竹岭隧道坍方处治技术与预防措施

1、文章编号:10045716(200501011502中图分类号:U45813文献标识码:B 竹岭隧道坍方处治技术与预防措施王军涛(中铁隧道集团二处有限公司,河北燕郊065201摘要:在复杂地质条件下的山岭隧道施工中经常发生较大的坍方,危害极大,着重阐述隧道坍方产生的原因、处理方法及预防措施。关键词:节理;坍方处理;坍方防治1工程概况1.1设计说明竹岭隧道位于徽杭高速公路第16合同段上,皖浙交界处的昱岭关之西,歙县的竹铺乡竹岭。竹岭隧道设计为上、下行两座独立隧道,均为直线隧道。隧道按新奥法原则设计支护,采用复合式衬砌。1.2工程地质本隧道位于天目山脉绵延区,皖东浙西剥蚀中高山区。隧道穿越的地层主

2、要为风化的炭质板岩夹石煤层,风化板岩主要地质特征是岩层呈灰灰黑色,岩芯破碎,呈松散结构。穿越隧道的F2断层,为压扭性逆断层,早期为张性后期为压扭性,见石英脉及萤石脉充填,有擦痕,岩层张裂破碎。主要影响左线进出口段。节理裂隙发育,节理面多为闭合,部分被泥质、硅质充填,局部充填方解石脉。隧道所处位置相对南北两侧地势低,围岩节理裂隙发育,赋水性,透水性相对较强。总体说,隧道区域地下水不发育,但雨季期,地下水发育,水量达中等,水文地质条件比较复杂。地下水主要为第四系松散孔隙水和基岩裂隙水,均无结晶、分解及复合类侵蚀性。2坍方的原因及处理措施2.1坍方经过2002年11月27日,出口左线下断面开挖至ZK

3、75+102时,左侧初支拱顶发生坍塌(见图1,坍方里程ZK75+102ZK75+ 105。坍方后,对未塌部分的拱部和前后未塌地段进行临时支撑加固,并对坍穴进行喷射混凝土封闭。由于渗水量大,围岩破碎,坍方继续扩大,并堵塞满隧道。最终坍方里程为ZK75+077 ZK75+118。坍方引起地表下陷开裂,裂缝达510cm,并造成40m初支严重破损。2.2坍方原因隧道本身处于地质破碎带内,地质条件差,围岩主要为风化的炭质板岩夹石煤,岩芯破碎,岩层面光滑结合差,节理极为发育,节理面充填高岭土,遇水崩解,呈泥化状,由暴露的坍穴岩面分析,是受一滑层影响,断层走向与隧道轴线平行延伸,下断开挖进行二次扰动后,边墙

4、围岩沿断层面滑动下坍,形成梭帮坍方。2.3处理措施地表已下沉处,对地表进行截水,搭遮雨棚,防止地表水灌入坍体内。对地表出现的沉裂缝进行部分扩挖和粘土夯填,挖深0.6m,粘土每0.3m厚夯实一次,回填至高于地表0.2m。并做好洞顶沉陷地表四周的截水沟 。图1初支拱顶坍塌示意图在坍方段后方10m范围,先用2020方木做扇形支撑加固后,再用WTD25中空注浆锚杆加固。注浆锚杆长3.5m,间距1.2m1.2m,梅花形布置。加快衬砌铺底工作,铺底紧跟坍方,以保证坍方基础稳定不再扩大。2.4坍体处理坍体的处理采用三台阶分部开挖,上断面采用中间留核心土,环形开挖的施工方法,下断面采用左右错进。施工顺序如图2

5、所示。坍体段处理上断面采用小导管注浆超前支护,中间留核心土,环形开挖的施工方法,先开挖上部3节拱架位置,然后再开挖下部两节拱架位置。具体施工如图3所示。(1超前小导管采用 423.5mm,L=3.5m钢管,环向间距2030cm,外插角30,纵向间距1.5m。第一排小导管在塌方段后1.5m进行施作,并进行注浆,注浆压力控制在0.5 0.8MPa,水灰比11。(2采用人工配风镐进行开挖,人工出碴,每次开挖进尺75cm。总第104期2005年第1期西部探矿工程WEST-CHINA EXPLORA TION EN GIN EERIN Gseries No.104Jan.2005 图2 施工顺序示意图图

6、3上断面开挖施工示意图(3初期支护采用I20工字钢架,双层 22钢筋纵向连接,环向间距1.0m ,铺设 8、200mm 200mm 双层钢筋网,喷射混凝土厚度30cm 。(4系统锚杆采用WTD25中空注浆锚杆。锚杆长3.5m ,间距1.2m 1.2m ,梅花形布置。A 锚杆安设作业在初喷混凝土后及时进行。上断面开挖长度保证5m 后,且拱架锁脚钢管注浆完毕后才可进行下断面施工。如边墙已塌,采用左右错进留核心的施工方法;如边墙未塌,则采用左右错进的施工方法。(1边墙部分已坍塌,则应在拱脚作 423.5mm ,L =3.5m 锁脚锚管,并根据情况采用小导管超前补充注浆。(2每次开挖长度0.75m 。

7、(3对未完全破坏的初期支护,如变形较大已侵限,则对侵限部分初支进行拆除,并重新架设钢架喷砼封闭。塌方段两端各延长5m 为加强段,在塌方段和两端加强段,先做仰拱底,再做边墙模筑砼。此段提高砼标号至C30,纵向分布钢筋由 10mm 改为 16mm ;主筋为 22mm 并在拱脚、墙角的主筋间加密 22mm 、长4m 的短筋。3隧道坍方经验教训处理坍方耗资巨大,延误工期,并可能留下后患,给隧道施工带来极大的危害。所以隧道施工以防坍为主。分析坍方产生的不利因素很多,概括起来如图4所示。针对造成坍方不利因素,施工中应注意提前预防,做好以下几方面的工作 。图4坍方的不利因素分析图(1开工前要充分认识到隧道地

8、质的复杂程度,合理安排施工以便稳中求快,避免坍方。同时加强对职工的教育,学习树立“安全第一,质量第二,进度第三”的施工思想。使职工认识到隧道地质的特殊性,以及坍方对安全、质量及工期影响的严重性,在工作中自觉养成程序化、标准化作业。(2施工前根据工程项目的需要,合理配备机械设备,施工中对机械设备及时检修保养,达到良好运转状态。(3把好原材料进场关,不合格的材料坚决不验收、不进场,加强钢拱架焊接质量控制,加强现场实验管理工作。(4施工中遵循“管超前、预注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测、快衬砌”的二十四字施工原则,稳扎稳打,坚持“不坍就是进度”的施工思想,严格控制施工质量,实行隐蔽工程及关键工序“三检制”确保施工安全、质量。(5技术干部实行现场值班制,跟班工作,现场处理、安排、指导施工中出现的问题,并填写施工记录,同时加强对围岩的量测及信息反馈工作,做好地质超前预报工作。(6强化施工技术、作业纪律管理,认真执行技术交底及施工规范。4结束语隧道坍方往往会给施工带来很大困难和经济损失,施工过程中一定要把坍方防治作为