大断面黄土隧道塌方处理-最新年文档

1、大断面黄土隧道塌方处理0 引言某已竣工隧道是具有大断面的纯黄土隧道。 该隧道设计为分 离式双向六车道，隧道左线起点桩号为LK25+720,终点桩号为LK27+048,全长1328m 右线起点桩号为 K25+705,终点桩号为 K27+120,全长 1415m隧道内衬砌轮廓线宽15.02m、高8.30m,按新奥法设计施工， 采用复合式衬砌结构，设计时速 80km- h 1,建筑限界净宽 14.25m，净高 5.2m。该隧道地处毛乌素沙漠和黄土高原过渡地带, 地貌以黄土梁 峁沟壑区为主。所处地段地形变化复杂,地质灾害发育,主要 穿越 V 级黄土围岩, 特殊岩土主要为湿陷性黄土, 属于全线控制 性工

2、程之一。采用单侧壁、双侧壁、台阶法进行施工,进、出口 同时开挖。1 塌方情况2011 年 9 月 21 日 12：10 时,该隧道出口端开挖区坍塌。 时隔2h,初衬钢拱架自拱腰连接板处折断，拱顶土体继续坍塌。 现场采取临时措施,用弃碴回填塌腔,封堵掌子面。施作长管棚 穿越塌方区，管棚采用 75X 12mm中空注浆自进式锚杆，长度 21m环向间距3040cm施作范围为拱腰以上部位，此方案历 时 20d 完毕，之后静置 20d 恢复开挖。开挖沿袭双侧壁导洞法， 随着掌子面向前推进。 左侧导洞内 初期支护的喷射混凝土开始出现裂缝， 管棚尾部明显下沉。 现场 随即停止掘进， 同时在左侧导洞已施作初期支

3、护的变形严重地段 敷设临时支撑， 加强沉降观测， 待沉降速率变小并趋于稳定后重 新掘进。重新掘进 10d 后，作业人员发现塌方段左侧导洞新施作的初 期支护喷射混凝土出现裂缝， 伴有崩裂声响， 超前锚杆尾部与拱 架连接处喷射混凝土出现较大范围环向裂缝； 左侧边墙处拱架与 喷射混凝土之间出现竖向裂缝，喷射混凝土开始掉皮、剥落；长 管棚悬壁部分向下弯曲，观测显示：左侧导洞拱顶、拱腰、拱脚 和中隔壁支撑下沉速度最大时达到18mm h 1，初次衬砌侵入二次衬砌净空最大值达 45cm对应地表出现的陷穴深度达到 3m 此处隧道埋深86m塌方地段现状描述如图1所示。2 塌方的原因现场分析认为， 导致坍塌的因素

4、是地下水。 塌方位于进出口 开挖贯通面附近， 入口端已经将衬砌施工到贯通面。 贯通面前后 各50m地段均出现微量地下水，随着开挖的不断推进，初期支护 及二衬不断封闭， 改变了地下水原来的流通渠道， 使其在开挖面 露头。尽管黄土质围岩内地下水流量甚微，但随着水量的聚集， 水不断浸润掌子面前后的黄土质围岩， 使其朔化，丧失自稳能力。 该过程一方面使已经施作初次衬砌的地段初衬承受的应力增大， 另一方面使掌子面围岩松软、坍塌。坍塌段前后各约30m地段在 拱腰部位均有连片的地下水侵蚀痕迹，局部有滴水现象。3 处理方案 经过对现场塌方情况综合分析后，现场拟定了以下处理方 案。（1）未受影响的地段自两端继续

5、推进二次衬砌，最大限度 地缩短出入口二衬之间的距离，调整每模的浇注长度。（2）逐榀更换已经变形、侵限的钢拱架，更换前对相邻既 有拱架进行加固，增加锚杆。自两个二衬端面开始逐榀、依次进 行，更换范围满足施作一模二衬时停止更换，施作二衬，逐步向 塌方中心区推进。（3）针对塌方的不同程度，采用不同施工方案。LK26+44A LK26+463段长14m 其中LK26+499- LK26+452段无侵蚀，左侧 导坑只施工了拱部支撑。LK26+452LK26+454段受原坍塌影响 使初衬左侧在拱腰处侵限。LK26+454LK26+461 段左侧导坑钢架全部侵限，如图2所示。LK26+463- LK26+4

6、66.5 （长度3.5m） 段右侧拱腰及下部拱架侵限。 LK26+457.5LK26+46（3 长度 5.5m） 段右侧导坑拱架全部侵限。针对所述状况，确定处理措施如下。LK26+444LK26+452段右侧无侵限，但考虑其在塌方影响 范围内， 为保证后期换拱安全， 防止相邻地段处理塌方对其产生 影响，所以该地段主要考虑加强支护 （拱腰部位增设径向锚杆） ， 同时加强观测，及时施作二次衬砌。LK26+44A LK26+452段（左侧）未完成开挖剩余部分，沿 袭双侧壁导坑方法开挖， 每次掘进 1 榀拱架的距离， 掘进前施作 长度2m的超前小导管。导管环向间距 30cm,共布置10根。每 掘进安装

7、 2 榀拱架，施作一环超前小导管、拱部拱架安装完毕， 加强观测， 确认收敛和沉降变型稳定后。 开始落底， 安边墙拱架， 边墙拱架安装完成后，静置12d,观测变形，若变化速率变小， 稳定后开挖仰拱，安装仰拱拱架，浇注仰拱混凝土及填充。施工 中,仰拱一次开挖长度不大于 2.0m。换拱,逐榀测量侵限位置, 人工凿除侵限部位的喷射混凝土, 切除侵限段拱架,更换新拱架。切除侵限拱架前,在相邻拱架旁 敷设长度2m的径向锚管，锚管端部与拱架焊边，此步作业跳槽 进行。仰拱封闭施工如图 3 所示。隧道顶部边墙处理完毕且稳定后, 采用分步开挖方法闭合仰 拱。闭合顺序依次为：开挖图中 Ia 、Ib 、Ic 、Id

8、范围土体,安 装 Ib 部位仰拱拱架：施作 Ic 部分仰拱和 Id 部分仰拱填充（图 中 Ia 部分为维持通行的回填土）,施作 Ic 部分时,将仰拱内环 向钢筋临时向上弯起,在预留土体与 Ic 、Id 部分混凝土之间用 彩条布或其他材料隔离（以上步骤中施工长度均不超过2.5m）；挖除预留土柱, 拆除临时支撑的中隔壁钢拱架； 施作剩余部分仰 拱填充，仰拱闭合长度达到 45m二衬立即跟上，直到二衬连 通。4 过程监控为了及时准确地掌握塌方处理情况， 确保施工安全， 塌方处 理过程中进行全方位监控， 及时反馈信息， 以便能够及时处理突 发事件。（1）成立塌方处理领导小组，负责现场监控、施工及施工 方

9、案的制定和完善，随时处理各种突发事件。（2）加强照明、通风，使作业面保持稳定的视觉系统，既 方便观察险情，又便于施工作业。确保施工安全。（3）在塌方区附近增设拱顶下沉观测点 10 个，周边收敛点8 个，地表沉降观测点 5 个，在开挖、支护、填充各工序前后进 行量测并做好记录， 对测量结果及时统计分析并反馈信息， 以指 导下一步施工。5 整治效果采用上述方案处理本次塌方耗时两个月， 处理过程中未诱发 更大范围的坍塌， 安全有保障。 从二衬施工完毕的收敛和沉降观 测看出，二衬无沉降和收敛现象，无漏水，达到了预想的效果。6 结语通过处理本次塌方，总结出以下几点。（1）隧道施工中要严格按照设计进行施工，不能心存侥幸， 对于没有水的地段， 也要认真进行分析。 根据开挖情况和超前预 报。及时判断掌子面前方出水情况，采取措施，减少出水对隧道 施工的影响。2）要对塌方情况进行认真分析，确定塌方原因后再制定 塌方处理方案。要让业主、监理，施工单位及现场作业人员都掌 握方案的实施方法、 步骤以及实施过程中可能出现的问题， 便于 相互协调合作。 同时， 要根据塌方处理过程中存在的问题及地质 情况、监控量测数据，随时对施工方案进行完善和调整。（3）及时监控量测，随时掌握地质变化，指导现场施工。 尤其对大断面黄土隧道， 在施工过程中， 要制定严格的监控量测 方案，对拱顶下沉、周边收敛