李志偉
(遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局,遼寧沈陽 110003)
某輸水隧洞塌方處理探討
李志偉
(遼寧省東水西調(diào)工程建設(shè)局,遼寧沈陽 110003)
塌方是水工隧洞施工中常見事故,造成塌方的因素很多很復(fù)雜,地質(zhì)因素、設(shè)計因素、施工因素、管理因素等都是有可能造成隧洞塌方的原因。本文結(jié)合隧洞塌方處理的工程實例,分析了隧洞塌方產(chǎn)生的原因,提出了有針對性的處理方案,并順利通過塌方體,取得了很好的效果,為類似工程事故的處理提供了參考的經(jīng)驗。
塌方;原因;處理方案
輸水隧洞工程某標(biāo)段,主洞全長29.4km,有5條支洞,總投資8億多元。主洞包括鉆爆段和TBM段兩部分,其中鉆爆段長度14km,主洞成洞洞徑為7280*6512。在2013年9月1日1時,本標(biāo)段在95+788掌子面出渣過程中,掌子面左側(cè)出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象,伴隨著拱頂?shù)嗡?,掉塊隨后演變?yōu)殚g隔性塌方,直至4時30分,嘩啦一聲巨響,碎石渣淹沒了掌子面,并滾落延伸至掌子面后7m處,塌方碎石塊徑較小,潮濕狀,局部可見夾層充填物,初步估算塌方方量約為350m3,塌腔體為6~8m,可能還會有擴大的趨勢。塌方發(fā)生過程中,掌子面暫停施工,項目部當(dāng)即啟動應(yīng)急預(yù)案,撤離人員機械,派專人值班。塌方發(fā)生后,承包商積極組織業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理和地質(zhì)等各方人員到場,分析塌方原因,制定處理方案。
2.1 地質(zhì)情況
隧洞掌子面位于渾河附近,山坡腳下坡面下降的地方,埋深約45m。揭露巖性為小南溝組凝灰?guī)r,暗紅色,弱風(fēng)化,層狀結(jié)構(gòu),節(jié)理發(fā)育,呈微張狀,泥質(zhì)充填,平直光滑或起伏光滑,碎裂構(gòu)造,較軟巖。在95+788掌子面左側(cè)有一條陡傾角發(fā)育的構(gòu)造帶,初步判斷為壓扭性斷層,產(chǎn)狀不明,呈張開狀,平直光滑,石化黏土充填,黏土遇水分解軟化。洞室地下水發(fā)育輕微,呈滲水狀,局部滴水狀。
2.2 塌方原因分析
2.2.1 工程地質(zhì)。樁號95+788處圍巖為設(shè)計Ⅴ類、實際Ⅳ類,由上述地質(zhì)情況可知,塌方主要原因是因為巖體較破碎,節(jié)理構(gòu)造帶較發(fā)育,受爆破影響,夾層左側(cè)開始掉落,以致圍巖失穩(wěn),最終發(fā)生坍塌。
2.2.2 地下(表)水。2013年8月16日,施工所在地普降大到暴雨,刷新53年來降雨量紀(jì)錄,致使地表水豐富,通過裂隙進(jìn)入巖體,在地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解下加劇了巖體失穩(wěn)和塌落,軟弱滑動面在地下水的作用下,強度大為降低,因而發(fā)生滑塌。
2.2.3 監(jiān)控量測。Ⅳ類圍巖開挖后,未按施工技術(shù)要求及時進(jìn)行監(jiān)控量測,不能及時掌握圍巖和支護的動態(tài)信息并及時反饋,支護參數(shù)等沒有進(jìn)行及時修改,致使圍巖變形過大,爆破振動加速不穩(wěn)定,導(dǎo)致塌方。
2.2.4 開挖方式。采用鉆爆法全斷面開挖,并且為加快施工進(jìn)度,單循環(huán)進(jìn)尺較大,平均3m,受爆破振動的影響,原有巖體內(nèi)部荷載應(yīng)力釋放較大,變形顯著,圍巖失穩(wěn)而發(fā)生坍塌。
3.1 封閉加固塌體
用棄渣回填塌方體,留出作業(yè)平臺,采用C30噴射混凝土封閉塌方體,厚度為15cm。對塌體后方5m已支護段進(jìn)行徑向固結(jié)注漿(固結(jié)注漿小導(dǎo)管采用Φ42×3.5mm熱軋無縫鋼管,長3.5m),以穩(wěn)定巖體。
3.2 超前小導(dǎo)管注漿
塌方段拱部布置雙層超前小導(dǎo)管,均采用Φ42×3.5mm熱軋無縫鋼管,長5m,環(huán)向間距40cm,共34根,縱向排距2.0m,第一層外插角15°,第二層外插角45°,并規(guī)定如下:①小鋼管應(yīng)平直,頂部成尖錐狀,導(dǎo)管按照完畢后尾部焊接止?jié){閥;②管壁每隔15cm交錯鉆眼,眼孔直徑6~8mm,梅花形布置;③水灰比:1∶1;④注漿壓力:0.5~1.0MPa,在規(guī)定壓力下,灌漿段的吸漿量不大于0.4L/min,灌漿即可結(jié)束。
3.3 開挖支護
運用普氏平衡拱理,應(yīng)用其塌方高度計算公式,初步計算塌方高度,并觀察塌方是否處于穩(wěn)定,根據(jù)塌方情況具體安排進(jìn)行塌方段施工和設(shè)計支護參數(shù)。采用CD法預(yù)留核心土開挖,進(jìn)尺0.5m。隧道支護參數(shù)由Ⅳ類變?yōu)棰躅?,拱架間距由1 000m變?yōu)?00mm,系統(tǒng)錨噴支護。
3.4 加強監(jiān)控量測工作
針對塌方體附近已經(jīng)施做的拱架進(jìn)行監(jiān)控量測,隨時掌握監(jiān)控數(shù)據(jù)。尤其在注漿過程中時刻進(jìn)行監(jiān)控量測對比,發(fā)現(xiàn)問題及時上報。
綜上所述,此次塌方主要處理思路為前方封堵,后方加固,對塌方區(qū)形成合圍,待塌方體相對穩(wěn)定后,對塌方體表面進(jìn)行噴混凝土封閉,防止塌方體滑移,然后再加固未塌方地段,防止塌方范圍擴大,最后向塌方體進(jìn)行超前加固,選擇合理的開挖方式及循環(huán)進(jìn)尺,強支護并快速封閉圍巖面。雖然塌方對工期和施工成本造成了影響,但治理措施是可行的,結(jié)果是成功的。
施工過程中要養(yǎng)成這樣的理念“關(guān)鍵的不是如何治理塌方而是如何預(yù)防塌方的發(fā)生”,才能減少工程的損失。預(yù)防隧道塌方的方法很多,但關(guān)鍵是在設(shè)計和施工階段,要全面詳盡了解隧道區(qū)的基本地質(zhì)情況,充分認(rèn)識圍巖和支護特性及其發(fā)展變化趨勢、并重視信息反饋的及時性等,對可能出現(xiàn)的災(zāi)害有充分的準(zhǔn)備和應(yīng)對措施,把影響因素減少到最低程度。
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