太中銀鐵路zk-iv標段呂梁山隧道專案
出口段坍塌處理方案
中鐵三局太中銀呂梁山隧道專案經理部
2023年12月10日
一、塌方概況：
1、塌方段基本情況：
2023年12月7日下午3:00，呂梁山隧道出口右線ydk130＋145～159段發生塌方。詳見「呂梁山出口12.7塌方示意圖」。
本段施工的初期支護引數為：初期支護由噴混凝土、錨桿、格柵組成。拱牆、仰拱噴射混凝土；拱牆噴層厚25cm，仰拱噴層厚12cm，錨桿拱牆布置，環、縱向間距為1.
0×0.8公尺，梅花形布置，錨桿長3.5m，格柵拱牆布置，間距0.
8m/榀，鋼筋網拱牆布置，採用φ８鋼筋，網格間距20×20cm。
2、塌方段地質及水文情況：
該段水文地質情況：該段處於第四系孔隙潛水地段，第四系潛水地段主要賦存於溝谷或山坡、山梁上第四鬆散堆積物中，溝谷中有小股泉水湧出，並有居民生活用井。隧道洞身第四系孔隙潛水主要分布在dk138+880~dk139+200、右dk138+000~右dk139+230，對隧道施工將造成較大影響。
第四系孔隙潛水水量受季節影響較大，雨季水量較大，乾旱季節水量較小。
二、塌方處理方案：
1、處理原則：
穩固既有坍塌面，快速處理封閉。
安全：處理過程中安全可靠，做到萬無一失；
快速：避免該洞段形成經水浸泡的大破碎段，將來難以施工；
保質：保證質量，不得留任何後患；
2、總體方案：
本次坍塌事故處理總體方案考慮先施工隧道內坍塌體，防止塌方體的擴大，對出口方向初支開裂處採用加對口撐處理，將坍塌體兩側襯砌緊跟至坍塌體坡角，進口方向二襯施工利用橫通道進行，坍塌體採用ф108大管棚進行拱部超前加固，ф42無縫鋼管超前注漿加固，i20型鋼鋼架，間距0.6m，縱向ф22mm連線鋼筋，ф8鋼筋網，網格間距20×20cm。處理過程中視坍塌體圍岩狀況考慮是否施工拱部臨時仰拱或第三台階臨時橫撐。
3、施工工序：
4、施工步驟：
詳見（呂梁山隧道出口段坍塌處理施工步驟圖
一、二、三）
各步驟工期安排：
清理現場、塌方體表層噴錨支護：2007-12-7～2007-12-11 （5d）
右線襯砌跟進（3環）：2007-12-10～2007-12-19 （10d）
右線塌方體附近初期支護加固：2007-12-12～2007-12-14 （3d）
管棚平台搭設：2007-12-20～2007-12-21 （2d）
管棚施工：2007-12-22～2008-1-25 （35d）
左線橫通道開挖：2007-12-10～2007-12-14 （5d）
ydk139+115~+105落底、塌方體表層噴錨支護：
2007-12-15～2007-12-24 （10d）
ydk139+115~+105仰拱：2007-12-25～2007-12-30 （6d）
襯砌台架加工：2007-12-12～2007-12-21 （10d）
ydk139+115~+109襯砌：2007-12-31～2008-1-4 （5d）
ydk139+166~+130塌方體開挖：2008-1-26～2008-2-24 （30d）
ydk139+166~+130塌方體襯砌：2008-2-10～2008-3-10 （30d）
地表塌方體回填：2008-3-11～2008-3-30 （10d）
5、人員機械配備：
1）作業人員配置
開挖：每班10人，拱部1個班，中下部台階、仰拱1個班。兩班倒，共4個班；噴砼：
每班10人，乙個噴砼機5人，兩班倒，共2個班；防水、鋼筋班：每班15人，兩班倒，共2個班，30人；襯砌班：每班15人。
2）機械裝置配置
1、pc200挖掘機一台；
2、裝載機一台，個別時間用於棧橋的移動；
3、地質鑽機6臺，進行大管棚作業；
4、自卸汽車3臺，用於出碴；
5、溼噴机3臺，其中一台備用；
6、噴砼運輸車2臺；
7、20m3空壓機2臺；
8、整體式襯砌台車一台；
9、拼裝式襯砌台車一套；
10、注漿幫浦一套；
11、鑿岩機4臺；
三、坍塌體貫通：
主要考慮由出口向進口方向掘進，貫通面加固施工措施如下：
1、 拱部採用φ108超前大管棚進行超前支護，管棚長55公尺，環向間距30cm，拱部範圍施作，邊牆採用φ42超前小導管加固，小導管長5公尺，縱向間距4公尺，環向間距30cm。
2、施工過程中嚴格按設計規範進行施工，鋼架間距80cm，連線筋與連線筋搭接，不得與上一榀鋼架進行連線，搭接長度不小於20cm,焊縫飽滿。
3、考慮最終穿越坍塌體時鋼架下沉及收斂，拱架統一比設計放大50cm，以保證最終初支不侵入二襯淨空。
4、拱部及二台階採用整體槽鋼連線，槽鋼長80cm，槽鋼與槽鋼間採用φ22鋼筋連線牢固。且最終不拆除，以保證拱架的整體受力。為此要求鋼拱架間距嚴格按80cm架立。（如下圖）
5、若在監測下沉及收斂時發現有異常異常情況，及時在拱部台階設定臨時仰拱或在三台階加設臨時橫撐，以保證拱架的整體穩定性。
貫通過程中，有許多不可見的未知因素，施工過程中要加強通道內的照明強度，注重對圍岩地質的觀察，特別應專人檢查施工過程中掌子面變化情況，遇見異常情況應立即通知相關人員，加強監控量測與地面量測，及時掌握圍岩變化情況，並對資料進行分析，遇異常情況立即採取措施。洞內應急搶險物資儲備到位，如圓木、方木、木板、木楔、鐵線、腳手架、鐵鍬、油鋸或手電鋸等等。
6、貫通施工步驟
四、施工工藝：
1、大管棚施工工藝：
1）鑽孔及安裝
（1）利用腳手架搭設的工作平台，進行大管棚預支護施工。為保證大管棚位置、方向準確，技術室對每一根管棚的方向及角度進行控制。鑽進後，鑽桿逐漸增長，因自重增加產生下垂，故施工時大管棚外插角比設計值提高一定數值。
（2）鑽孔採用地質鑽機，用異形接頭把鑽桿與鋼管連線起來，鋼管前端安裝鑽頭，不**鑽頭，鋼管隨鑽進隨接長，直到設計長度，大管棚端頭與鋼架焊接成整體，保證介面處的穩定。
（3）大管棚採用φ108mm、壁厚8mm的熱軋無縫鋼管加工而成，每節長度l＝6m，管棚長55m。
（4）鑽孔測斜採用特製精密水平陀螺儀檢測偏斜，採取隨測隨調整。
3）管棚內外注漿
管棚鋼筋籠安裝好後，配製水泥漿液，進行注漿。管棚鋼管在安裝前預先鑽成梅花形篩孔，形式如下圖。管棚注漿從管棚底孔兩側向拱頂順序壓注。
4）長管棚施工有關注意事項：
（1）孔口位置在開挖輪廓外邊緣，外插角不大於3°，鑽孔最大下沉量控制在30～50cm以內。
（2）管棚鋼管不侵入隧道開挖線內，相鄰的鋼管不相撞，也不相交。
（3）鑽孔過程中在開孔後2m處，孔深1/2處，終孔處三次進行斜度量測。如誤差超限及時改進鑽孔工藝進行糾偏，至終孔仍超限時，則封孔重鑽。
（4）鋼管與管箍絲扣擰緊上滿，使各管節連成一體，受力後保證不脫開。
（5）管棚鋼管安裝後進行注漿，注漿壓力為1.0～2.0mpa，並穩定15min，若注漿量超限，未達規定壓力，仍繼續注漿，並調整漿液，直至符合注漿質量標準，終止注漿，確保管棚與圍岩固結緊密，增強其整體性。
2、超前小導管施工工藝：
1）小導管製作
小導管採用φ42mm的熱軋無縫鋼管製成，沿杆體鑽孔，四周梅花型布置出漿孔，一端封閉並製成尖狀，以便順利插入已鑽好的導管孔內，鑽孔採用鑿岩機施做，當圍岩鬆軟時，用鎚擊直接打入。
2）鑽孔及小導管安設
用電鑽開孔，開孔直徑為42～60mm，並用吹管將砂石吹出。用帶衝擊的風鑽將小導管頂入孔中，也可直接用鎚擊插入鋼管。用塑膠泥（水玻璃拌合mc型超細水泥或r42.
5水泥即可）封堵導管周圍及孔口，工作面上的裂縫也同時封堵。
導管外露20cm，以便安裝注漿管路。
3）注漿施工
注漿採用注漿幫浦施做，注漿口最高壓力嚴格控制在0.8mpa以內，以防壓裂工作面。
控制進漿速度，一般每根導管雙液總進量控制在30l/min以內。
每根導管內注漿量由計算確定，若壓力上公升，流量減少，雖然注漿量未達到計算值，但孔口壓力已達到0.8mpa也應結束注漿。
注漿材料採用水泥漿，在施工中，根據地質情況現場試驗調整引數。
3、型鋼架制安施工工藝
鋼拱架在洞外按單元構件加工成型，洞內安裝在初噴砼（5厘公尺厚）和掛網之後進行，人工配合汽車吊或捲揚機進行，並與定位錨桿和繫筋焊牢。當監測發現變形過大過快時，先架設鋼拱架，後掛網甚至後初噴。鋼拱架間設縱向連線筋，環向間距1公尺，並以設計厚度噴砼填平。
鋼拱架架立時垂直於隧道中線，拱腳設架立鋼板或用鎖腳錨管固定在圍岩上，當鋼拱架和圍岩之間間隙過大時設定墊塊，噴砼充填密實。
現場製作加工：
鋼拱架按要求預先在洞外加工廠加工成型。
放樣按1：1大樣控制尺寸並根據工藝要求預留焊接收縮量及切割的加工餘量。型鋼鋼拱架採用冷彎法液壓彎拱機成型；鋼拱架採用胎模焊接。
要求尺寸準確，弧形圓順。鋼拱架成型後進行試拼。
鋼拱架架設工藝要求：
鋼拱架平面垂直於隧道中線，在縱斷面上傾斜度不大於20。
為保證鋼拱架位置安設準確，隧道開挖時在鋼拱架的各連線板處預留鋼拱架連線板凹槽。初噴混凝土時，在凹槽處打入砼墊塊，為架設鋼拱架留出連線板（或槽鋼）位置。
鋼拱架與初噴層之間有較大間隙砼墊塊回填並楔緊。
為增強鋼拱架的整體穩定性，鋼拱架間設φ25的縱向連桿。
為使鋼拱架準確定位，架設前預先打設定位系筋。當鋼拱架架設處有錨桿時盡量利用錨桿定位，與超前小導管尾部焊接在一起。
鋼拱架架立後盡快噴砼作業。
五、安全質量措施：
1、各工序施工嚴格按工序步驟進行，不得隨意冒進，若現場工序確需調整時，必須經過領導小組討論同意方可進行。
2、施工過程中技術跟班作業，加強對洞內及地表的監控量測，及時收集資料，做好資訊反饋，當出現異常時及時採取應急措施。
3、針對隧道防坍體處理時必須注意拱腳的排水，施工過程中下部若因水大而造成湧泥、湧水情況，停止坍塌體施工，先進行止水處理。
4、若開挖時坍塌體出現異常情況，及時疏散人員和轉移施工機械，同時準備道木、方木、鋼筋網片、型鋼等用以加固、支撐的材料。待塌方趨向穩定時，及時用網片、方木等封堵塌方孔洞，然後噴漿封閉塌方面，最後打導管注漿填充、加固塌方地層，待坍塌體表層穩定後方可再各前開挖。
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