隧道大坍方综合整治技术

酸水湾隧道大坍方综合整治技术1概述西昌至攀枝花高速公路酸水湾隧道为双线分离式隧道，全长3261米，（单洞）地处安宁河及支流白沙沟东坡，为一西倾斜的斜坡地形，地形切割强烈，隧址区地处斜坡中下部，地形坡度23-400，基岩多在沟中出露，进口大湾子沟和出口城门洞沟即为两条深切割大冲沟。隧道地质围岩情况主要以千枚岩、炭质千枚岩为主，受区域断裂构造影响该隧道在施工过程中出现过很多不良地质情况，穿越F4、F10断层、次级小断层及隐伏断层、断层破碎带，含炭质千枚岩软弱夹层、局部地段有突涌水（突泥）、下穿酸水湾巨型滑坡等，同时该隧道在施工时多次发生坍方，给施工带来诸多不利因素.2塌方设计基本情况酸水湾隧道LK136+407～LK136+427段原设计为III类围岩，但在洞室开挖过程中发现掌子面围岩岩性为褐色、灰黑色千枚岩，变晶结构，强风化～弱风化，中薄层，局部夹黑色、深灰色炭质千枚岩，岩体破碎，呈块碎～散体结构，属软质岩。围岩受构造影响严重，掌子面中部有两条软弱夹层，沿掌子面右侧拱脚延伸至左侧拱腰，走向与隧道轴线基本一致，厚度约1.0m，掌子面易沿该软弱层坍滑，稳定性较差。另外，该段裂隙水发育，局部有淋水。鉴于该围岩特性，5月21日经业主、设计、监理及施工单位现场共同察看，加强了支护措施，将LK136+407～417、LK136+417～427段变更为II超（2）型衬砌类型，支护参数超前支护采用φ42注浆小导管，小导管长5m，搭接1m，I18工字钢架间距60cm/榀，C20喷射砼厚25cm，φ25中空注浆锚杆间距80cm*80cm，单根长3.5m，梅花型布置，φ6.5钢筋网片20*20cm。3塌方发生经过与原因分析3.1塌方发生经过7月19日凌晨2：10左右，酸水湾隧道出口左线掌子面LK136+330正准备进行钻爆施工，初期支护LK136+410处突然发生大坍塌，坍塌由面对掌子面左侧引发，坍体主要为块碎~粉末状灰色、深灰色千枚岩及含炭软质千枚岩（见相关图片），粒径1~20cm不等，坍塌体迅速充满整个隧道断面将隧道封死。塌坍地质情况见图1图13.2、塌方原因分析1)、坍塌前期，攀西地区正在处于雨季，7月9日至7月18期间每天都有强降雨，其中7月17日为大暴雨，地下水受地表水补给十分活跃，该段初期支护渗水量大大增加，千枚岩受地下水长时间浸泡软化，增大了围岩对初期支护的压力。2)、该段围岩岩性为褐色、灰黑色千枚岩，变晶结构，强风化～弱风化，中薄层，局部夹黑色、深灰色炭质千枚岩（左侧），岩体破碎，呈块碎～散体结构，属软质岩。围岩受构造影响严重，掌子面中部有两条软弱夹层，沿掌子面右侧拱脚延伸至左侧拱腰，走向与隧道轴线一致，宽度约1.0m，掌子面易沿该软弱层坍塌，稳定性较差。见图2图23）、该隧道所处位置地质条件复杂，次级断层发育，岩体完整性极差，洞口段仰坡山体稳定性差，据洞口段测斜深部位移及地表变形观测，仰坡山体处于缓慢蠕动变形状态，地层内部应力的变化对隧道洞身稳定有一定影响。见图3见图34塌方处理方案：根据塌方情况，由于塌方在完成的初期支护中部，坍塌对两侧产生牵引变形，故对塌方处理方案分两部分进行：塌方位置见图4图44.1、对变形地段的加固：1、根据测量结果，在靠洞口段可以看到的变形段为LK136+420~433段：在未侵限段（二次衬砌能保证30cm以上）LK136+425~+433进行帷幕注浆，注浆采用φ42注浆小导管进行注浆，注浆管长度3.5米，间距80*80cm,梅花型布置，单管注浆量控制在0.6m3左右，注浆前先加设临时支撑以及每榀工字钢每侧增加3根φ25根中空锁脚锚杆，单根长3.5m。在LK136+420~425段，由于拱顶已发生严重变形，造成侵限，边墙净空能满足设计要求。故首先进行全断面注浆，注浆采用φ42注浆小导管进行注浆，注浆管长度3.5米，间距80*80cm，梅花型布置，单管注浆量控制在0.8m3，待注浆形成强度后对拱顶侵限单元进行换拱，同时每榀工字钢每侧增加3根φ25根中空锁脚锚杆，单根长3.5m。2、靠掌子面的变形段LK136+390~405发生大面积开裂变形，裂缝最宽达20cm，造成该段初期支护严重侵限，为保证二次衬砌厚度，需对该段采取换拱施工，施工方案如下：（1）对变形地段的加固：由于LK136+390～405段沿线路方向的拱顶左300～右侧拱脚范围内已发生严重变形开裂下沉，最大侵限达38cm，围岩已强烈松弛，为防止换拱施工中发生坍塌，需对该段进行全断面注浆加固，注浆采用Φ42注浆小导管，注浆管长度3.5米，间距80*80cm，梅花型布置，注浆终压力0.8～1.2Mpa，单管注浆量控制在0.8立方米，待注浆形成强度后方可对侵限进行换拱施工。（2）超前支护Φ108大管棚的施作：换拱施做Φ108大管棚作为超前支护挑住换拱段，根据实测断面图，沿线路方向的拱顶左300～右侧拱脚范围内初期支护需要拆换，故管棚的施作在拱顶左300～右600范围（900）内，管棚环向间距30cm，长15m，外插角控制在3～50。①、为保证大管棚的施工空间及施工角度，退后2米即在LK136+407处架设施工平台，并且架立两榀并排的工字钢拱架作为导向拱。②、管棚采用Φ108热扎无缝钢管、壁厚6mm，L=15.0m，管棚连接采用丝扣连接，前端20cm加工成尖锥状，管棚管壁四周按15cm间距梅花形钻设Φ6mm注浆孔。③、施工测量：管棚的施工测量采用全站仪，配合水准仪放出在隧道拱部900范围内每个管棚的确切孔位，并用罗盘定出起钻方向。④、钻孔及管棚的安装：钻孔采用Φ120钻头的潜孔钻，哟内高压风作为动力，待放出孔位后，紧靠其边缘以3～50的外插角进行钻孔，钻孔深度不低于15m，钻孔尽量保持直顺，以便于管棚的安装。钻孔完成后用高压风将其杂物清除，并把加工好的管棚装入孔内，尾部外露20cm以便于注浆。⑤、注浆：采用M30高强度水泥沙浆，注浆压力控制在0.5~1.0Mpa，必须在管口设置止浆塞，注浆顺序从拱部从两侧对称向下进行。待换拱施工完成后拆除导向拱，割掉LK136+407~405段管棚。（3）换拱施工：待管棚施作完毕后进行换拱施工，沿线路方向左侧300～右侧拱脚范围二次衬砌厚度不能保证30cm。该范围内初期支护需拆换。换拱施工每次一榀，在完成该榀支护后方可进行下一榀施工，当进尺大3m后即施作仰拱及小边墙。①、对初期支护轮廓进行测量，标识换拱长度及换拱范围。②、在换拱交接处施作锁固锚杆锁住钢架，锚杆采用Φ25中空锚杆，单根锚杆长5米，每榀3根。③、用风镐打掉需拆换榀初期支护的喷射混凝土，不得采用爆破。④、割掉侵限部分钢架骨架，在保留部分骨架割口处焊接角钢连接板，重新架立标准钢架并将连接板用螺丝连接牢固。⑤、恢复该榀钢架初期支护。进行下一榀换拱施工。侵线处治图侵线处治管棚施作图4.2、坍仓地段的处理方案：1)、首先喷射砼封闭坍仓，喷射厚度平均15cm。在喷射砼时首先施工LK136+419处，一方面作为变形段注浆的止浆墙。一方面加固纵向，防止LK136+419断面纵向变形掉块，影响下一步施工安全。2)、由于两侧坍塌宽度大于设计轮廓，故在拱腰边墙处对坍体进行注浆加固。注浆量以实际发生为准。然后纵向铺设I20工字钢，作为下一步安设型钢拱架的托梁。然后安设型钢拱架，拱架采用I18工字钢，间距30cm，净空扩大50cm，防止侵限。并且保证二次衬砌的厚度，型钢拱架纵向采用φ108无缝钢管进行连接。间距采用30cm，安设拱架根据开挖方式（开挖分三个台阶进行开挖）分三次安装，首先安装拱部。3)、对拱部型钢拱架的拱脚每榀每侧设3根φ38自进式锁脚锚杆，并浇注C25砼，将拱脚连成整体，同时对拱脚背后的空洞采用C25砼回填。4)、对完成型钢拱架的地段进行挂网喷射砼，厚度为36cm（I18工字钢和108钢管，加保护层6cm）。 5）、对完成初支地段拱背安设钢管支撑坍仓，钢管两端焊接钢板，钢板尺寸40*40cm，钢管规格为φ108。间距150*150cm。以增加支撑的接触面积，同时增设横向连接两道。横向连接也采用φ108。6）、对初支型钢拱架预埋砼输送管。长度不小与5米，在完成初支拱架后，对拱背泵送C25砼，施做护拱。最小厚度不小于2米。然后再对拱背后吹砂3米厚，作为缓冲层。7）、在拱部工程完成后，及时开挖中部台阶和下部台阶，施工时严格控制进尺，确保稳定。拱腰拱脚采用帷幕注浆，小导管长度6米。间距60*60cm,单根注浆量控制在1.2m3。、初期支护完成后及时施作二次衬砌。二次衬砌采用钢筋砼，厚度60cm，环向主筋采用φ22，间距20cm，纵向连接筋采用φ18，间距为20cm,连接筋采用φ8；、二次衬砌完成后，再完善未施工的仰拱和仰拱回填。LK136+4405-4420坍方处理理图5防止隧道软软弱破碎围围岩地段坍坍塌的有效效措施通过对酸水湾隧隧道的塌方方处理工作作总结出，隧道在软软弱破碎围围岩地段施施时防止坍塌塌的有效措施，具具体如下：：1)、隧道在软弱破破碎炭质千枚岩岩地段施工工，必须值值得引起足足够重视的的是地下水水的影响在硬岩岩中裂隙发发育，地下下水的影响响相对较小小，而在软软弱的千枚枚岩段，地地下水的作作用加速了了围岩的变变形，使围围岩稳定条条件恶化，易易形成大塌塌方，所以在开开挖时如有有地下水，就就应该及时时施作初期期支护，而而且变化超超过正常水水平时，应应加强初期期支护，抑抑制围岩的的进一步变变形，防止止发生坍塌塌。2）、施工中及时时准确、有有针对性做做好地质超超前预报，戓戓采用多种种地质超前前预报方法法对掌子面面围岩情况况进行探测测，并对探探测的结果果综合分析析确定地质质围岩情况况和施工方方案。3）、针对软弱破破碎围岩变变化特别大大地段在开开挖方法上上应改变，应应及时缩短短台阶长度度采用预留留核心土法法、侧壁导坑坑法或分三三台阶开挖挖.4）、采用小导管管（管棚）超超前预注浆浆，发挥注注浆浆液对对围岩性能能的改良，同时小导管与加固圈形成保护环，在该保护环的支撑下，有效防止软弱破碎围岩坍塌。5）、加强初期支支护刚度，由由于软弱围围岩开挖后后，自稳能能力差，增增大了对初期支护压力，按按以往的经经验，根据据据工程类类比，初期期支护采用用的是格栅栅钢架，但但在该处却却显得刚度度不足，在在围岩压力力作用下常常常发生变变形、扭曲曲甚至断裂裂。根据这这实际情况况，我们对对初期支护护参数进行行了加强，钢钢架采用I18(I20))类型的工工字钢，径径向锚杆采采用小导管管，长5-6m，加加大开挖预预留变形量量，有限地地限制了初初期支护的的大变形，防防止了坍塌塌的发生。6）、由于采用台台阶法施工工，在开挖挖下台阶时时必然会对对围岩造成成扰动，为为了保证刚刚架的稳定定以及约束束上台阶初初支变形，在在每榀钢架架两侧拱脚脚采用小导导管锁脚，以以固定钢架架，保证下下台阶施工工安全，防防止造成坍坍塌。7）、及时施作二二次衬砌，根根据实际情情况，二衬衬距离掌子子面30-500m，特殊殊情况应结结合监控量量测数据，综综合分析变变形的发展展情况提前前施作二次次衬砌，防防止变形和和坍塌，让让二次衬砌砌与初期支支护共同受受力。8）、加强、重视视监控量测测，利用监监控量测数数据及时指指导施工，必必要段落适适当加密监监测范围，同同时对隧道道围岩的收收敛和拱顶顶下沉测点点，应用锚锚杆打入围围岩中，再再在端头焊焊接测设标标志，这样样可有效的的反映围岩岩变形的真真实数据，避避免数据不不真实不准准确,反应不出出变形以造成坍方方。6结束语酸水湾隧道在施施工中产生了初期期支护变形形、侵线、坍坍方、冒顶顶坍方等多多种病害，其其中最多的的是