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      淺說隧道垮塌的分析與整治方法

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      淺說隧道垮塌的分析與整治方法

      1坍塌經過

      2013年4月9日00:10分,掌子面出完渣后,施工人員發現拱頂處掉渣掉塊,立即組織人員及設備撤出掌子面,約10分鐘后拱頂產生大面積坍塌,超前小導管被拉出巖面,坍塌深度約5m。坍塌體為土夾石松散堆積體,夾雜大塊孤石。K38+652~K38+650立好的2m(4榀)鋼拱架被大塊孤石沖擊變形。

      2地質描述

      原設計隧道埋深18~20m,圍巖為第四系塊石、碎石夾少量土層,機構較松散,地表坡角30°~40°,圍巖穩定性差。該段成硐條件差,易產生塌頂。根據坍塌后現場塌落體分析為土夾石松散堆積體,夾雜大塊孤石,有軟弱夾層和滑移面,與設計不符。

      3坍塌原因分析

      隧道掌子面位于淺埋、土夾石松散堆積體內,且有大塊孤石,有夾層和滑移面,坍塌處圍巖松散,粘結力和自穩能力極差,拱部松散的土石全部滑坍造成坍塌,也使后方施工完畢的初期支護遭到破壞。

      4坍塌處理方案

      復噴混凝土5cm,以抑制圍巖變位。K38+650~+660未坍塌段的處理,未坍塌段10m范圍內沿徑向全斷面打設內徑φ42小導管(壁厚4mm),對圍巖進行壓漿處理,讓松散圍巖粘結成整體,增加環向圍巖拱形穩定性,防止在清除塌方體時因側壓力導致該段初期支護失穩再次發生塌方。要求導管長度4m,間距1(縱)×1m(環)。注漿固結完畢后,對K38+652~K38+650被大塊孤石沖擊變形立好的2m(4榀)鋼拱架進行拆除換拱,并按設計要求打設鎖腳錨桿和初期支護系統錨桿。對掌子面坍塌下來的松散堆積體采用φ42小導管進行注漿固結,使上臺階形成核心土,保證掌子面的穩定。K38+650~K38+640坍塌段處理。從未坍塌段K38+650處向坍塌段K38+650~K38+640打設雙排φ42超前小導管,布設范圍:拱部180°,小導管長度4.5m,搭接長度不小于2m,并注漿。采用人工風鎬環向開挖預留核心土法施工。環向開挖時,要邊清渣邊噴射砼封閉,防止虛渣滲漏造成小的坍塌。架立I18鋼拱架(每循環進尺不大于50cm,開挖面盡量小,能支立鋼拱架即可),鋼拱架拱腳處各打設4根φ42鎖腳錨管,長度4m,并注水灰比1:1水泥漿。鋼拱架縱向連接采用φ22鋼筋,環向間距1m,與鋼拱架焊接。采用Φ8單層鋼筋網片,網格間距20×20cm。打設系統砂漿錨桿,長度6m,縱距0.5m,環距0.8m,每根系統砂漿錨桿要求與鋼拱架焊接牢固。在通過坍塌段過程中,在K38+650~K38+640拱頂處埋設3根φ150mm鋼管,深入坍塌空腔內部。在K38+650~K38+640坍塌段拱頂埋設8根φ50注漿管,深入坍塌空腔內部。通過坍塌段后,埋設φ150mm鋼管對塌方空腔內壓入C25砼封閉缺口,空腔內壓入的砼厚度約為1.5~2m,砼在空腔內自流找平,形成整體保護層。壓入的砼達到終凝時間12小時后,通過埋設的φ50注漿管對塌方空腔進行注漿填充、固結處理。

      5施工質量控制措施及預防措施

      每次開挖進尺能支立1榀鋼拱架即可。出現小的坍塌后,及時對裸露巖面噴射C20砼進行封閉。加強監控量測。隧道埋深18~20m,在處理坍塌期間,每1次/2小時的頻率觀測地表沉降。隧道內洞頂沉降觀測點及收斂點在塌方地段加密,每1次/2小時的頻率觀測洞頂沉降和收斂。洞內監控量測及地表觀測如有異常,值班人員鳴哨,洞內施工人員迅速撤離。施工時,應設專人負責統一指揮,施工現場嚴禁閑雜人員隨便出入,洞內施工時必須設專職安全員加強觀察,一旦出現險情立即組織人員撤離;加強施工作業面照明設施,避免因燈光較暗,造成安全隱患;在施工作業中,隨時注意頭頂是否有不穩定碎石,如有發現應及時處理,避免發生掉塊砸傷施工人員的情況發生;在進行注漿作業時,要有專人負責,隨時監控注漿壓力和注漿量,同時設專人觀察四周變形情況,并根據量測數據隨時調整注漿壓力,防止因注漿壓力過大,造成變形加劇,造成危險;嚴格控制鋼拱架支護尺寸,嚴格按照圖紙進行施工;鋼架接頭處是受力的薄弱環節,做好鋼架聯接及鎖腳錨管(桿)的施做;本段圍巖結構松散破碎,應按照圖紙及規范要求,初支應及早封閉成環,盡快施做仰拱及二襯,以確保施工人員、機械安全。

      6結語

      等坍塌處基本穩定后,對坍塌空腔進行噴射砼封閉;然后對未坍塌段進行加固;對坍塌空腔內壓入砼。最后再按照管超前,人工風鎬環向預留核心土法開挖,短進尺,強支護,勤量測的原則通過坍塌段。為以后公路隧道坍塌處理提供了經驗。

      作者:李榮軍單位:中鐵一局集團第二工程有限公司

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