隧道施工坍塌方處理措施

2023-02-11 10:48:02 字數 3870 閱讀 5542

馬鹿箐隧道坍塌施工預案

一、工程概述

新建鐵路宜昌至萬州線是沿江鐵路通道的重要組成部分,東起鴉宜鐵路花艷站(含),西止達萬鐵路萬州站(含)。沿途經賀家坪、榔坪、野三關、高坪、建始、恩施、利川、重慶五橋至萬州車站。宜萬鐵路基本成東西走向,位於鄂西長江與清江分水嶺的低山和中高山的半坡地區,地形極其困難,地質極其複雜,岩溶、順層、滑坡、斷層破碎帶和崩塌等主要不良地質現象廣泛。

馬鹿箐隧道全長7879m,進口位於屯堡長陽溝,出口位於箐口道灣。隧道地處北**帶溫濕季風氣候區,溫和多雨。年平均氣溫12.8℃,多年平均降雨量1280.1mm。

二、工程地質

隧道區內主要岩溶地貌類形為丘(峰)叢窪地、溶蝕—侵蝕峰叢峽谷、峰叢窪地、溶蝕窪地、溶丘(槽谷)谷地等。地表岩溶形態除了有峰叢、窪地、溶丘外,普遍的有岩溶溝(谷)、岩溶槽谷、岩溶溝(峽)谷、石芽、盲谷、坡立谷等。地下岩溶形態主要有地下河、溶洞、漏斗、落水洞、岩溶管道、溶縫、地下廊道等。

岩溶發育具有如下規律:岩溶發育自淺到深,其強度逐漸減弱;岩層產狀平緩時,碳酸鹽岩層間所夾透水層段,其上部含水層岩溶化較強,往往形成強富水段;下部岩溶發育較弱。

三、施工組織

為了確保隧道順利通過岩溶地段,我部根據施工要求,特成立「馬鹿箐隧道通過岩溶地段施工領導小組」進行施工管理、現場協調和指揮。

施工預案小組名單:

組長:向東

副組長: 張巨集明文易王力

成員: 劉世標宋雙福尹道林阮金生李俊韓軍張亞平林恩中葉高成遊雲

四、隧道坍塌預防措施

(一)、發生的坍塌的原因

1、地質因素

(1)隧道穿過斷層及破碎帶,一經開挖,潛在應力釋放,承壓快、圍岩失穩而坍塌;

(2)當通過各種堆積體時,由於結構鬆散,顆粒間無膠結或膠結差,開挖後引起坍塌;

(3)在擠壓破碎帶,岩脈穿插帶、節理密集帶等碎裂結構地層中,岩塊間互相擠壓鉗制,一經開挖則失穩,常見圍岩掉塊、坍落。在軟弱結構面發育的情況下,或泥質充填物過多,均易產生較大的坍塌;

(4)在構造運動的作用下,薄層岩體形成的小褶曲、錯動發育地段,施工中常常發生坍塌;

(5)岩層軟硬相間,或有軟弱夾層的岩體,在地下水的作用下,軟弱面強度大大降低,因而發生坍塌;

(6)地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用加劇岩體的失穩和坍塌。

2、施工方法和措施不當

(1)施工方法選擇不當或工序間距安排不合理。各工序間距時間拉的較長,地層暴露時間過久,引起圍岩鬆動、風化、招致坍塌的發生;

(2)噴錨不及時,或混凝土質量、厚度不符合要求;

(3)採用鋼支撐時,支撐架設質量欠佳,支撐與圍岩不密貼,兩者間的空隙填塞不密實,或聯結不夠牢固,不能滿足圍岩壓力所需的強度要求;

(4)有時抽換支撐不當,或當支撐已經出現受力過大的現象而未及時加固;

(5)爆破作業不當,用藥量過多;

(6)處理危石措施不當,引起危石墜落,牽動岩層坍塌。

(二)坍塌徵兆

(1)量測資訊所反應的圍岩變形速度或數值超過允許值;

(2)噴射混凝土產生縱橫向的裂紋或龜裂;

(3)在坑底或坑壁發現不斷掉下土塊、小石塊;

(4)岩層層理、節理縫或裂隙變大、張開;

(5)鋼拱架(格柵)發生變形或扭曲,連線鋼板脫焊、拉裂,鋼拱架(格柵)發生「噼啪」的拉裂聲;

(6)坑道內滲水、滴水突然加劇或變渾。

(三)預防坍塌方施工措施

要預防隧道施工坍塌,首先做好地質預報,選擇相應的安全合理的施工方法和措施。在施工中注意掌握下述要點:

1、先排水

在施工前和施工中均應採取相應的防排水措施,盡可能的將坑外之水截於坑道之外。

2、短開挖

各部開挖工序間的距離要盡量縮短,以減少圍岩暴露時間。

3、弱爆破

在爆破時,要用淺眼、密眼,並嚴格控制用藥量或用微差毫秒爆破。

4、強支撐

針對地壓情況,確保支護結構有足夠的強度。

5、快襯砌

襯砌工作需緊跟開挖工作面進行,力求襯砌盡快成環。

6、勤檢查、勤量測

對圍岩發現有變形或異狀,要立即採取有效措施及時處理隱患。

五、隧道坍塌處理措施

(一)一般處理坍塌步驟及方法

1、防止坍塌擴大範圍

坍方發生後,首先應防止坍方繼續擴大:

(1)在坍方範圍頂部、側壁上的危石及大裂縫,應先行清除或錨固;

(2)對坍方範圍前後原有的支護進行加固,以防止坍方擴大;

(3)在坍方範圍內架設支撐或噴射混凝土,必要時加設錨桿;

(4)加快襯砌。對坍方兩端應盡快做好區域性襯砌,以保證坍方不再擴大。

2、處理坍塌措施

(1)如坍塌體積較小,且坍塌範圍內進行了噴錨,或已架設好較為牢固的構件支撐,可由兩端或一端先上後下的逐漸清除坍渣,隨挖隨噴射混凝土,隨架設臨時支撐支頂;

(2)如坍塌體積較大,或地表已經下沉,或因坍塌體堵塞,無法進入坍方範圍進行支護時,則可注漿加固坍體,然後用「穿」的辦法在坍體內進行開挖、襯砌;

(3)處理坍塌的同時,應加強排水,即「治坍先治水」。

(二)、處理坍塌方常用支護形式

1、噴錨處理

採用噴錨處理較大型坍方,較之採用架設支撐,更加安全快速,且省工省料。

(1)由外向內、由上而下,逐段隨清坍渣隨向岩壁先噴射一薄層砂漿,然後再噴射混凝土。混凝土宜分層厚5cm左右;

(2)噴射1~2層混凝土後,可隨即加設錨桿在噴射混凝土上;

(3)坍渣清除後,隨即做好襯砌。

2、構件支撐處理

(1)在坍體不太高、坍穴略呈錐形、坍壁不太鬆散的情況下,使用人字架支撐(圖1)。

(2)當坍體較高,但坍體兩側壁形狀比較整齊,且側向不大時,可按垂直於隧道中線的方向架設橫向排架。現將坍體頂的石渣扒平,鋪上橫樑,再在其上架設排架。排架間距根據坍穴圍岩情況而定,一般為1~2m左右。

須注意在排架間用剪刀撐撐穩,下部橫樑要隨坍渣的清除隨時倒換撐穩(圖2)。

(3)當坍塌方較大,且圍岩壓力也較大時,宜在坍方範圍內全部用縱向棚架支撐。現將坍渣頂部適當扒平,沿隧道中線方向平行設定縱地梁數根(地梁下預鋪橫樑),於縱地梁上按照導坑支撐的形式以1m左右的間距架設箱形棚架。以後逐層向上架設至坍方頂部,用填塞木塞緊。

隨著坍渣的清除,加設立柱,並以縱撐撐好(圖3)。

(4)當坍塌方直至地表而深度不大時(小於10m),可設定井箍。由地面向下逐步清除坍渣,隨即架設箍架支撐。箍架的形式可為多邊形、矩形或方形,視坍穴的形狀而定,架距不大於1m。

當坍方較深時,則可先將井口至坍渣頂面一段箍好,不進行清理坍渣,而在洞內採用穿過坍方的施工方法。

如坍井較大,宜採用噴錨支護井壁的方法。

(5)當坍塌穴成斜孔時,處理方法根據斜度而定,傾角小於等於30度,可按斜井的施工方法進行出渣及支撐;傾角大於35度時,運用井箍支撐及由上而下地清渣。

(三)襯砌措施與回填方法

1、襯砌施工

(1)隨著坍渣的逐漸清除,襯砌逐段推時,快速成環。最好由坍體的兩端對向施工,隨即回填密實。在坍穴最高處或兩端襯砌接頭處應預留回填及進出料孔。

(2)如坍塌範圍的圍岩不夠穩定,在處理坍塌方中有繼續坍塌的可能時,可在坍方範圍內選擇適當的位置做坍體護拱,以掩護施工操作。護拱上應以碎石鋪填2m厚左右作為緩衝層(圖4)。

(3)如坍體未進行預先注漿加固,而採用「穿過」的施工法時,拱角處的襯砌圬工應加寬灌抵開挖輪廓壁(開挖輪廓不過大時),以便保證拱腳穩固。

2、坍塌回填

(1)坍塌清除坍渣後,則拱背應先以漿砌片石回填2~3m厚,其上再用幹砌片石回填,回填高度應盡量填滿坍塌範圍,坍體內木支撐應盡量拆除;

(2)在坍塌體的護拱與拱圈間應全部回填密實,坍體護拱以上回填厚度可根據具體情況而定,但不應小於2m;

(3)如坍塌範圍高大,在坍塌穴内進行回填操作不便時,可選擇適當位置另行開鑿專供回填用的坑道;

(4)如坍塌方直達地表,除按規定做好拱部回填外,另用一般土回填夯實至距地表1~2m,再用粘土回填至略高於地表並向四周傾斜,周圍做好排水溝。

中鐵十一局集團四公司宜萬專案部

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