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研究富水黄土隧道施工控制方法

2013/11/20 阅读:

1富水黄土隧道施工控制方法

1.1工程概况

宝兰客运专线南山堡隧道位于甘肃通渭县县城西南,隧道长3471m,双线隧道,洞身最大埋深约145m,为黄土隧道,地下水主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水,洞身附近基岩风化节理较发育,富水条件相对较好,隧道平均涌水量1743m2/d,最大涌水量为5349.0m3/d。由于黄土隧道在干燥时很坚硬,承压力较高,当其受到浸湿后,呈一定程度的湿陷性,会突然发生下沉现象,使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力,给施工带来极大安全隐患,也为施工增加了难度。

1.2预防隧道变形坍塌采取的措施

1)做好隧道地质超前预报工作,严格按设计施作超前支护。南山堡隧道属于高富水隧道,为保证隧道的顺利施工,避免地下水发育地段突水、突泥的发生,防止地表水、地下水流失,破坏当地生态环境,确保施工安全,需要采取有效措施对隧道掌子面地质情况进行较为准确的预测预报,严格按照《隧道超前地质预报设计方案》进行施作。本隧道主要采用地质素描、水平钻孔和物探相结合的办法进行超前地质预报,物探采用TSP、地质雷达进行,其中TSP有效预报距离应达到软弱、较破碎的地段100m,两次预报重复长度不小于10m。地质雷达的有效探测距离30m,两次预报的重复长度在5m左右。超前水平钻孔采用GL-600S水平钻机进行,探水兼超前排水。地质素描由专业地质人员承担。

2)加强试验检测工作,根据检测结果,及时调整隧道安全步距、增强地基处理措施。做好隧道围岩含水率的测定和地基承载力的测试,根据含水率、地基承载力的测试结果,明确仰拱距掌子面的安全步距和地基处理等相关要求。含水率小于18%,地基承载力大于200kPa时,仰拱距掌子面距离不得大于25m;含水率在18%~22%之间,地基承载力大于200kPa时,仰拱距掌子面距离不得大于15m;含水率大于22%,地基承载力大于200kPa时,仰拱距掌子面距离不得大于10m,按照单工序作业;地基承载力小于200kPa时,采取换填加固等处理方法,保证地基承载力。

3)加大围岩监控量测频率。根据《围岩量测施工技术方案》及《铁路隧道监控量测技术规程》,本段围岩在开挖面大于开挖跨度或沉降速率小于5mm/d时,按照日观测2次进行监控量测,但鉴于本段的特殊情况,本段监控量测的频率在仰拱施工前,一律按照2次/d。

4)精心组织,及时封闭成环,采取各项加固措施,保证围岩处于稳定状态。由于隧道开挖后,出现涌水,涌水主要集中在下台阶左右两侧,靠近出水地层的黄土含水率较高,开挖后地基承载力下降较快,造成拱顶沉降较大,容易引起初支破坏或整体下沉等安全隐患。经过认真分析研究,决定采取如下措施:a.IDK866+274.4~IDK866+304.2段上、中、下导钢架拱脚下垫32a槽钢,以扩大工字钢拱架的受力范围;b.上、中、下导钢架锁脚锚管均增加至4根4m长42锚管(比原设计增加一倍);c.中台阶边墙加宽1m的扩大拱脚,扩大拱脚采用Ⅰ25a工字钢支护;d.严格遵循“短进尺、强支护、早封闭、勤量测,初砌紧跟”的原则,隧道仰拱施工紧跟开挖,将隧道上部部分荷载通过初支拱架有效的传递到初支仰拱上,起到扩大拱脚的作用。采取了以上措施后,隧道的沉降得到明显的控制,采取措施前与采取措施后的沉降。其中IDK866+255为采取措施前的沉降观测数据,IDK866+300处为采取措施后拱顶沉降量观测数据。未采取措施时,隧道在完成仰拱后,才能趋于稳定,采取措施后,隧道的沉降明显降低,且由于隧道仰拱紧跟开挖,在隧道仰拱施工后,隧道趋于稳定。

5)做好隧道涌水、渗水的防排水工作。首先,在隧道进洞前应对隧道轴线范围内的地表水进行了解,分析地表水的补给方式、来源情况,并适时采取相应的处理措施,做好地表防排水工作:对开挖面出现的涌水进行调查分析,找准原因,采取“以排为主,防、排、截、堵相结合”的综合治理原则,因地制宜地制定治理方案,达到排水通畅、防水可靠、经济合理和不留后患的目的。隧道内涌水主要采取抽排、引排的方法进行,在下台阶设置集水井,在上、中台阶设置铁皮集水槽,将地下水汇集,通过集水槽引至集水井进行统一抽排至洞外,以避免地下水漫流,软化地基,另外,超前探水的钻孔内安装引水管,将部分地下水,提前引排,直接进入集水井。

2结语

南山堡隧道高富水地段今年施工以来,局部富水地段仰拱,二衬以施作完成通过现场施工情况和监控量测资料分析,施工取得了预期效果。施工中严格按照“管超前、严注浆、勤排水、少进尺,弱开挖、强支护、快封闭、勤量测”原则,采取单工序作业,缩小掌子面距仰拱步距,及时施作仰拱,可以有效控制拱顶下沉及围岩净空收敛,从而保证隧道施工安全和质量。南山堡隧道进口在采取各项加固措施和施工方法后,有效地控制了富水软弱围岩变形收敛,保证了隧道施工的安全和质量,也为类似工程施工提供了借鉴经验。

作者:李文锐单位:兰新铁路甘青有限公司

研究富水黄土隧道施工控制方法

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