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1、不良地质条件隧道施工技术论文 论文名称： 隧道塌方处理 姓 名: 专 业： 学 号： 指导教师： 2013年10月20日 隧道塌方处理1111（西昌学院 工程技术学院，四川 西昌 615000）摘要：通过张石高速涞源至涞水段太平梁和塔崖驿隧道发生的塌方案例，总结塌方处理方案，为隧道工程塌方处理提供借鉴经验。关键词：隧道；塌方；预防措施；处理Tunnel Collapse Treatment1111(Engineering &Technology School of Xichang College,Xichang 615000,China)Abstract: Zhang Shi Taiping
2、speed Laiyuan to laishui section beams and relay tower cliff tunnel collapse occurred case, summed landslides treatment program for the tunnel project to provide reference Collapse treatment experience.Keywords: Tunnel; landslides; preventive measures; processing1 引言隧道属于地下建筑物，其施工受地质状况和作业空间的约束较大，具有施工
3、难度大、安全性低及危险性高等特点。隧道在穿越不良地质地段时常会发生塌方现象，如何有效地预防隧道在施工过程中发生塌方，是保障隧道工程施工安全、工期，节省投资，提高效益的关键。2 隧道塌方的定义隧道工程在开挖进尺过程中遇到围岩出现断层、破碎带、溶洞、涌水、流砂等围岩结构变化，未采取预支护措施、施工不及时或施工质量差等原因，造成围岩失稳，形成滑塌，出现隧道塌方。3 隧道塌方的原因3.1 地质因素(1) 地壳在构造运动的作用下, 薄层岩体形成小褶曲, 错动发育地段, 隧道施工从此处通过, 常发生塌方。(2) 隧道穿过断层及其破碎带, 一经开挖, 潜在应力释放, 承压快, 围岩失稳而塌方。(3) 通过各
4、种堆积体时, 由于结构松散, 颗粒间无胶结或胶结差, 开挖后引起塌方。(4) 隧道穿过浅埋或隧道进出口附近, 围岩自稳能力差或受偏压影响, 开挖中引起坍塌。(5) 岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体, 在地下水的作用下, 软弱面的强度大大降低, 因而发生塌。3.2 施工方法和措施不当 (1) 地质勘察不准, 而施工人员经验又不丰富,在不良地段没有做好钻探工作,施工不认真引起塌方。(2) 施工方法选择不当或工序间安排不合理,各工序拉得较长, 一但暴露时间过久, 引起围岩松动、风化、招致塌方的发生。(3) 喷锚不及时或喷射混凝土质量、厚度不符合要求, 锚杆没有达到设计要求的数量及间距。锚杆的拉拔力不满
5、足设计要求。(4) 爆破作业不当, 用药量过多。(5) 处理危岩措施不当, 引起危岩坠落, 牵动岩层坍塌。从以上原因可以看出, 地质因素是坍塌产生的决定因素, 加强施工地质工作是避免和防止塌方事故的根本手段, 加强地质预报、不断总结经验, 就可以避免一些塌方的产生。4 隧道塌方的预防措施4.1 勘测设计过程中塌方预防措施(1) 认真做好地质勘察工作，较全面地掌握隧道所在区域的水文、地质资料。科学、准确的地质勘察资料不仅能帮助设计单位确定最优的隧道轴线走向，还能在隧道通过薄弱地质地段时，使施工单位提前做好充分的准备，选择合理的施工方法及支护措施预防塌方。(2) 合理设计隧道的断面形式及支护参数。
6、在设计过程中，设计单位选定安全、有效、经济的断面形式及支护参数，不仅可以控制工程投资，对预防塌方也具有重要的意义。4.2 施工过程中塌方预防措施(1) 进行必要的地质超前探测，对可能出现的异常地质情况进行预报和预测。在施工过程中，施工单位要根据开挖面揭露出来的围岩地质情况，对前方的地质情况进行必要的超前探测。(2) 加强日常监测与巡视制度的执行力度。在加强施工过程地质预测的同时，建立专业施工人员日常监测和巡视制度。由专业施工人员负责对隧道内围岩、支护、地下水变化等情况进行巡视、监测，重点观察塌方的先兆现象。(3) 制订不良地质地段的施工原则。(4) 针对围岩的实际情况，采取相应的施工方法。不良
7、地质地段围岩具有软弱、破碎、承载力低、稳定性差、变形量大及遇水容易崩解等特点。(5) 对不良围岩洞段加强支护。对不良围岩洞段采取的支护方法主要有锚喷、网喷、喷混凝土与钢支撑或格栅钢架组合支护。对于岩层裂隙有扩张趋势的大块岩体，当岩体结构组合或产状不利于围岩的稳定时，应采用锚喷支护；(6) 对于地下水较丰富的不良地质洞段，应结合“防塌先治水”的施工经验进行施工。地下水丰富的地段容易发生塌方，特别是在软弱破碎的围岩与丰富地下水结合的地段，经常发生塌方。该工程对地下水丰富地段采取的防坍塌措施如下： 施工过程中，在工作面内向不良地质地段的目标围岩打辐射孔并注浆，达到加固围岩、止水的双重作用。 对于少量
8、集中渗水、淋水地段，可钻设一定数量的排水孔，并埋设排水管，将渗、淋水集中到排水管内导出。 施工中如遇较大涌水，在流量和水压都较大时，暂不封闭主要涌水口，只采取疏排措施，待涌水减弱时，再进行进一步支护或固结封堵。5 隧道塌方处理方案5.1 小塌方处理方案(1) 观察塌方稳定后，对塌穴表面进行喷射C25混凝土，厚度10cm，进行封闭处理；(2) 以钢支撑强支护，钢支撑可以采用型号不低于16#的钢格栅或工字钢拱架，钢支撑间距不大于1米；(3) 钢支撑架立后，喷射C25号混凝土，先把钢支撑厚度范围内喷满，然后自钢支撑侧面向塌穴空洞内喷射同标号混凝土，直至喷满为止；(4) 此塌方处理完毕，向前进尺，短距
9、离内要遵循“短进尺、弱爆破”，减少对塌方体的扰动，避免二次塌方的出现。5.2 中塌方处理方案(1) 待塌方稳定后，对塌穴表面进行喷射C25混凝土，厚度10cm，以封闭加固；(2) 及时施作钢支撑，钢支撑可以采用型号不低于18#的工字钢拱架，钢支撑间距不大于0.75米；钢支撑架立完毕后，把钢支撑厚度范围内喷射C25混凝土；(3) 在初支内预埋混凝土注浆管，注浆管至少留2根以上，保证其中一根注浆管顶部伸至塌穴空洞上部，注浆管底部与钢拱架焊接；(4) 使用混凝土输送泵经预埋注浆管向塌穴空洞内注C25混凝土，应分层进行，分层厚度控制在米左右，待下一层混凝土形成一定强度后方可浇筑上一层混凝土，以底层混凝
10、土作为承载体，支撑上部荷载。分层浇筑，直至混凝土注不进为止，此时塌穴空洞基本注满。5.3 大塌方处理方案5.3.1塔崖驿隧道右幅塌方5.3.1.1 塌方概述塔崖驿隧道右洞按照级围岩上台阶开挖施工至距洞口316米处（桩号），钻爆法施工爆破后，掌子面前方米（）范围拱部及左侧边墙部位出现塌方，塌方高度达20多米，塌方量约30003，塌方为岩层节理交汇处出现滑层所造成，塌方岩石呈红色，岩石表面风化、有夹杂物。塌穴内出现较大的空洞，且不间断向下坍塌，且石块粒径较大，人员在下方施工没有安全保证。5.3.1.2 塌方处理方案(1) 封闭塌方表面。用C25喷射混凝土对掌子面及塌穴表面进行喷射混凝土，封闭加固。
11、喷射混凝土厚度控制19cm 以上，对塌穴内喷射混凝土可以采用挖掘机斗捆绑喷锚管或喷锚管绑于钢管人工高举等方法进行喷射混凝土。(2)加固后方。自塌方起点位置（）向后方加固3米，加固采用立设18工字钢拱架，立设7榀，间距50cm。锁脚锚杆采用505mm注浆小导管，长度4米，每榀工字钢拱架每侧至少4根。设置系统锚杆，系统锚杆采用22砂浆锚杆，L3.5米，纵、环向间距0.51，梅花型布置。工字钢拱架之间连接筋采用22mm，环向间距1。钢筋网采用8mm，网格尺寸2020cm。喷射砼采用C25号喷射砼，厚度22cm。(3)塌方段处理。第一步：自塌方起点（）后退1米处开始向前施作超前大管棚，大管棚设置在拱部
12、1200范围，管棚长度L13，大管棚采用108、壁厚6mm的无缝钢管，尾端与附近的18工字钢拱架进行焊接，前端伸入塌方终点岩石前方至少2米，环向间距40cm。大管棚入岩段设置溢浆孔，塌方悬空段不设溢浆孔，前端设置止浆阀，注1:1水泥浆，保证管内注浆饱满。第二步：大管棚施工完毕后，在下方立设120b工字钢拱架，间距50cm，锁脚锚杆采用505mm注浆小导管，长度4米，每榀工字钢拱架每侧4根；工字钢拱架上下设双层钢筋网，钢筋网采用8mm，网格尺寸2020cm；C25喷射混凝土，喷层厚度26cm。在初支封闭前在拱部间隔预留注浆管4个，注浆管伸入空洞长度分别为3、4.8、6、9米，底部外露0.5米，管
13、径为15cm（此管径与混凝土输送泵管相适应），以备后续注浆。第三步：待钢拱架加固至塌方终点（）后对塌方段空洞进行注浆，注浆使用C25混凝土，采用H型混凝土输送泵通过预留注浆管向塌穴空洞内注混凝土。初次注混凝土要连续进行，确保混凝土形成闭合拱，闭合拱厚度不少于0.5。但混凝土灌注速度又不宜过快，防止侧压力挤垮拱架。5.3.2 太平梁隧道左幅塌方5.3.2.1 太平梁隧道左幅塌方简介太平梁隧道发生塌方位置为左幅距洞口528米处（LK61408LK61415），此塌方为断层破碎带形成水囊，爆破扰动后滑塌，大量涌水，泥石流大量涌出。塌方范围较大，局部形成空洞，采取了预注浆固结，然后进行强支护的方案进行
14、了处理。5.3.2.2 处理方案第一步：搭设简易脚手架至塌方口，满足打锚杆及注浆要求，后开始对塌渣表面进行喷射混凝土加以固结。然后对塌穴口封闭，封闭采用钢管及钢筋作骨架喷射混凝土封闭。在封闭前预留注浆管，注浆管伸入塌穴空洞内，外漏端头，用于接管泵送混凝土。第二步：对局部空洞采用型混凝土输送泵向塌穴内泵送C25混凝土，泵送混凝土要分层进行，每次宜控制在米左右，层层之间要有一定的停顿时间，保证下层混凝土形成一定强度后才进行上层混凝土浇筑。对其它未出现塌穴空洞或混凝土难以注入处，经潜孔钻成孔，通过所钻注浆孔向孔内采用混凝土输送泵泵送M20水泥砂浆。第一阶段采用注砂浆和混凝土固结3米厚，然后开始工字钢
15、拱架加固。第三步：混凝土及砂浆形成一定强度后，开始对拱部范围出渣，高度根据现场踏渣稳定情况而定。然后支立钢拱架，先支立拱部钢拱架。钢拱架锁脚锚杆采用505小导管，长度米，每侧不少于8根；及时对下部剩余渣体出渣，然后把上部工字钢向下顺接，形成闭合。第四步：按上述步骤施工至塌方终点（）后，为保证塌方的整体稳定性，向前继续按照“ 级深埋”参数加固过渡10米。第五步：塌方加固处理完毕后，对塌方段采用潜孔钻斜向上钻孔个，长度伸入塌穴米，对塌穴进行补充注浆，注浆采用:水泥浆，保证拱顶上方米塌穴范围内密实、无空洞。6 总结(1) 隧道塌方将会给施工带来很大困难和经济损失, 因此需在施工前考虑各种因素, 采取
16、必要的预防措施。(2) 严格规范施工, 采取/短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测0的施工方法, 制定出切实可行的施工方案和安全防护措施。(3) 塌方一旦出现应马上处理, 分析情况, 找到原因后应对未塌方段进行加固处理, 防止继续发展。(4)塌方洞穴较大及时采用型钢拱架强支护,注水泥浆进行背后压浆使衬砌背后与围岩密实。参考文献1 陈晓东 隧洞工程施工塌方预防及处理J 人民珠江，2004（2）：37-39.2 马来秋 隧道塌方的预防EB/OL （2004-01-07）2010-11-303 翁国勇 格栅支护在引水隧洞不良地质段开挖中的应用J云南水力发电，2006，22（5）：49-52.4关宝树.隧道工程施工要点集M.北京：人民交通出版社，2003.1.5杨正保.隧道掘进超前支护技术研究D.武汉：武汉大学，2005.6杨长顺.高地温隧道综合施工技术研究J.铁道建筑技术,2010,1947 徐永福, 孙钧. 隧道盾构掘进施工对周围土体的影响J. 地下工程与隧道, 1999(2): 913.
