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        石膏山水庫沁南公路改線隧道塌方處理措施

        2012-08-15 00:48:19郭永峰
        山西水利 2012年5期
        關(guān)鍵詞:拱架塌方工字鋼

        郭永峰

        (山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030024)

        1 工程概況

        沁南公路改線1號(hào)隧道為石膏山水庫配套工程,也是沁南公路改線中的一部分,該隧道為單向隧道,起點(diǎn)樁號(hào)0+000.00,終點(diǎn)樁號(hào)0+518.00,長518 m,屬山丘重嶺隧道,隧道型式為城門洞型,洞口開挖斷面寬5.4 m,高 6.746 m,凈寬 4.4 m,凈高 5.796 m,進(jìn)口高程1 152.4 m,出口高程1 150 m,設(shè)計(jì)縱坡0.46%,初期支護(hù)噴C20混凝土厚度為15 cm,直徑20 mm鋼格柵間距1 m,直徑25 mm超前錨桿長3.5 m,間距30 cm。該工程于2008年8月洞口明挖,2009年3月洞室開挖,2009年8月全線貫通。

        2 公路隧道塌方段情況

        1號(hào)隧洞于2009年3月進(jìn)行洞室施工,初期支護(hù)緊跟開挖工作面,按計(jì)劃和規(guī)范施工作業(yè),因地質(zhì)問題,同年9月初洞內(nèi)發(fā)生大塌方,塌方段樁號(hào)0+446—0+483。該段工程地層巖性為太古界泰岳山群石膏山組第五巖組混合花崗巖、淺粒巖。洞頂圍巖厚14~32 m,主要發(fā)育 3 組節(jié)理:第 1 組 N30°~51°E.SE∠52°~68°,第 2 組 N59°~80°W.NE∠62°~78°,第 3 組 N82°~89°E.SE∠60°~74°。其中第 1 組節(jié)理較發(fā)育,延伸較長,寬0.1~0.2 cm,裂隙面較平直,無充填;其余兩組節(jié)理不甚發(fā)育,延伸0.4~0.8 m,寬0.2~0.3 cm,裂隙面粗糙,有少量泥土充填。第1組和第2組裂隙組合結(jié)構(gòu)面走向與洞軸線夾角較小,對隧洞產(chǎn)生不利影響。圍巖類別為Ⅴ類。塌方影響段樁號(hào)0+441.79—0+446和0+483—0+496出現(xiàn)嚴(yán)重的洞室變形和縱橫向裂縫,且隨著時(shí)間的推移,變形和裂縫逐漸加大。

        3 塌方處理方案設(shè)計(jì)

        根據(jù)現(xiàn)場塌方情況判斷分析,分兩部分處理,塌方影響段處理(進(jìn)口段樁號(hào)0+441.79—0+446、出口段樁號(hào)0+483—0+496)和塌方段處理(進(jìn)口段樁號(hào)0+446—0+483)。

        3.1 影響段處理方案

        首先從進(jìn)口、出口兩段開始處理塌方影響段,考慮到塌方段距出口僅25 m,向洞內(nèi)運(yùn)送材料和出渣距離短,且節(jié)約投資、縮短工期,所以處理完塌方影響段后從出口處理塌方段。

        3.2 出口塌方影響段

        首先對塌方影響段進(jìn)行臨時(shí)十字加固,采用18號(hào)工字鋼進(jìn)行橫向和豎向支撐,用22號(hào)槽鋼對洞室兩側(cè)墻沿巖壁支撐,間距1 m,槽鋼間用直徑25 mm縱向筋連接,間距0.5 m,待小導(dǎo)管和初期支護(hù)完成后拆除。對原隧道兩側(cè)墻每榀拱架垂直巖面鉆孔,安裝14根直徑40 mm、長4 m、間距700 mm小導(dǎo)管并注漿。小導(dǎo)管注漿采用42.5等級(jí)普通硅酸鹽水泥,注漿壓力0.4 MPa;對變形凸出部位進(jìn)行修復(fù),將原變形的直徑20 mm鋼格柵換成18號(hào)工字鋼拱架,拱架間距用直徑25 mm縱向筋連接,間距0.5 m;掛直徑6 mm,在長寬兩個(gè)方向放置間距均為200 m的鋼筋網(wǎng),噴250 mm厚的C20混凝土;然后進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌至樁號(hào)0+483,混凝土襯砌后進(jìn)行塌方段0+446—0+483的處理,之后再處理進(jìn)口塌方影響段。

        3.3 進(jìn)口塌方影響段

        首先及時(shí)排除洞內(nèi)積水,保持工作面無積水,再對塌方影響段進(jìn)行臨時(shí)十字加固,保證施工場地安全,其施工工藝和設(shè)計(jì)參數(shù)同出口塌方影響段一致。

        3.4 塌方段處理方案

        首先用麻袋裝黏土封堵掌子面,以防止管棚注漿時(shí)漿液流失和拱部石渣滑落,下次處理時(shí)可重復(fù)使用。

        隧道拱部縱向鉆孔,安裝30根直徑40 mm、長6 m、間距300 mm的超前小導(dǎo)管并注漿。小導(dǎo)管注漿用42.5等級(jí)普通硅酸鹽水泥,注漿壓力0.4 MPa;小導(dǎo)管安裝在鋼拱架上面,仰角5°,每排小導(dǎo)管搭接1 m,注漿后12~24 h開始開挖,開挖后立即設(shè)鋼拱支撐,開挖最大進(jìn)尺為超前導(dǎo)管長度的1/3~1/2,開挖后導(dǎo)管尖端留在圍巖內(nèi)的長度應(yīng)不小于0.5 m,且前后排交錯(cuò)布置。

        開挖(清渣)分上、下兩部分臺(tái)階式進(jìn)行。上半部分開挖高度3.89 m,下半部分開挖高度3.0 m。上半部分每開挖2 m,拱部縱向鉆孔、安裝一排超前小導(dǎo)管并注漿,為保證施工作業(yè)安全,一次3個(gè)循環(huán)(約6 m)后再開挖下半部分。

        上半部分每開挖0.5 m,立18號(hào)工字鋼拱架,每榀工字鋼拱架間距0.5 m,拱架間用直徑25 mm縱向筋連接。每榀拱架兩側(cè)垂直巖面鉆孔、安裝直徑40 mm、長4 m、間距500 mm小導(dǎo)管并注漿。下半部分每開挖0.5 m,接18號(hào)工字鋼腿,間距0.5 m,鋼腿間用直徑25 mm縱向筋連接。每榀工字鋼腿兩側(cè)垂直巖面鉆孔、安裝直徑40 mm、長4 m、間距500 mm小導(dǎo)管并注漿。兩部分小導(dǎo)管注漿均采用42.5等級(jí)普通硅酸鹽水泥,注漿壓力0.4 MPa;然后掛直徑6 mm、在長寬兩個(gè)方向放置間距均為200 mm的鋼筋網(wǎng),噴250 mm厚的C20混凝土。

        3.5 注意事項(xiàng)

        為確保開挖安全,需在拱頂中部,起拱點(diǎn)兩側(cè)布置變形觀測點(diǎn),根據(jù)變形觀測數(shù)據(jù)及時(shí)對圍巖變化進(jìn)行跟蹤判斷,調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù),優(yōu)化施工工藝。

        在用小導(dǎo)管注漿的過程中,如果圍巖發(fā)生較大變形或水泥漿液溢漏,應(yīng)立即停止注漿,分析出現(xiàn)的原因,改變注漿壓力,采用快凝注漿材料,以縮短漿液凝結(jié)時(shí)間,對串漿、跑漿的地方及時(shí)封堵。

        4 結(jié)語

        隧道塌方處理不僅對施工技術(shù)有嚴(yán)格要求,還需要具備完善的組織領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu),保證生產(chǎn)安全,現(xiàn)場若有突發(fā)事件應(yīng)立即匯報(bào),保證塌方處理順利。

        塌方處理時(shí),應(yīng)盡量減少對圍巖的擾動(dòng),避免形成二次坍塌;加強(qiáng)初期支護(hù)和超前支護(hù),隧道存在空腔的地方要回填密實(shí);初期支護(hù)完成一段應(yīng)及早按原設(shè)計(jì)施工進(jìn)行二次鋼筋混凝土襯砌。本隧道按設(shè)計(jì)方案歷時(shí)一個(gè)多月順利完成,沒有發(fā)生安全事故。

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