周大鵬 羅志恒(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院,海南 ???571101)
關(guān)于V級(jí)圍巖隧道圍巖變形換拱施工技術(shù)的探討
周大鵬羅志恒
(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院,海南 ???571101)
摘要:以V級(jí)圍巖變形鐵路隧道處理為例,針對在施工過程中出現(xiàn)圍巖坍塌或變形的隧道,指導(dǎo)和制定塌方換拱處理方案,對同類隧道塌方的處理具有借鑒意義。
關(guān)鍵詞:隧道;V級(jí)圍巖;換拱;措施
某鐵路隧道里程IDK275+732-IDK276 +018,全長286m,最大埋深38m,巖層為寒武系砂巖,全風(fēng)化呈砂土狀等。在施工IDK275+924里程中導(dǎo)接腿時(shí),上導(dǎo)邊墻腳趾發(fā)生位移,拱部延伸成裂縫。其中 IDK275+924-IDK275+919段上導(dǎo)初期支護(hù)從一側(cè)塌下。從變形到支護(hù)開裂歷時(shí)僅為3個(gè)小時(shí),次日地表產(chǎn)生長40m、寬7~8cm裂縫,塌方發(fā)生時(shí),仰拱里程IDK275+938.6,二襯里程IDK275+952.8,掌子面里程IDK275+916,變形范圍為DK275+944-DK275+916,此次變形之前兩個(gè)月,亦曾發(fā)生受土體擠壓變形初期支護(hù)侵限情況,由于處理及時(shí),已經(jīng)安全通過。該段塌方是在上次土體擠壓變形段處理完成后進(jìn)洞掘進(jìn)10m后發(fā)生的,隧道塌方處埋深29m。
(1)停止掌子面施工,對掌子面進(jìn)行回填土反壓,并進(jìn)行噴錨封閉坍塌部位,防止土體持續(xù)塌落。(2)IDK275+944-IDK275+916段拱墻范圍內(nèi)進(jìn)行徑向φ42mm小導(dǎo)管注漿,小導(dǎo)管5m/根,1.5m×1.5m梅花型布置。(3)IDK275+944-IDK275+890段隧道中線左右側(cè)各20m范圍內(nèi)進(jìn)行地表注漿,注漿管采用直徑φ70mm、長度15m的PVC管,并采用2m×2m梅花型布置。注漿壓力1.0-2.0MPa,應(yīng)嚴(yán)格注漿,保證注漿效果。(4)加強(qiáng)隧道凈空量測,對圍巖變形段進(jìn)行換拱處理,換拱前打設(shè)φ89×5mm洞身段大管棚,換拱應(yīng)逐榀進(jìn)行,且不應(yīng)進(jìn)行兩榀及以上拱架的換拱操作。(5)仰拱和二襯緊跟掌子面最近距離。(6)在掌子面前方10m范圍增設(shè)φ89×5mm洞身段大管棚,以便安全通過塌方段。(7)地表裂縫處,在地表注漿未完成前,先進(jìn)行灌漿封堵并用雨布覆蓋,防止雨水滲入土中。(8)掌子面前方46m范圍內(nèi),由原來設(shè)計(jì)三臺(tái)階七步開挖法變更為臺(tái)階法環(huán)向預(yù)留核心法并加設(shè)臨時(shí)仰拱的方法進(jìn)行開挖支護(hù),環(huán)形開挖高度不大于2.5m,上臺(tái)階高度不大于4m,核心土長度3-5m,中臺(tái)階長度2-3m,采用I20a工字鋼臨時(shí)橫撐,其間距同支護(hù)鋼架間距,縱向連接鋼筋間距1m,并用φ6鋼筋網(wǎng)噴射C20混凝土厚20cm。
(1)停止掌子面施工,回填土反壓,目的是使初期支護(hù)內(nèi)外兩側(cè)的土體壓力達(dá)到平衡,并進(jìn)行封閉掌子面及坍塌部位,進(jìn)行注漿固結(jié)。(2)IDK275+944-IDK275+916變形段采用臨時(shí)仰拱拱架支撐,拱架采用I20a工字鋼,環(huán)向連接筋采用φ22鋼筋,間距0.5m。先在原拱腰處補(bǔ)打6根φ50mm的鎖腳錨管并注漿,掛φ8鋼筋網(wǎng)噴C25混凝土28cm;采用上、中導(dǎo)臨時(shí)仰拱加強(qiáng)支護(hù)。該段洞身增設(shè)φ89mm超前大管棚, 縱向每6榀鋼架打設(shè)一環(huán),外插角≯12°。管棚搭接長度為2.4m,環(huán)向間距0.3m,每根管棚長度為6m。同時(shí)配合拱墻徑向注漿,注漿管1m×1m梅花型布置,φ42mm導(dǎo)管長5.0m,加固范圍6m,進(jìn)行注漿,注漿壓力0.5~2.0MPa,注漿水灰比取1:1。(3)在侵限段原鋼架之間鑿槽增設(shè)一榀鋼架,做法:由洞外向洞內(nèi)施工,先鑿槽將新增拱架安裝好,每處的鋼架節(jié)點(diǎn)用6根鎖腳錨管固定,然后割除洞口方向侵限范圍內(nèi)的拱架,鑿除侵限混凝土,原位換入新鋼架。要求跳槽換拱,每次換拱連續(xù)段落長不超過2m,相鄰鋼架左右腿交錯(cuò)落底,不得同時(shí)落底同一榀鋼架的左右腿,以防止掉拱,安裝一榀,封閉一榀,割除一榀,不得同時(shí)施工兩榀及多榀,及時(shí)噴混凝土封閉補(bǔ)平,換拱過程中相鄰臨時(shí)鋼拱架支撐不得拆除。局部埋設(shè)0.5m的φ42mm導(dǎo)管對初支背后空洞進(jìn)行回填注漿。換拱達(dá)到一模二次襯砌長度就進(jìn)行一模二次襯砌。(4)對地表進(jìn)行注漿加固處理,換拱前,地表裂縫采用粘性土夯實(shí)封堵,并用彩條布覆蓋,換拱段落前后15m、隧道中線左右側(cè)各20m范圍內(nèi)進(jìn)行地表注漿,采用φ70mmPVC管垂直地表注雙液漿,2m×2m梅花型布置,注漿管長度15m,防止地表裂縫進(jìn)一步發(fā)展,注漿壓力1.0-2.0mpa,根據(jù)實(shí)際調(diào)整,注漿10~15天后方可進(jìn)行換拱處理。(5)一段換拱結(jié)束后抓緊仰拱、二襯施作,做到緊跟掌子面。(6)全部侵限拱架換拱結(jié)束,同時(shí)二襯緊跟掌子面,然后對掌子面要求嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)先施工超前導(dǎo)管并注漿,然后進(jìn)行開挖,開挖間距不得超過0.8m。
(1)淺埋隧道施工應(yīng)遵循“預(yù)支護(hù)、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、早襯砌、實(shí)回填、嚴(yán)治水、勤量測”的原則,預(yù)防和控制隧道塌方。①預(yù)支護(hù)。采用超前預(yù)支護(hù)措施,采用大管棚超前支護(hù)。②短開挖。采用盡量短的開挖進(jìn)尺。③強(qiáng)支護(hù)。盡可能早地施作剛度較大的初期支護(hù),以控制地表和地中的位移,防止圍巖的松弛。④早封閉。仰拱盡早封閉,距掌子面的距離小于30m。⑤早襯砌。盡早施作二次襯砌,距掌子面的距離不宜大于60m。⑥實(shí)回填。對超挖要用同級(jí)混凝土回填。⑦嚴(yán)治水。處理好地表水和洞內(nèi)水,采取措施防止地表水連續(xù)滲入洞內(nèi),對地下水應(yīng)超前引排必要時(shí)進(jìn)行降水,洞內(nèi)積水及時(shí)引排。⑧勤量測。做好洞內(nèi)、地表的監(jiān)控量測工作,數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)反饋。(2)制定或完善安全施工應(yīng)急預(yù)案,采取有效措施進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào),正確判斷施工前方各種地質(zhì)性質(zhì)。(3)“工欲善其事,必先利其器”——配備先進(jìn)高效的施工設(shè)備。(4)及時(shí)配置應(yīng)急物資,對應(yīng)急狀況及時(shí)有效的處理。(5)加強(qiáng)施工管理和執(zhí)行力度,統(tǒng)籌安排施工計(jì)劃,加強(qiáng)各工序施工的銜接。(6)人員進(jìn)洞前加強(qiáng)安全教育,換拱時(shí)注意人身安全,應(yīng)增設(shè)安全應(yīng)急救援管道。
綜上所述,隧道塌方事故發(fā)生后必須及時(shí)制定實(shí)施隧道塌方穩(wěn)定處理的決策方案,并及時(shí)對塌方段制定和落實(shí)各種技術(shù)措施,在保證各種技術(shù)參數(shù)合理的前提下及時(shí)實(shí)施,將隧道塌方事故處理的有效及時(shí),保證工程項(xiàng)目的順利完成。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào):U455
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
作者簡介:周大鵬(1984-),男,山東濰坊人,工程師。
通訊作者簡介:羅志恒(1983-),男,江西樟樹人,工程師。
基金項(xiàng)目:中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng),項(xiàng)目編號(hào):1630012014010。