隧道塌方处理方案论文：隧道塌方处理方案探讨.doc

隧道塌方处理方案论文：隧道塌方处理方案探讨摘 要：通过张石高速涞源至涞水段太平梁和塔崖驿隧道发生的塌方案例，总结塌方处理方案，为隧道工程塌方处理提供借鉴经验。关键词：隧道;塌方;处理1 隧道塌方简介及处理方案重要性1.1 隧道塌方定义理解隧道工程在开挖进尺过程中遇到围岩出现断层、破碎带、溶洞、涌水、流砂等围岩结构变化，未采取预支护措施、施工不及时或施工质量差等原因，造成围岩失稳，形成滑塌，出现隧道塌方。1.2 隧道塌方形成原因（1）在风化、破碎围岩或穿越断层且地下水丰富段落，未提前采取超前辅助措施，爆破开挖后围岩坍塌。（2）未进行超前地质预报工作，或预报内容偏差较大，对前方实际存在的断层、涌水等易滑坍岩层未起到预防作用。（3）超前支护搭接长度不足、有效长度短、注浆不饱满等超前支护施工不规范。（4）掌子面后方已支护段落有隐性滑动面，在前方掌子面爆破震动后导致后方滑落塌方。此类情况主要发生在未设计钢支撑的ii、iii级围岩，正常锚喷支护后，表面未发现有滑层，但在前方爆破震动后，使后方隐性滑层坍塌。（5）施工开挖方法不正确，如应采用“上下台阶开挖”，而实际采用“全断面开挖”等。1.3 科学、合理及切实可行塌方处理方案的重要性在隧道工程施工中，受地质构造变化、地下水发育及其它原因，出现塌方频率很高。塌方后造成隧道工作面停工，少则几日，多则数月，人员窝工、设备闲置；且增加塌方处理费用；危及施工安全。因此，选择一个安全、经济、高效的塌方处理方案至关重要。2 小塌方处理方案（1）观察塌方稳定后，对塌穴表面进行喷射c25混凝土，厚度10cm，进行封闭处理；（2）以钢支撑强支护，钢支撑可以采用型号不低于16#的钢格栅或工字钢拱架，钢支撑间距不大于1.0米；（3）钢支撑架立后，喷射c25号混凝土，先把钢支撑厚度范围内喷满，然后自钢支撑侧面向塌穴空洞内喷射同标号混凝土，直至喷满为止；（4）此塌方处理完毕，向前进尺，短距离内要遵循“短进尺、弱爆破”，减少对塌方体的扰动，避免二次塌方的出现。3 中塌方处理方案（1）待塌方稳定后，对塌穴表面进行喷射c25混凝土，厚度10cm，以封闭加固；（2）及时施作钢支撑，钢支撑可以采用型号不低于18#的工字钢拱架，钢支撑间距不大于0.75米；钢支撑架立完毕后，把钢支撑厚度范围内喷射c25混凝土；（3）在初支内预埋混凝土注浆管，注浆管至少留2根以上，保证其中一根注浆管顶部伸至塌穴空洞上部，注浆管底部与钢拱架焊接；（4）使用混凝土输送泵经预埋注浆管向塌穴空洞内注c25混凝土，应分层进行，分层厚度控制在1米左右，待下一层混凝土形成一定强度后方可浇筑上一层混凝土，以底层混凝土作为承载体，支撑上部荷载。分层浇筑，直至混凝土注不进为止，此时塌穴空洞基本注满。4 大塌方处理方案4.1 塔崖驿隧道右幅塌方4.1.1 塌方概述塔崖驿隧道右洞按照ii级围岩上台阶开挖施工至距洞口316米处（桩号rk61+531），钻爆法施工爆破后，掌子面前方9米（rk66+531+540）范围拱部及左侧边墙部位出现塌方，塌方高度达20多米，塌方量约3000m3，塌方为岩层节理交汇处出现滑层所造成，塌方岩石呈红色，岩石表面风化、有夹杂物。塌穴内出现较大的空洞，且不间断向下坍塌，且石块粒径较大，人员在下方施工没有安全保证，下附塌方现场照图1。4.1.2 塌方处理方案（1）封闭塌方表面。用c25喷射混凝土对掌子面及塌穴表面进行喷射混凝土，封闭加固。喷射混凝土厚度控制10cm以上，对塌穴内喷射混凝土可以采用挖掘机斗捆绑喷锚管或喷锚管绑于钢管人工高举等方法进行喷射混凝土。（2）加固后方。自塌方起点位置（rk66+531）向后方加固3米，加固采用立设18#工字钢拱架，立设7榀，间距50cm。锁脚锚杆采用505mm注浆小导管，长度4米，每榀工字钢拱架每侧至少4根。设置系统锚杆，系统锚杆采用22砂浆锚杆，l=3.5米，纵、环向间距0.51m，梅花型布置。工字钢拱架之间连接筋采用22mm，环向间距1m。钢筋网采用8mm，网格尺寸2020cm。喷射砼采用c25号喷射砼，厚度22cm。（3）塌方段处理。第一步：自塌方起点（rk66+531）后退1米处开始向前施作超前大管棚，大管棚设置在拱部1200范围，管棚长度l=13m，大管棚采用108、壁厚6mm的无缝钢管，尾端与附近的18#工字钢拱架进行焊接，前端伸入塌方终点岩石前方至少2米，环向间距40cm。大管棚入岩段设置溢浆孔，塌方悬空段不设溢浆孔，前端设置止浆阀，注1:1水泥浆，保证管内注浆饱满。第二步：大管棚施工完毕后，在下方立设i20b工字钢拱架，间距50cm，锁脚锚杆采用505mm注浆小导管，长度4米，每榀工字钢拱架每侧4根;工字钢拱架上下设双层钢筋网，钢筋网采用8mm，网格尺寸2020cm；c25喷射混凝土，喷层厚度26cm。在初支封闭前在拱部间隔预留注浆管4个，注浆管伸入空洞长度分别为3、4.8、6、9米，底部外露0.5米，管径为15cm（此管径与混凝土输送泵管相适应），以备后续注浆。第三步：待钢拱架加固至塌方终点（rk66+540）后对塌方段空洞进行注浆，注浆使用c25混凝土，采用hbt-60型混凝土输送泵通过预留注浆管向塌穴空洞内注混凝土。初次注混凝土要连续进行，确保混凝土形成闭合拱，闭合拱厚度不少于0.5m。但混凝土灌注速度又不宜过快，防止侧压力挤垮拱架。4.2 太平梁隧道左幅塌方4.2.1 太平梁隧道左幅塌方简介太平梁隧道发生塌方位置为左幅距洞口528米处（lk61+408lk61+415），此塌方为断层破碎带形成水囊，爆破扰动后滑塌，大量涌水，泥石流大量涌出。塌方范围较大，局部形成空洞，采取了预注浆固结，然后进行强支护的方案进行了处理，下附塌方现场照图2。4.2.2 处理方案第一步：搭设简易脚手架至塌方口，满足打锚杆及注浆要求，后开始对塌渣表面进行喷射混凝土加以固结。然后对塌穴口封闭，封闭采用钢管及钢筋作骨架喷射c25混凝土封闭。在封闭前预留注浆管，注浆管伸入塌穴空洞内，外漏端头，用于接管泵送混凝土。第二步：对局部空洞采用hbt-60型混凝土输送泵向塌穴内泵送c25混凝土,泵送混凝土要分层进行，每次宜控制在1米左右，层层之间要有一定的停顿时间，保证下层混凝土形成一定强度后才进行上层混凝土浇筑。对其它未出现塌穴空洞或混凝土难以注入处，经潜孔钻成孔，通过所钻注浆孔向孔内采用混凝土输送泵泵送m20水泥砂浆。第一阶段采用注砂浆和混凝土固结3米厚，然后开始工字钢拱架加固。第三步：混凝土及砂浆形成一定强度后，开始对拱部范围出渣，高度根据现场踏渣稳定情况而定。然后支立钢拱架，先支立拱部钢拱架。钢拱架锁脚锚杆采用505mm小导管，长度46米，每侧不少于8根；及时对下部剩余渣体出渣，然后把上部工字钢向下顺接，形成闭合。第四步：按上述步骤施工至塌方终点（lk61+415）后，为保证塌方的整体稳定性，向前继续按照“v级深埋”参数加固过渡10米。 第五步：塌方加固处理完毕后，对塌方段采用潜孔钻斜向上钻孔45个，长度伸入塌穴45米，对塌穴进行补充注浆，注浆采用11水泥浆，保证拱顶上方5米塌穴范围内密实、无空洞。4.3 大塌方案例总结及评价（1）第一案例主要方法是超前支护形成防护棚，在下方逐榀架设钢拱架加固，最后向塌方空洞内注混凝土，此处理方案适用塌穴塌空情况的处理。第二案例主要方法是对塌穴内塌渣进行预注浆固结，然后在下方采用钢拱架逐榀加固，此方案适用塌穴未塌空、塌渣量很大，难以清空塌方的处理。（2）第一案例初期塌穴内不断掉块，喷射混凝土封闭后塌穴内比较稳定，发现超前大管棚作用不大。因此，在塌方处理时需根据塌方稳定情况选择是否需设超前支护。（3）针对出现塌空、塌穴基本稳定的塌方处理，考虑经济性，可以不设超前大管棚，而采用费用相对较低的“纵向钢梁法”。纵向钢梁法为在塌穴基本稳定，在下方进行钢支撑加固时，在钢支撑上方环向按一定间距纵向设置，纵向钢梁采用工字钢截取等同钢支撑设置间距长短，纵向钢梁与钢支撑焊接，随钢支撑立设进度，榀榀设置。按此方法施工后使得钢支撑与钢梁形成了一层“钢网格”，可以阻止大块掉石；且能保证钢支撑受力均匀、整体稳定。如现场掉块粒径相对较小，可以调整“钢网格”尺寸或在纵向钢梁上另铺设一层钢板。第二案例总结如下两点：（1）在工作面处于坍流体情况下，上台阶范围可以缩小，把上下分台阶位置抬高，根据现场情况灵活确定上台阶支护范围，但必须保证支护体的稳定。（2）超前钻孔法所注砂浆和混凝土扩散范围较小，固结难以形成整体，注后继续塌渣，使得出渣和注浆量增加了许多，而应采用超前小导管或大管棚注11水泥浆方法。5 预防塌方的措施（1）按规范和设计选择正确的施工开挖方法，降低一次爆破震动力。（2）做好隧道超前地质预报工作，把长期、中期、短期预报有机结合使用，确保预报的精度，提高预报的准确率，对施工起到良好的预报作用。（3）在围岩发生变化后，要及时进行围岩变更，采取相应的加固措施。（4）做好施工质量的控制，确保施工质量符合规范及设计文件要求，避免因施工质量差而导致塌方。6 塌方处理的原则（1）“安全第一”原则，