进行第二次填充(此处二衬必须尽早施作)。 如下图所示。 图4小规模塌方处理方法示意图 (2)如坍塌方体较大，或地表已下沉，或因坍体堵塞，无法进入坍方范围进行支护时，则可注浆加固坍体，然后用“穿”的办法在坍体内进行开挖、衬砌。 首先对坍塌段掌子面的后方一定范围内进行支护加固。 支护采用三台阶法施工。 上台阶支护加固至距坍塌里程1.5m处停止，同时对上台阶坍塌堆积表面挂钢筋网喷射砼进行封闭。 封闭后对前方上部进行注浆导管安装及注浆施工。 加固范围为开挖轮廓线外4m，深度4m。 然后改变上台阶高度，按每循环50cm进行开挖支护施工。 保证注浆搭接长度1m。 而后重复上述注浆及开挖支护施工。 具体步骤如下掘进方向坍塌稳定后的形状示意图掉落的碴在掌子面后堆积所形成的碴堆坍塌所形成的空腔坍塌空腔原断面拱架支撑塌方面的小拱架立柱压浆管排气管 (1)在坍塌所形成的碴堆后方进行回填，回填长度45m，回填到上台阶底部的标高。 主要有2个方面的作用一是能稳定坍塌的碴堆；二是作为立设拱架的施工平台。 第1步对坍塌碴堆后面进行回填回填形成的台阶掘进方向 (2)对塌方体表面用喷射砼进行封闭，封闭范围为整个上台阶的所有坍塌体及掌子面外露部分，喷射砼封闭厚度20cm，局部需要铺设钢筋网的先铺设A6.5钢筋网（2020）再进行喷射砼施工。 然后对坍塌段后方一定范围内采用上台阶、中台阶、下台阶三台阶法进行支护加强。 上台阶高度为3m，中台阶高度为3m，下台阶高度2.7m。 拱架采用I18的工字钢，间距1m。 全环铺挂2020cm钢筋网，3m长22药卷锚杆，环向纵向间距为1.2m1m。 对后方进行注浆加固时，不能扰动塌方体。 上台阶加强支护施工至距坍塌区1.5m处停止。 (3)在距坍塌区0.5m处，上台阶高度改为2m，在此处立设1榀拱架。 掘进方向第3步在距坍塌段后0.5处上台阶高度改为2高，立设一榀拱架掘进方向回填形成的台阶第2步在坍塌段后面立设钢拱架过渡段 (4)对坍塌区上方及前方3m范围内进行注浆加固。 然后在坍塌区开始处的位置环向安装一排导管并进行注浆，接着在隧道轮廓线内50cm处安装第二排导管并进行注浆，最后在坍塌区后退50cm处沿隧道壁环向安装第三排导管进行注浆。 导管采用424mm的钢管，第一排长度4.4m/根，外叉角45。 第二排长度3.6m/根，外叉角34。 第三排长度3.6m/根，外叉角58。 导管环向间距均为1m，梅花型布置。 第4步对坍塌区上方及前方进行注浆加固掘进方向 (5)注浆加固完成后，进行上台阶开挖及立拱支护。 进行上台阶开挖前，必须先施作超前导管。 超前导管长度4.5m，环向间距40cm。 然后才能进行开挖及立拱支护施工。 每循环开挖进尺不得超过50cm，拱架间距50cm，每次只立设一榀拱架。 喷射砼厚度24cm。 立设上台阶拱架时，采用B25钢筋作锁脚锚杆，在拱架两侧对称同时安装，锁脚锚杆必须锁牢。 同时，拱脚垫板必须安装牢固，避免拱架悬空和变形。 开挖拱脚时，深度可多开挖20cm，拱架立设完毕后，对拱脚及拱架垫板底部喷射砼把拱脚包起来，这样可避免拱脚不实的情况。 坍塌段开挖及拱架尺寸预留变形量按20cm考虑。 (6)在上循环注浆加固区还剩余1m时，停止开挖，进行第二循环的注浆加固，上循环注浆及下循环注浆必须有1m的重叠区。 依次累推，进行第 三、第四循环的注浆加固。 在进行下循环注浆加固的同时，对已掘进坍塌段进行径向注浆，对已施工段再进行注浆加固掘进方向第5步对坍塌区进行上台阶开挖及支护围岩。 径向注浆导管环向及纵向间距1.5m，导管长3m，采用424的钢管。 (7)在下循环的注浆加固及上循环的径向注浆完成后，继续进行上台阶的开挖及立拱支护施工。 第6步在上循环加固区还剩余1时，进行第二循环的注浆加固掘进方向掘进方向第7步继续进行上台阶开挖及立拱、支护 (8)在上台阶开挖及支护完成后，进行中间台阶的开挖及接拱架支护施工。 进行中部开挖及接拱架初期支护施工时，左右侧跳槽施工，每循环进尺0.5m，每次只接一榀拱架。 (9)中间台阶开挖及支护完成后，进行下台阶开挖及拱架接腿、初期支护施工。 第8步进行中间台阶开挖及立拱、支护掘进方向掘进方向第9步进行下间台阶开挖及立拱、支护 (10)坍塌段处理完毕后，钻设并安装100钢管到坍塌的空腔里面，对空腔采用输送泵泵送C20砼对空腔进行充填，充填厚度不少于60cm。 利用充填的砼在隧道范围外侧形成护拱。 充填砼采用大塌落度的砼，以利于砼的流动。 充填砼第10步对空腔泵送砼进行充填掘进方向 (三)、处理坍方常用支护方式 1、喷锚处理采用喷锚处理较大型坍方，较之采用架设支撑，更加安全、快速，且省工省料。 (1)、由外向内、由上而下，逐段随清坍渣随向岩壁先喷射一薄层砂浆，然后再喷射混凝土。 混凝土宜分层喷射，每层厚5cm左右； (2)、喷射12层混凝土后，可随即加没锚杆再喷射混凝土； (3)、坍渣的清除后，随即做好衬砌。 2、构件文撑处理 (1)、在坍体不太高、坍体略呈锥形、坍壁不太松散的情况下，使用人字架支撑 (2)、当坍体较高但坍体两侧壁形状较整齐，且侧向压力不大时，可按垂