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        云貴段軟弱圍巖隧道塌方處理施工技術(shù)

        2017-10-21 06:40:32許國才
        名城繪 2017年6期
        關(guān)鍵詞:塌方隧道

        許國才

        摘要:本文結(jié)合成貴鐵路11標姚家坪隧道施工的實際情況,通過軟弱圍巖含承壓水隧道塌方處理成功的案例。為以后此類型地質(zhì)段隧道施工提供經(jīng)驗。

        關(guān)鍵詞:隧道;不良地質(zhì);塌方

        1地質(zhì)概況

        1.1軟弱圍巖一般是指巖質(zhì)軟弱、承載力低、節(jié)理裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)破碎的圍巖,工程地質(zhì)特點有:(1)巖體結(jié)構(gòu)面軟弱,易滑塌。主要是存在于受結(jié)構(gòu)面切割影響嚴重的塊狀巖體中,由于結(jié)構(gòu)面的粘結(jié)強度較低,開挖后周邊巖體極易沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生松弛、滑移和墜落等變形破壞現(xiàn)象;(2)圍巖強度低、遇水易軟化。一般以頁巖、泥巖等為代表的軟質(zhì)巖地層,由于其強度低、穩(wěn)定性差,開挖暴露后易風化、遇水易軟化,尤其是深埋地段受高應(yīng)力影響容易發(fā)生塑形變形,造成洞室內(nèi)擠。

        2工程實例

        2.1工程概況

        姚家坪隧道位于羅布-鎮(zhèn)雄區(qū)間,為時速250km的客運專線雙線隧道,隧道全長8836m。本隧屬于低瓦斯隧道,穿越灰?guī)r、泥灰?guī)r、灰質(zhì)頁巖、砂巖、頁巖,白云巖等底層,軟硬相間,巖層產(chǎn)狀較緩,節(jié)理延伸性較好,隧道洞身地層復雜,巖性變化大。

        姚家坪隧道出口D3K317+905~D3K317+895段圍巖為奧陶系下統(tǒng)頁巖、泥巖夾砂巖、灰?guī)r,巖層近水平狀發(fā)育,地下水類型以潛水-承壓水為主,該段圍巖為Ⅳ級,采用臺階法施工。

        2.2塌方基本情況

        2017年6月2日,姚家坪隧道出口掌子面施工至D3K317+870,仰拱里程D3K317+903,二襯里程D3K317+930?,F(xiàn)場進行仰拱開挖作業(yè),下午16:00時,D3K317+897處右邊墻拱腳至拱腰出現(xiàn)環(huán)向裂縫,裂縫寬約1mm,長6m。下午22:00時,完成D3K317+903~899段仰拱初期支護。仰拱施工過程中,該段右拱腰及拱頂初期支護掉皮剝落,為確保安全,掌子面暫停掘進,并撤離施工人員。

        6月3日10:00時,D3K317+903~899段仰拱進行澆筑作業(yè)。12:00時現(xiàn)場技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)D3K317+905~895右拱腰及拱頂有初期支護掉皮剝落現(xiàn)象嚴重,現(xiàn)場立即組織施工人員撤離,并向上級領(lǐng)導匯報。16:00時監(jiān)理總站組織項目經(jīng)理部及分部相關(guān)人員對現(xiàn)場進行踏勘并研究處理方案,決定設(shè)置警戒線,并采用輸送泵一次澆筑仰拱填充。 19:00時該段初期支護剝落現(xiàn)象加重,施工風險極大,故撤離仰拱施工人員,20:25時D3K317+905~D3K317+895段拱部發(fā)生坍塌。

        6月3日圍巖量測數(shù)據(jù)顯示:D3K317+900斷面拱頂沉降85.90mm,累計沉降120.90mm;上導收斂13.35mm,累計收斂56.75mm;中導收斂8.7mm,累計收斂33.02mm。D3K317+890斷面拱頂沉降83.00mm,累計沉降140.40mm;上導收斂1.87mm,累計收斂23.35mm;中導收斂2.90mm,累計收斂46.15mm。

        D3K317+880斷面拱頂沉降88.40mm,累計沉降149.80mm;上導收斂1.35mm,累計收斂23.25mm;中導收斂43.44mm,累計收斂43.44mm。

        6月4日由建設(shè)單位代表組織設(shè)計、監(jiān)理、施工單位等主要負責人對姚家坪隧道D3K317+905~D3K317+895段坍塌進行了現(xiàn)場勘察并做了應(yīng)急處理部署:(1)對塌方影響段設(shè)警戒線,并在洞口設(shè)專職安全員值班,禁止無關(guān)人員入內(nèi)。(2)坍腔口進行洞碴反壓回填至D3K317+917,回填后對D3K317+917~D3K317+905段拱部180°范圍徑向注漿加固。(3)對未塌方段進行監(jiān)控量測,若發(fā)現(xiàn)異?,F(xiàn)場及時反應(yīng)。

        2.3塌方處理措施

        (1) 先對洞內(nèi)塌方范圍采用土石反壓回填封閉坍口,回填時采用機械將回填土石盡量往掌子面方向推擠,以便盡量回填坍腔前方D3K317+895~+870段,以預防該段變形或坍塌,對于坍方后方回填至D3K317+910處,設(shè)一處臺階,并對該回填臺階面采用噴C25封閉。

        (2) 在回填坍腔同時,為保證坍腔內(nèi)的填充,預埋1根φ200泵送砼管,3根φ150吹砂管,1根φ100透氣管,預埋管均采用5mm厚鋼管。

        (3) 考慮后續(xù)結(jié)構(gòu)施做,坍腔回填采用分層回填,第一層為護拱范圍1.5m厚粗砂回填層,第二層為護拱之上3m厚C20砼回填層,剩余為粗砂回填層。為保證第一層粗砂回填層在開挖時掌子面有一定的自穩(wěn)性,預埋5根壁厚3.5mm的φ42鋼化管對該粗砂回填層進行注漿固結(jié),鋼化管要求環(huán)向均勻布置,并于注漿段管壁設(shè)10mm直徑注漿孔,注漿孔間距30cm,于管壁梅花形布置。

        (4)坍腔回填完成后,為保證坍腔范圍施工安全,于D3K317+912處施作一環(huán)超前Φ108大管棚,其范圍為坍腔范圍環(huán)向12m,大管棚采用Φ108鋼管,環(huán)向間距0.3m,共設(shè)41根,每根長23m,管棚仰角為15°,管棚內(nèi)注漿采用水泥漿。技術(shù)人員檢查開挖的斷面中線及高程,開挖輪廓線應(yīng)符合設(shè)計要求。

        2.4徑向注漿

        注漿技術(shù)參數(shù)為:

        注漿管:采用Ф42無縫熱軋鋼管,在前部鉆注漿孔,孔徑6~8mm,孔間距10~20cm,梅花形布置,前端加工成錐形。注漿管縱環(huán)間距1m×1m,注漿管長4m。注漿壓力:注漿壓力為0.5~2.0Mpa,逐漸加壓注漿。注漿漿液:水泥漿。水灰比:1:1

        小導管的注漿范圍以相互重疊為原則,單孔注漿量計算為:

        式中:A為加固巖體體積、n為圍巖孔隙率、η為巖石孔隙率、α為漿液填充系數(shù)、β為注漿材料損耗系數(shù);nα(1-β)統(tǒng)稱為填充率。泥巖地段取填充率為50%。

        3塌方段處理注意事項

        (1)施工過程中,洞內(nèi)設(shè)專職安全人員觀察初期支護安全狀態(tài),當出現(xiàn)異常情況,必須立即通知現(xiàn)場負責人采取應(yīng)急措施:緊急情況下,通知現(xiàn)場施工人員迅速撤離。。

        (2)加強預埋管的布設(shè),以保證坍腔回填質(zhì)量,具體預埋管根數(shù),可根據(jù)現(xiàn)場情況適當增加。

        (3)做好工作面照明,便于現(xiàn)場施工人員觀察支護安全狀態(tài),

        (4)嚴格控制注漿用水泥漿配合比。

        (5)及時進行抽排水。

        4結(jié)論及建議

        (1)對于云貴段軟弱圍巖地質(zhì)隧道,當遇隧道初支滲水嚴重時應(yīng)考慮施超前鉆釋放水壓,保證周邊圍巖穩(wěn)定。

        (2)當初期支護掉塊嚴重時,應(yīng)及時采取注漿、加強鎖腳及臨時支撐等措施。

        (3)軟弱圍巖隧道應(yīng)嚴格根據(jù)“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”原則進行施工。

        (4)仰拱開挖嚴格根據(jù)鐵建設(shè)120號文執(zhí)行,不得超過3m,必要時加強下到鎖腳。

        參考文獻:

        [1]楊志勇.軟弱圍巖段隧道塌方處理技術(shù)探討[J].江西建材,2016,17.

        [2]《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準》JB 10753-2010.

        (作者單位:中鐵十二局集團第二工程有限公司)

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