隧道找大包老板_大包梁隧道塌方处理探讨
时间：2019-05-17 03:24:09 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文介绍了大包梁隧道YK232+147～YK232+147地段塌方形成的原因以及整治塌方的相关技术措施，对类似隧道工程塌方处理有借鉴价值。 关键字：隧道，坍方，处理 ， 探讨
Abstract: this paper introduces the beam YK232 + 147 big tunnel YK232 ~ + 147 section of the formation of the landslide and collapse of relevant technology measures of similar tunnel project has reference value landslide treatment.
Key word: tunnel, soil slip, processing, is discussed
中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
大包梁隧道是在建的十堰至天水高速公路汉中段一座分离式隧道，长1312m，最大埋深213m，隧址位于构造剥蚀侵蚀低山地貌区，多呈条状山脊，鸡爪地形，脊沟发育，线路穿过南北向条带状山，沿线海拔高程为580～800m，地势起伏较大，山坡坡度较陡，多为32～36°，进口位于山体脊沟两侧，沟与线路方向小角度斜交，左线进口靠近沟底，右线进口靠近沟后缘。隧址区岩性为变质安山玄武岩，变余交织结构为主，块状构造，表层大部分覆盖薄层角砾土、碎石土，厚度5～10m，覆盖层下伏基岩为强风化变质安山玄武岩，洞身强风化层厚度较大。
二、塌方情况
大包梁右洞起讫里程桩号为YK232+080～YK233+392，明洞长12m，进洞为采用超前注浆小导管和I20钢拱架支护，上下导坑法进洞。塌方段施工里程为YK232+147，采用超前中空注浆锚杆和∮25钢筋格栅拱架支护，上下导坑法进洞。开挖至YK232+147处时掌子面在出完渣后拱部出现局部掉块并迅速演变为小塌方，进而形成较大规模的塌方。分析认为：由于基岩裂隙水发育，围岩过于松散，四周围岩无足够自持能力，不能形成自然拱圈，围岩为碎石土与孤石混杂，超前锚杆无足够刚度将其固定，由于松散土石混杂，注浆后的固结圈也不能将其与坍塌体形成有效的整体，掉快迅速演变为小塌方，进而发展成为较大规模的塌方。
根据前苏联学者M•M普洛托雅克诺夫（简称普氏）以松散理论为基础，认为在松散介质中开挖隧道后，隧道上方将形成抛物线的平衡拱，平衡拱高度h为：
h= b /fm(m)
式中：b 平衡拱的半跨度（m），fm 岩石坚固性系数。
土层：fm=tgφ ；岩石：fm=R/10 。
其中：φ 土的摩擦角；
R 岩石的抗压极限强度(MPa)，取值应考虑岩石天然层理、裂隙及节理的影响。
在隧道侧壁稳定时，即拱部没有塌方时，平衡拱宽度就是开挖宽度，即b=bt图1平衡拱宽度示意图
（图1）
当侧壁不稳定时，平衡拱宽度为：b=bt+Ht•tg（45°-φ/2）（图2）示意图
式中：Ht 隧道净高（m）； bt 隧道净宽之半（m）。
（图2）
通过松散理论计算后得出平衡拱高度（即塌方高度）为10.8m，塌方方量大约为200m3，进深为3m，塌穴高度为6m左右。示意图如图1所示。
三、处置措施
对塌方情况进行分析后认为首先要封闭塌方掌子面，使塌方体逐渐趋于稳定，然后对塌方体采用小导管注水泥浆进行固结，保证塌方体通过注浆形成稳定的固结圈后清渣，为了保证施工安全出渣长度每循环确定为0.5m，预留核心土防止塌方体滑移，通过塌方段后清除全部石渣。具体施作按照下列步骤：
1、喷射C20混凝土封闭塌方掌子面，喷层厚度20cm；
2、在塌方段左拱肩部位先采用小导管进行注浆，加固松散塌方岩体。小导管倾斜角度15~30°，长度6m，环向间距0.4m。注浆材料采用水泥浆，注浆时逐管注浆。
单孔注浆量按式（1）计算：
q=kπR2Lna(1)
式中：q为单孔注浆量（m3）；k为浆液损失系数；R为浆液扩散半径（m）；L为注浆孔深度（m）；n为底层孔隙率（%）；a为浆液有效填充率（%），采用下列经验值：粘土层（20～40)%,砂土层(40～60)%,砂砾层60%左右。
注浆浆液总量按式（2）计算；
q=kVna（2）
式中：q为总注浆量（m3）；V为被加固土体体积（m3）；
3、加固塌方影响初期支护段，施作φ25注浆锚杆，锚杆环向间距1m、纵向间距0.5m，锚杆长度4.0m。
4、分台阶开挖，钢支撑采用I18工字钢支护，间距0.5m，锁脚锚杆采用φ42注浆小导管，小导管长度3m；
5、在塌方段地表以外5~8m处设置截、排水沟，并顺山坡冲沟做排水沟。洞内采用花管引水，防止地下水扩散，避免破坏围岩原岩结构。
对坍方掌子面进行封闭有效的防止塌方的继续扩散，使坍方体逐渐稳定，注浆后的松散体固结圈与小导管有效的共同承担上部土压，预留核心土同时也有效的防止塌体滑移，清除石渣后及时初喷和施作初期支护拱架和系统锚杆，固结圈和初支钢支撑共同作用达到预期效果。如此依次循环，直至塌方段处理完成没有出现二次塌方和掌子面滑移现象，且无安全事故发生。
四、施工注意事项
1、施工时要时刻观察掌子面情况，防止以外情况发生。
2、注浆完成后进行注浆效果检查，每个循环不少于3个，重点检查塌方一侧的注浆效果，发现注浆不充分，应进行第二次补浆。
3、在地表设置警示标志，禁止非施工人员进入。
五、结语
通过大包梁道塌方的处理得到以下体会：不但自然因素引起隧道塌方，而且人为因素也引起隧道塌方，地质勘测、施工工序与治理对隧道塌方起决定性作用。处理塌方必须分秒必争适时地投入抢险战斗。塌方事故发生后，应等迅速到塌方点，具体勘察塌穴高度、宽度、纵向长度及塌穴稳定情况；研究工程地质、水文地质、洞顶水的流向和涌水特点、范围；检查塌方对初期支护的损坏情况和影响区域；分析塌方的主要原因和塌方可能继续发展的趋势等。在把握现场情况的基础上，认真研究处理塌方的对策。塌方处理方案至关重要，直接影响塌方体四周洞室的稳定性、人员生命安全以及国家的财产，所以应该认真制定处理坍方的步骤、方法及预防坍方的施工措施。建立抢险机构，现场下达抢险口头指令，明确任务和要求。这样施工队既能正确理解领导意图，又能明了关键部位的所在和处治措施，使施工安全得以保证。前方封堵，后方加固，对塌方区形成合围，是防止塌方恶化的有效方法。隧道塌方后，不要轻易去清除塌方渣体，应先待塌方体相对稳定后，对塌方体表面进行喷混凝土封闭，防止塌方体滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范围扩大，最后向塌方体注浆加固为后序开挖做好预备。
通过这次塌方处理，深刻的认识到新奥法施工的理念：
（1）加强地质超前预报，做好隧道监控量测，掌握前方围岩状况、后方支护效果，为施工和提前预防做好充分准备，另外施工时要严格按照设计图纸进行，严格检查施作效果及尺寸是否符合设计要求。
（2）在软弱围岩含水地段开挖施工中，应严格遵循“短进尺、弱爆破、紧支护、勤量测”的指导方针。实践证明，紧支护并及时初喷3 cm厚砼的施工工序至关重要，因为软弱围岩中几个小石块的松动，就会造成更大范围的松动，且隧道开挖后围岩暴露过久极易产生风化作用而降低其稳定性。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
