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浅谈隧道塌方治理施工方案

2011/12/15 阅读:

锚固桩加固:为治理滑坡,确保隧道结构及以后运营安全,在DK84+920~DK85+110段线路左侧隧道边墙外设C30钢筋混凝土锚固桩,桩间距5m,桩截面2.25m×2.5m,桩长22m~24m,共设38根。5隧道结构:DK84+942~DK85+008未施工地段设Ф108超前大管棚预支护,每环35m,共2环,初期支护采用0.5m/榀全环I20钢架加强支护,网喷C25混凝土,二次衬砌采用C35钢筋混凝土,衬砌厚度为60cm,仰拱填充采用C30混凝土。

关键词:隧道塌方,处理方案,锚固桩,袖法管,管棚

一、塌方概况

石院子隧道为宜(湖北宜昌)万(重庆万州)铁路长阳县境内的工程,设计为双线隧道,进口里程DK84+920,出口里程DK85+516,全长596m,隧道纵坡为14.8‰单面下坡。该隧道地处中山缓坡、单斜山坡,横向自然山坡15~30°。山坡南北向冲沟发育,局部切割致基岩,沟内块石堆积。单斜山坡坡脚为318国道,隧道距坡脚高差约150m。石院子隧道南侧依山,北侧下临正在施工的沪蓉高速公路,铁路与公路中线相距约62~103m,路肩高差16.22~14.18m,线路近平行穿行于长阳背斜北西翼山前单斜缓坡地段,岩层产状355∠52°,岩层走向与洞轴基本平行,倾向右侧,岩体顺层。山坡表层为Q4dl+pl粉质黏土,褐黄色,硬塑,厚8~26m。下伏S11页岩:上部为强风化,灰黑色,节理、裂隙发育,多呈碎块状,厚2.4~9.0m;下部为弱风化,节理、裂隙发育。山坡土壤孔隙水及基岩裂隙水较发育。

该隧道施工至2007年7月20日上午10:00左右,DK84+970~DK85+000段初期支护变形开裂,拱顶局部开始掉块,11:00左右,DK84+965~DK85+008段(已开挖,未衬砌)发生整体坍塌,塌方体埋塞洞身至DK85+017附近。坍塌前,隧道施工里程为:上断面掌子面里程为DK84+965,下断面里程DK84+990,仰拱施工里程DK84+998,二衬里程DK85+008。因隧道坍塌前有明显征兆,现场施工负责人及时将作业人员撤离现场,无人员伤亡。

坍方后,地表产生1~3m深的陷坑,线路左侧50m范围地表出现大量宽张裂缝,走向基本平行线路,裂缝宽0.5~2m,深1~4m,延伸最长的约有40m;二次衬砌DK85+021~075段出现2~8mm的裂缝和6cm的错台。

二、塌方后的处理方案

隧道坍塌以后,立即向上级领导报告坍塌情况,坍塌事故引起上级领导的高度重视,立即组织设计、监理和施工单位开现场办公会,制定坍塌后的处理方案,结合现场实际情况,我单位对坍塌段地表及隧道内采取了以下措施:

1、在坍塌段地表引起的裂缝外5.0m挖了临时截水沟,并用粘土夯填坡面上的裂缝,防止下雨后雨水从裂缝中流下去,引起更大的坍塌。

2、用粘土回填地表的塌陷坑,回填至与坡面平顺后采用彩条布覆盖塌陷坑,防止雨水冲涮塌方体。

3、在坍塌段地表塌方影响范围外设置安全警戒线和警示牌。

4、在隧道内塌方堆积体前缘采用2.0m宽的砂袋堆码封堵,施作了1.0m厚的C20混凝土封堵墙,同时对洞内塌方堆积体其余外露部分采用喷混凝土封闭。

5、对隧道内受坍塌影响较大的DK85+017~+071段二次衬砌进行处理,主要是用工字钢和方木搭设扇形支撑架。

6、对隧道内仰拱和二次衬砌混凝土表面上的裂缝贴砂浆饼观测,并对受坍塌影响较大的段落进行监控量测;在地表布设了监控量测网,对山体的稳定情况进行监测。

三、塌方处理施工方案

石院子隧道坍塌后,建设指挥部多次组织设计、监理和施工单位进行现场踏勘,设计单位进行了大量的补勘工作,建设指挥部和设计单位又分别组织专家现场踏勘和多次论证,基本确定了该段滑坡综合整治措施。

(一)处理方案

1锚固桩加固:为治理滑坡,确保隧道结构及以后运营安全,在DK84+920~DK85+110段线路左侧隧道边墙外设C30钢筋混凝土锚固桩,桩间距5m,桩截面2.25m×2.5m,桩长22m~24m,共设38根。

2考虑到隧道进口段埋深较浅,且线路两侧均已设计锚固桩加固,为节省投资,DK84+920~+942段由隧道改为路基通过。

3地表注浆加固:为保证坍体施工安全,对DK84+940~DK85+020段地表采用袖阀管注浆加固,以改善坍体及围岩物理力学性能。

4洞内径向注浆:DK85+020~+098衬砌拆换段洞内采用全断面5m径向注浆加固。

5隧道结构:DK84+942~DK85+008未施工地段设Ф108超前大管棚预支护,每环35m,共2环,初期支护采用0.5m/榀全环I20钢架加强支护,网喷C25混凝土,二次衬砌采用C35钢筋混凝土,衬砌厚度为60cm,仰拱填充采用C30混凝土。

(二)施工工序、方法及施工注意事项

1施工方法

该段隧道施工采用短台阶法,并预留核心土。施工中应及时施作支护结构,并应尽快封闭成环。

施工中应根据监控量测情况及时调整支护措施,必要时增设临时仰拱,以确保施工安全。

2施工注意事项

超前长管棚施工时,钻孔应精确定位,严防管棚侵限。

施工应严格遵循“严注浆、管超前、短开挖、强支护、快封闭、勤量测、速反馈”的施工原则进行施工,确保施工安全。

(三)主要工程项目施工工艺和方法

1地表锚固桩施工工艺

场地平整→测量放样→锁口护壁施工→桩身开挖(分节开挖)→施作护壁(开挖一节施作一节)→桩孔检测→基底清理→安装钢筋→浇筑桩身混凝土→桩基检测

2地表袖阀管注浆施工工艺

为保证坍塌体施工安全及降低二次衬砌拆换风险,在暗洞开挖前,首先对DK84+940~DK85+020段采用袖阀管进行地表注浆加固,以改善坍体及围岩物理力学性能。DK84+940~+950注浆加固范围为隧道左边墙外5m至右边墙外5m,DK84+950~DK85+008段注浆加固范围为隧道左边墙外10m至右边墙外10m,加固深度至隧底以下2m;DK85+008~+020段注浆加固范围为隧道左侧边墙外10m至右边墙外5m,隧道范围内加固深度至隧道拱顶以上5m。

3长管棚施工工艺

长管棚采用热轧无缝钢花管,外径108mm,壁厚8mm。每节钢管两端均预加工成锯齿,以便连接接头钢管。洞口处设置导向墙,导向墙采用C20混凝土,截面尺寸为1.5m×1m。为保证长管棚施工精度,导向墙内设置φ140mm壁厚5mm的导向钢管,长1m。为了提高导管的刚度,在钢管及钢花管内设置钢筋笼,钢筋笼由4根主筋和固定环组成,主筋直径为Φ16,固定环采用短管节,节长3~5cm,将其与主筋焊接,按2米间距设置。

4DK84+942~DK85+008段暗洞施工方法

管棚施作完成后,开始洞身开挖施工。洞身开挖根据实际揭示地质情况和注浆效果采用“CRD”或“CD”工法施工。“CRD”施工工法顺序。

隧道洞身施工严格按照“管超前、预注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、及成环、勤量测、快衬砌”的原则组织施工,确保隧道施工安全。

隧道开挖根据地质条件采用人工配合机械开挖或钻爆法开挖。新奥法施工,光面爆破;隧道施工运输采用无轨运输;喷射混凝土采用湿喷工艺;二次衬砌采用全断面液压衬砌台车施工;混凝土配料采用电子自动计量,机械拌合,运输采用混凝土输送车运输,混凝土输送泵泵送入模,插入式振捣器振捣等。

5DK85+008~DK85+098段二次衬砌开裂拆换施工

根据设计DK85+020~+098段开裂衬砌拆换前洞内先进行全断面5m径向注浆加固,确保拆换施工安全。

二次衬砌拆换施工必须在洞内径向注浆和地表锚固桩完成,并经检查注浆效果满足设计及规范要求后方可进行。

四、塌方成因分析

1、该段隧道右侧沪蓉西高速公路深路堑开挖,切割该段顺层岩体坡脚,使山体原有的稳定状态遭到破坏。同时该段高速公路施工过程中,没能及时封闭刷坡面和施作支挡结构,致使边坡松软岩层长时间暴露,使路堑边坡处于非稳定状态。

2、由于铁路与高速公路在该段相距较近,且高差较大,公路深路堑边坡刷坡卸载后,对隧道形成了新的偏压,且该段隧道存在岩体顺层偏压。

3、高速公路刷坡后破坏了原有的地表植被,并没能及时施作地表排水系统和对刷坡面的封闭,使大量的雨水渗入围岩,不但增加了自重,且使围岩强度和岩层节理面力学强度大幅度降低。

4、该段隧道施工时间正好处于雨季,根据当地气象部门统计榔坪地区在2007年7月1~24日这段时间降雨总量达到209.4mm。

浅谈隧道塌方治理施工方案

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