吕梁山隧道出口塌方处理施工方案

1、太中银铁路 ZK-IV 标段吕梁山隧道项目出口段坍塌处理方案中铁三局太中银吕梁山隧道项目经理部 2007 年 12 月 10 日 吕梁山隧道出口塌方处理施工方案一、塌方概况：1、塌方段基本情况：2007 年 12 月 7 日下午 3:00，吕梁山隧道出口右线 YDK130 145159 段发生塌方。详见“吕梁山出口 12.7塌方示意图”。本段施工的初期支护参数为：初期支护由喷混凝土、锚杆、格栅 组成。拱墙、仰拱喷射混凝土； 拱墙喷层厚 25cm，仰拱喷层厚 12cm， 锚杆拱墙布置，环、纵向间距为 1.0 0.8 米，梅花形布置，锚杆长 3.5m，格栅拱墙布置，间距 0.8m/榀，钢筋网拱墙布

2、置，采用 钢 筋，网格间距 20 20cm。2、塌方段地质及水文情况：该段水文地质情况： 该段处于第四系孔隙潜水地段， 第四系潜水 地段主要赋存于沟谷或山坡、 山梁上第四松散堆积物中， 沟谷中有小 股泉水涌出， 并有居民生活用井。 隧道洞身第四系孔隙潜水主要分布 在 DK138+880DK139+200 、右 DK138+000右 DK139+230，对隧道 施工将造成较大影响。 第四系孔隙潜水水量受季节影响较大， 雨季水 量较大，干旱季节水量较小。二、塌方处理方案：1、处理原则： 稳固既有坍塌面，快速处理封闭。 安全：处理过程中安全可靠，做到万无一失； 快速：避免该洞段形成经水浸泡的大破碎段

3、，将来难以施工； 保质：保证质量，不得留任何后患；2、总体方案： 本次坍塌事故处理总体方案考虑先施工隧道内坍塌体，防止塌方 体的扩大， 对出口方向初支开裂处采用加对口撑处理， 将坍塌体两侧 衬砌紧跟至坍塌体坡角， 进口方向二衬施工利用横通道进行， 坍塌体 采用108大管棚进行拱部超前加固， 42 无缝钢管超前注浆加固， I20 型钢钢架，间距 0.6m，纵向22mm连接钢筋， 8 钢筋网，网格 间距 2020cm。处理过程中视坍塌体围岩状况考虑是否施工拱部临 时仰拱或第三台阶临时横撑。3、施工工序：4、施工步骤： 详见（吕梁山隧道出口段坍塌处理施工步骤图一、二、三）各步骤工期安排： 清理现场、

4、塌方体表层喷锚支护： 2007-12-72007-12-11 （5d） 右线衬砌跟进（ 3 环）：2007-12-102007-12-19 （10d） 右线塌方体附近初期支护加固： 2007-12-122007-12-14 （3d） 管棚平台搭设： 2007-12-20 2007-12-21 （ 2d） 管棚施工： 2007-12-22 2008-1-25 （ 35d）左线横通道开挖： 2007-12-102007-12-14 （5d）YDK139+115+105 落底、塌方体表层喷锚支护：2007-12-15 2007-12-24 （ 10d）YDK139+115+105 仰拱： 2007-

5、12-252007-12-30 （6d） 衬砌台架加工： 2007-12-12 2007-12-21 （ 10d） YDK139+115+109 衬砌： 2007-12-312008-1-4 （5d） YDK139+166+130 塌方体开挖： 2008-1-26 2008-2-24 （ 30d） YDK139+166+130 塌方体衬砌： 2008-2-10 2008-3-10 （ 30d） 地表塌方体回填： 2008-3-112008-3-30 （ 10d）5、人员机械配备：1）作业人员配置开挖：每班 10 人，拱部 1 个班，中下部台阶、仰拱 1 个班。两 班倒，共 4 个班；喷砼：每班

6、 10 人，一个喷砼机 5 人，两班倒，共 2 个班；防水、钢筋班：每班 15 人，两班倒，共 2 个班， 30 人；衬 砌班：每班 15 人。2）机械设备配置1、PC200挖掘机一台；2、装载机一台，个别时间用于栈桥的移动；3、地质钻机 6 台，进行大管棚作业；4、自卸汽车 3 台，用于出碴；5、湿喷机 3 台，其中一台备用；6、喷砼运输车 2 台；7、20m3 空压机 2 台；8、整体式衬砌台车一台；9、拼装式衬砌台车一套；10、注浆泵一套；11、凿岩机 4 台； 三、坍塌体贯通：主要考虑由出口向进口方向掘进，贯通面加固施工措施如下：1、 拱部采用 108超前大管棚进行超前支护，管棚长 5

7、5 米，环向 间距 30cm，拱部范围施作，边墙采用 42 超前小导管加固，小导管 长 5 米，纵向间距 4 米，环向间距 30cm。2、施工过程中严格按设计规范进行施工，钢架间距 80cm，连接筋与 连接筋搭接，不得与上一榀钢架进行连接，搭接长度不小于 20cm,焊 缝饱满。3、考虑最终穿越坍塌体时钢架下沉及收敛，拱架统一比设计放大 50cm，以保证最终初支不侵入二衬净空。4、拱部及二台阶采用整体槽钢连接，槽钢长 80cm，槽钢与槽钢间采 用22 钢筋连接牢固。且最终不拆除，以保证拱架的整体受力。为 此要求钢拱架间距严格按 80cm 架立。（如下图）5、若在监测下沉及收敛时发现有异常异常情况

8、，及时在拱部台阶设 置临时仰拱或在三台阶加设临时横撑，以保证拱架的整体稳定性。贯通过程中， 有许多不可见的未知因素， 施工过程中要加强通道 内的照明强度， 注重对围岩地质的观察， 特别应专人检查施工过程中 掌子面变化情况， 遇见异常情况应立即通知相关人员， 加强监控量测 与地面量测，及时掌握围岩变化情况，并对数据进行分析，遇异常情 况立即采取措施。 洞内应急抢险物资储备到位， 如圆木、方木、木板、 木楔、铁线、脚手架、铁锹、油锯或手电锯等等。6、贯通施工步骤 超前支护掌子面封闭初支仰拱跟近二衬仰拱跟近衬砌施工 至坍塌体坡角拱部贯通二台阶贯通三台阶贯通初支仰拱贯 通二衬仰拱贯通二衬贯通四、施工工

9、艺：1、大管棚施工工艺：1）钻孔及安装（1）利用脚手架搭设的工作平台，进行大管棚预支护施工。为 保证大管棚位置、 方向准确， 技术室对每一根管棚的方向及角度进行 控制。钻进后，钻杆逐渐增长，因自重增加产生下垂，故施工时大管 棚外插角比设计值提高一定数值。（2）钻孔采用地质钻机， 用异形接头把钻杆与钢管连接起来， 钢 管前端安装钻头，不回收钻头，钢管随钻进随接长，直到设计长度， 大管棚端头与钢架焊接成整体，保证接口处的稳定。（3）大管棚采用 108mm、壁厚 8mm 的热轧无缝钢管加工而成， 每节长度 L 6m，管棚长 55m。（4）钻孔测斜采用特制精密水平陀螺仪检测偏斜， 采取随测随调 整。3

10、）管棚内外注浆 管棚钢筋笼安装好后，配制水泥浆液，进行注浆。管棚钢管在安 装前预先钻成梅花形筛孔， 形式如下图。 管棚注浆从管棚底孔两侧向 拱顶顺序压注。4）长管棚施工有关注意事项：（1）孔口位置在开挖轮廓外边缘，外插角不大于 3，钻孔最大 下沉量控制在 3050cm 以内。（2）管棚钢管不侵入隧道开挖线内， 相邻的钢管不相撞， 也不相 交。（3）钻孔过程中在开孔后 2m处，孔深 1/2 处，终孔处三次进行 斜度量测。如误差超限及时改进钻孔工艺进行纠偏， 至终孔仍超限时， 则封孔重钻。（4）钢管与管箍丝扣拧紧上满， 使各管节连成一体， 受力后保证 不脱开。（ 5）管棚钢管安装后进行注浆， 注浆

11、压力为 1.0 2.0MPa，并稳 定 15min ，若注浆量超限， 未达规定压力， 仍继续注浆， 并调整浆液， 直至符合注浆质量标准，终止注浆，确保管棚与围岩固结紧密，增强 其整体性。2、超前小导管施工工艺：1）小导管制作小导管采用 42mm 的热轧无缝钢管制成，沿杆体钻孔，四周梅 花型布置出浆孔， 一端封闭并制成尖状， 以便顺利插入已钻好的导管 孔内，钻孔采用凿岩机施做，当围岩松软时，用锤击直接打入。2）钻孔及小导管安设用电钻开孔，开孔直径为 42 60mm，并用吹管将砂石吹出。用 带冲击的风钻将小导管顶入孔中， 也可直接用锤击插入钢管。 用塑胶 泥（水玻璃拌合 MC 型超细水泥或 R42

12、.5 水泥即可） 封堵导管周围及 孔口，工作面上的裂缝也同时封堵。导管外露 20cm，以便安装注浆管路。3）注浆施工注浆采用注浆泵施做， 注浆口最高压力严格控制在 0.8MPa以内， 以防压裂工作面。控制进浆速度，一般每根导管双液总进量控制在 30L/min 以内。 每根导管内注浆量由计算确定，若压力上升，流量减少，虽然注 浆量未达到计算值，但孔口压力已达到 0.8MPa 也应结束注浆。注浆材料采用水泥浆， 在施工中， 根据地质情况现场试验调整参 数。3、型钢架制安施工工艺钢拱架在洞外按单元构件加工成型，洞内安装在初喷砼（ 5 厘米 厚）和挂网之后进行，人工配合汽车吊或卷扬机进行，并与定位锚杆

13、 和系筋焊牢。当监测发现变形过大过快时，先架设钢拱架，后挂网甚 至后初喷。钢拱架间设纵向连接筋，环向间距 1 米，并以设计厚度喷 砼填平。钢拱架架立时垂直于隧道中线， 拱脚设架立钢板或用锁脚锚 管固定在围岩上， 当钢拱架和围岩之间间隙过大时设置垫块， 喷砼充 填密实。现场制作加工：钢拱架按要求预先在洞外加工厂加工成型。放样按 1：1 大样控制尺寸并根据工艺要求预留焊接收缩量及切 割的加工余量。 型钢钢拱架采用冷弯法液压弯拱机成型； 钢拱架采用 胎模焊接。要求尺寸准确，弧形圆顺。钢拱架成型后进行试拼。钢拱架架设工艺要求： 钢拱架平面垂直于隧道中线，在纵断面上倾斜度不大于 20。 为保证钢拱架位置

14、安设准确， 隧道开挖时在钢拱架的各连接板处 预留钢拱架连接板凹槽。初喷混凝土时，在凹槽处打入砼垫块，为架 设钢拱架留出连接板（或槽钢）位置。钢拱架与初喷层之间有较大间隙砼垫块回填并楔紧。 为增强钢拱架的整体稳定性，钢拱架间设 25 的纵向连杆。 为使钢拱架准确定位， 架设前预先打设定位系筋。 当钢拱架架设 处有锚杆时尽量利用锚杆定位，与超前小导管尾部焊接在一起。钢拱架架立后尽快喷砼作业。五、安全质量措施：1、各工序施工严格按工序步骤进行，不得随意冒进，若现场工序确需调整时，必须经过领导小组讨论同意方可进行。2、施工过程中技术跟班作业，加强对洞内及地表的监控量测， 及时收集数据，做好信息反馈，当

15、出现异常时及时采取应急措施。3、针对隧道防坍体处理时必须注意拱脚的排水，施工过程中下 部若因水大而造成涌泥、 涌水情况， 停止坍塌体施工， 先进行止水处理。4、若开挖时坍塌体出现异常情况，及时疏散人员和转移施工机 械，同时准备道木、方木、钢筋网片、型钢等用以加固、支撑的材料。 待塌方趋向稳定时，及时用网片、方木等封堵塌方孔洞，然后喷浆封闭 塌方面，最后打导管注浆填充、加固塌方地层，待坍塌体表层稳定后方 可再各前开挖。5、严格施工程序与施工工序，严禁超挖现象。在开挖、支护、 喷浆等作业时，严格按照技术交底进行，严禁私自改动作业流程与作业 内容，初喷拱架要垂直，钢拱架脚必须立于坚实的基础上，严禁拱

16、架立 于虚碴之上。边墙、仰拱要及时跟上，抑拱距撑子面应以不大于 25 米 为宜，二衬不大于 45 米为宜。做到短开挖、强支护、快衬砌、勤检查、 精测量的施工要点。6、预防为主，配备抢险物质，专物专用，发生险情及时消除 。在进入洞内一定的深度或跟据掌子面的土质情况，及时的配备抢险物 质，并设专人负责，专物专用，一切个人或班组不得以任何理由或借口 对抢险物质挪作它用。7、施工过 程中禁止偷工减料或减少施工程序， 拱架间距应在允 许误差范围内，锚杆及超前小导管长度尺寸应复合设计要求，注浆必须 饱满。8、开挖中严格按技术交底进行，禁止欠挖、过量超挖，在开挖 中应采用上、 中、下台阶法进行， 两侧边墙各预留 1.5 米左右宽的土方， 核心土与边墙应做成大斜坡，严禁采用拉沟等不利于施工安全的的作业 方法。9、贯彻落实点名交班制度，加大管理力度，加强安全教育，增 强参战员工的安全意识与自我保护意识。去除麻痹大意思想，在每天工 作之前，各工班组班长及工班负责人要对所在班组所施工的内容进行班 前点名，对存在的安全隐患进行提醒、交待一些注意事项及预防措施， 下班时执行交接班制度，向下一班负责人员交待下步作业内容、安全注 意事项、存在的不安全隐