结合实例浅谈高风险隧道塌方施工技术
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浅谈隧道塌方处理的施工技术摘要:针对隧道施工中出现的因地质原因造成的较大塌方,文章结合欧帕拉隧道的断面尺寸、地质情况等从施工安全处理的角度,对塌方处理施工的超前支护、过程换拱等关健技术作了探讨。
关键词:塌方处理;软弱围岩;施工技术一、隧道概述欧帕拉隧道全长3527m,为巴白公路的控制性工程。
隧道地质主要为碳质页岩,其自身稳定性较差,遇水易软化成泥,围岩划分为IV、V级围岩。
隧道V级围岩开挖断面尺寸为宽11.32m,高9.96m。
二、隧道塌方段工程概述欧帕拉隧道从K53+235里程处始掌子面岩层揭露的地质为薄层状强风化碳质页岩夹灰岩,岩体裂隙发育,呈碎裂结构,掌子面中上部挤压褶皱现象明显石英条脉发育,掌子面掉块严重。
项目部在进行围岩K53+246.8-247.4段立架喷锚施工后,发现掌子面K53+247.4-248段拱顶初喷砼面有开裂掉块现象,且异响声音明显。
带班人员立即通知洞内人员撤离,后约十分钟左右,掌子面开始出现大块掉落,随后掌子面左侧上部大面积塌落,并将靠近掌子面已施工完毕的初期支护压塌,坍塌继续扩大,在约15分钟左右,塌方从掌子面向洞门方向发展,一直延伸到K53+235桩号左右。
经塌方后现场目测,K53+235~K53+248段拱架左上部分出现宽4-5m,弧长近15m的塌穴,塌渣主要为粉末细颗粒状,灰白色碳质页岩。
K53+235断面塌方示意见图1。
三、塌方处理方案根据隧道揭露的围岩及断面尺寸综合考虑,采用大管棚超前支护过渡塌方段,再逐榀换拱处理塌方变形段。
1、回填反压①.对K53+215-K53+235段洞身迅速采用洞渣进行回填反压,从K53+215处开始起坡逐层填筑洞渣至隧道K53+235处拱顶。
②.填筑时先填筑K53+215-K53+235段洞身两侧拱脚,再逐层向上填筑,K53+215-K53+235段洞渣反压回填纵剖面见图2。
2、未塌方段加固处理①.对K53+215-K53+230段每榀拱架各施作8根(环向间距2m)3m长的φ42锁脚锚管进行加固;②.对K53+220-K53+230段未塌方段喷砼面外侧沿原拱架位置整环架设I18工字钢拱架套拱,套拱间距按60cm布设,纵向采用φ22钢筋连接,钢筋环向间距为1m。
实例分析隧道工程塌方施工技术发表时间:2009-08-12T08:41:08.827Z 来源:《赤子》2009年第10期供稿作者:李海文王良顶(温岭市隧道工程有限公司,浙江温岭31[导读] 通过隧道坍方处理实例、施工技术探讨及总结,介绍了此类隧道坍方的处理方法,并从中总结了一些经验教训。
摘要:通过隧道坍方处理实例、施工技术探讨及总结,介绍了此类隧道坍方的处理方法,并从中总结了一些经验教训。
关键词:隧道工程;塌方;施工技术;坍塌回填Abstract:through the tunnel to deal with examples of landslides, the construction techniques of and conclusion, explaining that the treatment of the tunnel collapse and to summarize some lessons learned.Key words:tunnel engineering;landslides;construction technology;the collapse of backfill1 工程概况某隧道右线出口段开挖到里程YK26+187,开挖面出现较大涌水,拱部围岩一层一层脱落,掌子面围岩表面由于前方巨大水压力作用,鼓起呈龟裂状,并从裂缝中射水。
开挖支护到YK26+170处,出现大涌水和坍塌,掌子面中部向前冲垮17m左右到YK26+153,涌水量50000m3/d。
坍体清理后,初期支护到YK26+150位置,发现掌子面右侧坍塌体处有一集中出水洞,左侧也有股状流水,涌水量稳定后达35000m3/d,隧道拱部形成了高8m、宽6m,长度17m的大坍腔,施工被迫停止。
隧道左线出口在开挖至ZK26+167处时,开挖面围岩也出现龟裂,之后发生突水,涌水量约70000m3/d,水质清澈。
24号左线开挖初支到YK26+155处掌子面岩层再次被鼓裂涌水,掌子面前方发生坍塌,9月25日涌水量约60000m3/d。
科技旧捌燃浅谈塌方处隧道施工技术壬艳明(洛阳市嵩县农村公路管理所,河南洛阳471400)科jl,脯要]隧道开挖时,导致塌方的原因有多种,自然因素和人为因素都可能造成塌方,由于塌方往往会给施工带来很大困难和很大经济损i失。
因此,需要尽量注意排除导致塌方的各种因素。
尽可能避免塌方的发生。
£傍蝴】塌方;隧道;施工墩术,,隧道开挖时,导致塌方的原因有多种,概括起来可归结为:一是0然因素,即地质状态、受力状态、地下水变化等:二是人为因素,即不适当的设计,或不适当的施工作业方法等。
由于塌方往往会给施工带来很大困难和很大经济损失。
因此,需要尽量注意排除导致塌方的各种因素,尽可能避免塌方的发生。
1隧道发生塌方的主要原因1.1不良越质及水文地.贾条件1)隧道穿过断层及破碎带,或在薄层岩体的小褶皱、错动发育地段,一经开挖,潜在应力释放快、围岩稳。
小则引起围岩掉快、塌落,大则引起塌方。
在软弱结构面发育或泥质充填物过多,均易产生较大的坍塌。
2)隧道穿越地层覆盖过薄地段,如在沿河傍山、偏压地段、沟谷凹地浅埋和丘陵浅埋地段极易发生塌方。
3)水是造成塌方的重要原因之一。
地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和塌落。
岩层软硼湘间或有软弱夹层的岩体,在地下水的作用下,软弱面的强度大为降低,因为发生滑塌。
12隧道设计考虑不周1)隧道选定位置时,地质调查不细,未能作详细的分析,或未能查明可能塌方因素,没有绕开可以绕避的不良地质地段。
2)缺乏较详细的隧道所处位置的地质及水文地质资料,饮食施工指导或施工方案的失误。
13施工方法和措施不当1)施工方法与地质条件不相适应:地质条件发生变化,没有及时改变施工方法;工序间距安排不当:施工支护不及时,支撑架立不合要求,或抽换不当“先拆后支”:地层暴露过久,引起围岩松动、风化、导致塌方。
2)喷锚支护不及时,喷射混凝土的质量、厚度不符合要求。
3)按新奥法施工的隧道,没有按规定进行测量,或信息反馈不及时,决策失误、措施不力。
公路工程隧道施工中的塌方治理技术摘要:在本篇文章中将会对公路工程隧道施工中的塌方因素展开分析,进而针对公路工程隧道施工中的塌方治理技术展开研究,希望可以为相关人员提供参考帮助。
关键词:公路工程;隧道施工;塌方治理技术一、前言随着社会经济的发展,公路工程隧道施工也因断面的增大、地质条件的限制风险进一步增大,塌方是隧道施工中比较常见的重大安全风险,塌方的处理过程中危险性极大,稍有不慎,极易引起二次塌方,对工程正常施工乃至施工人员的生命安全造成巨大的危害,因此对塌方原因的分析和处置措施的研究是公路工程隧道施工中很有必要的一个课题。
二、工程概况G322(56省道)文成樟台至龙川段公路改建工程起点位于文成境内包渡隧道温州侧,起点桩号为K49+500,终点为文成龙川,终点桩号K58+225,路线全长8.725km。
百丈岩隧道左线起点桩号ZK55+645,终点桩号ZK56+423,长778米,右线起点桩ZK55+641,终点桩号ZK56+430,长789米,位于温州市文成县大峃镇龙川乡梅岙自然村附近,靠近建成通车的56省道花园至西坑段。
百丈岩隧道为丘陵山前缓坡地貌改造为农田,岩体岩性为凝灰岩,风化强烈,呈土状,水文地质条件复杂,以基岩裂隙水为主,节理裂隙极发育,底层导水能力强,水力坡度较大,地下水不易汇集,降雨天气有涌泉状出水,施工中出现塌方现象,现对该隧道施工塌方产生的原因及处理措施进行分析总结:三、塌方的因素1、工程设计中围岩的状况与实际有所不符根据设计图纸,百丈岩隧道出口左洞ZK56+290—220设计为SA3复合式衬砌支护,设计地质为地表强-中风化基岩直接出露,基岩陡立,完整性一般-较好,岩质坚硬。
该段水文条件简单,地下水以基岩裂隙水为主,开挖时会有滴水或渗水现象。
该段隧道穿越中风化基岩节理裂隙发育,岩体较破碎-较完整,地下水较贫乏,岩体呈块状结构。
掌子面开挖至ZK56+290显示节理裂隙较发育,岩体较破碎。
高速公路隧道塌方处置措施及塌方段施工技术摘要:本文结合工程实例,对高速公路隧道塌方处置措施及塌方段施工技术进行探讨。
关键词:高速公路隧道;塌方处置;塌方段施工技术一、工程概况某高速公路隧道右洞进口端K118+195—K118+230段原设计地质条件为:围岩拱顶及底板岩体为强~中风化粉砂质泥岩,左右边墙岩体为强~中风化粉砂质泥岩,岩质极软,裂隙较发育,岩体完整性较差,地下水出水状态为点滴状~淋雨状,围岩级别为Ⅴ级。
衬砌类型为浅型衬砌,超前支护为直径42mm注浆小导管,初期支护为I18@60cm,喷24cm厚的C20混凝土,二衬采用50cm钢筋混凝土。
隧道开挖由大桩号向小桩号掘进,右洞于2020年1月实现掌子面上台阶开挖贯通。
春节后复工,监测数据显示右洞K118+195—K118+230段发生侵限,最大侵限值达44cm。
2020年3月9日,在未施作临时钢架及周边注浆的情况下进行拆除换拱作业时,K118+230处拱顶左侧发生塌方冒顶,形成洞内2m、地表5m的漏斗形坍塌孔。
二、塌方原因1.地质原因塌方段落处于倒转向斜核部,物探地阻异常区,为硅质岩夹页岩,岩层较薄,岩体破碎,地质探测表明附近存在溶洞和断层,推测坍塌体存在挤压后松散碎石破碎带,碎石粒径为0.2~2.0cm,无黏结性,自稳性差,易坍塌。
2.地下水作用由于该隧道位于较长的向斜核部破碎带,岩体节理裂隙发育,地表水系丰富,富水随岩体裂隙入渗破碎带,加上排水不及时,导致掌子面失稳塌方。
3.勘察设计问题设计的开挖方法、支护方式不满足实际要求,比如:按Ⅳ级围岩进行设计,但实际施工揭露后发现是Ⅴ级。
由于不同围岩对应的支护类型不同,错误的支护方式导致出现多次支护变更施工。
4.施工原因施工管理水平和工人操作水平有限,缺乏施工经验,没有严格按图施工。
对于塌方段的开挖按照设计应该是环形开挖预留核心土,而实际施工中,盲目追求开挖进度,没有及时采取初期支护措施等。
现场调查发现,隧道开挖段地质揭示情况与原勘察报告基本一致。
公路隧道塌方治理技术一隧道塌方施工步骤1 掌子面加固在发生塌方后为了避免塌方的扩展,需要对塌方掌子面进行加固,通常是采用小导管注浆、洞渣回填反压、中空锚杆、止浆墙等措施。
2 塌方影响段处理在对掌子面加固后需要及时的对塌方影响段进行治理,可以采用钢筋网喷射混凝土、工字钢等方式加固,在实施加固的时候根据塌方的实际情况,结合塌方的范围、程度条件实施。
3 塌方段处理针对塌方段的处理可以采用护拱法,在治理前需要清除表面的危岩,设置排水管,及时的采用喷射混凝土封闭,控制混凝土的厚度,使之超过16cm,或者是采用小导管注浆的方法。
4 塌方段的开挖和支护在塌方段治理完成后继续开挖,严格的按照技术标准和设计要求进行,防止再次发生事故。
对于小塌方和大塌方采取不同的处理方法,观察塌方的外形,清除塌体,利用坍塌间歇空隙做好支护措施,严格的按照施工的工序进行。
5 注意事项首先在塌方治理的过程中注意施工步骤,严格的按照施工步骤顺序进行,其次注意施工安全,确保施工人员和设备的安全,制定科学的施工方案,保障围岩的承载力,密切的观察围岩情况,保障其稳定性,并做好相关的记录工作,为以后的隧道塌方治理提供可靠的技术资料。
最后做好围岩的监测工作,对塌方的具体状况做好记录分析,严格的观察塌体的注浆效果、松渣厚度,根据塌方的实际情况结合施工条件和经济条件制定治理方案,并密切的关注地下水情况,保障治理工作的顺利进行。
及时的采用加固处理措施,当加固效果并不明显的时候需要及时的撤离相关的人员和施工设备,并及时的上报,组织专业人员现场勘查,做好记录制定治理措施。
在塌方稳定的时候可以观察分析坍塌的实际情况,收集相关的资料。
二管棚及小导管注浆技术管棚注浆法加固,将钢管设置在隧道开挖的周边,使之留有一定的间距,利用钢管能够起到注浆管和超前管棚的目的,加固拱顶,注浆围岩,使之形成塌方区的加固圈。
利用管棚的支护作用,保持加固圈能够承载岩层重量,减少形变压力。
浅谈大洞隧道塌方处理技术摘要:介绍了位于广州至梧州高速公路河口至双凤段内大洞右线1号隧道塌方的主要情况和主要处理措施、及处理效果,为国内外隧道塌方提供借鉴、参考。
关键词大洞隧道塌方处理技术引言随着我国公路建设的发展,公路山岭隧道的建设规模越来越大。
由于施工时所遇到的围岩地质情况与施工前的勘察往往存在很大的差距,造成对地质情况认识不足,再加上有时采取的施工方法不当,就容易造成隧道的塌方。
根据现场的实际情况,及时快速地处理好塌方,并且能保证隧道施工安全,成为公路隧道施工建设中重要的环节。
1工程概况大洞隧道穿过山地丘陵地貌区。
丘陵脊线明显,由于受区域上北东向新华夏断裂带控制,山体地形陡峻,植被茂密。
隧道围岩地下水类型主要为第四系松散层孔隙潜水及基岩裂隙水,水量贫乏。
大洞隧道分左右线设置,为双洞四车道,设计行车速度80km/h,采用隧道设计规范标准断面,建筑限界净高5m,洞内路面宽度7.5m。
大洞右线1号隧道起讫里程为RK59+778~RK60+029,全长254m,根据勘察钻探资料得知隧道所在山体岩性主要为全、强风化粉砂岩。
2塌方段地质与塌方情况2.1塌方区工程地质条件及水文地质条件大洞右线1号隧道RK60+860~RK60+867段塌方段平均埋深25m,属于浅埋隧道,地表基本平坦,无偏压现象,隧道围岩主要为全、强风化粉砂岩,红褐色。
地下水主要为裂隙水,不发育,在雨季隧道渗水较大。
隧道左侧为褐红色强风化粉砂岩,质硬,弱爆破开挖,拱顶和右侧范围为黄褐色强风化粉砂泥岩,质软,人工辅助机械开挖即可,遇水后呈砂土状,松散,用手可捏碎,围岩设计为IV级围岩。
2.2隧道塌方情况大洞右线1号隧道进行RK59+860~861开挖时,掌子面及拱顶部位小面积掉块,出现小塌方,塌腔呈倒“V”字型分布,塌方方量在20m3,在塌方后,项目部迅速采用喷射混凝土封闭塌腔[1],塌腔基本稳定,经过现场的分析,决定进一步采用先锚喷支护,后回填的方案进行处理。
浅谈隧道塌方处理摘要隧道塌方已经成为隧道施工中常见的问题。
本文从分析隧道塌方的原因出发,在此基础上论述隧道塌方处理的方法。
关键词隧道塌方;原因;处理方法在隧道的开挖施工中,塌方做为一种比较常发的事故,会给隧道施工造成极大的危害,比如延误工期、出现比较严重的机械损失,甚至威胁着施工人员的生命安全。
目前,国内很多在建的或者已建的隧道都有过塌方现象。
防止塌方的发生、塌方出现后的治理工作已经成为隧道施工的关键所在。
隧道施工中造成塌方的原因是多样的,有地质自然条件的原因也有人为施工方法、施工质量的原因。
因此,要加强对隧道施工的管理,从地质因素与人为因素出发,防止塌方事故发生,采用正确方法处理塌方事故。
本文从分析隧道塌方的原因出发,在此基础上论述隧道塌方处理的方法。
1 隧道施工中塌方出现的原因隧道施工中发生的塌方原因是复杂的,下面主要从不良地质条件、隧道设计不周全、施工方法与措施不当等3个方面来做具体的分析。
1)不良地质条件。
隧道施工时穿过断层或者地层覆盖比较薄弱的地段,比如穿过水源比较丰富的土层如水塘、冲沟、水库等,穿过风化比较严重的岩层,或者在隧道施工中遇到溶洞、裂隙、软硬差异比较大的岩层分界处,这些都是会引起隧道塌方的比较常见的不良地质现象。
这里需要重点指出:水是造成塌方的最为重要的原因之一。
地下水通过浸泡、溶解、软化等作用使岩体塌落或者促使岩体的稳定性变差,从而加快塌方发生。
一些岩层之间软硬强度不规则,由于地下水的作用,使得软弱面的强度越来越低,达到一定的极限就会发生滑塌。
2)隧道设计时考虑不周全。
隧道施工前的设计对施工的安全性起着重要作用,如果在勘测设计阶段对隧道要经过的地段的地质情况掌握的不全,就不能正确地分析该地段是否存在着比较特殊的或者不良地质现象。
如果不能正确分析,就有可能把隧道设在地质条件不好的位置,导致塌方发生。
隧道设计还要考虑地质条件可能会发生的变化,并根据变化及时地对支护参数进行调整,否则,就有可能在施工时发生塌方事故。
结合实例浅谈高风险隧道塌方施工技术摘要: 本文主要结合了工程实例,分析了不良地质条件下隧道穿越f1断层发生塌方的施工技术措施,为了消除其给施工安全和施工进度带来的极大影响,通过超前周边注浆及超前预支护措施,对该段进行加固处理,实践证明,在高风险隧道不良地质段落所采用方法合理有效,拱顶沉降控制在合理范围,最终安全有效地通过了高风险隧道断层塌方段。
可为高风险隧道施工提供了可靠的依据。
关键词:高风险隧道;断层;破碎带;塌方;超前预支护;施工技术0 引言随着我国隧道修建技术的不断发展和不断增长的经济需求,铁路、公路隧道的发展趋势是隧道越修越长、越修越宽;穿越的地质越来越复杂,所需要的技术越来越难、越复杂、风险也越来越高,隧道遇到断层破碎带塌方问题也日益增多,而断层破碎带塌方在隧道塌方中占的比例很大。
长大隧道施工中经常受到断层破碎带影响,断层破碎带地质条件复杂,岩体破碎,且多数裂隙水发育,隧道通过时极易产生塌方等事故,对隧道施工安全风险影响极大。
如此的话,如何在高风险隧道施工中规避此类事故的发生,以及当事故发生后如何有效处置,已成为高风险隧道施工亟待解决的重要技术难题。
1.工程概况1.1设计概况新建铁路沪昆客运专线长沙至昆明段梨子坪隧道位于湖南省怀化市溆浦县境内。
隧道进口端从北斗溪乡游鱼井村茅湾西面山坡进入隧道,下穿老牛冲、亮坳,经小横垄乡团结村黄土坳、杨柳村,在小横垄乡谭家村东约200m的小横垄河东岸山坡地带穿出隧道。
隧道起讫里程为dk273+441~dk279+756,全长6315m,双线隧道,左右线间距5m,设计行车时速350km/h,断面为139.9~166.27㎡,为长昆全线控制性工程,隧道dk276+615.1~dk278+850.4段位于左偏曲线上,曲线半径8995m,其他地段位于直线上。
隧道进口端609m为平坡,接着是5100m长19‰的上坡,出口端为606m长4‰的上坡。
最高点位于隧道中部dk275+400处的大垴坡,高程为807.6m,隧道最大埋深约为250m。
梨子坪隧道进口端dk273+441~dk273+468段为缓冲结构,长为27m明洞;出口端dk279+745~dk279+756段为倒斜切式明洞,长为11m。
ⅲ级围岩采用台阶法施工,ⅳ级围岩采用弧形导坑预留核心土法施工,ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法、三台阶临时仰拱法、三台阶七步开挖法施工。
隧道风险等级为二级,易发生坍塌和突水突泥,一旦坍方突破可能形成连锁变形,不断扩大。
1.2工程地质概况梨子坪隧道地质情况极为复杂,隧道穿越雪峰山北麓的侵蚀构造中低山区,山峦叠嶂、沟谷纵横,地形起伏大,地势陡峻,区域内最高海拔为807.6m,地表植被茂盛。
隧道进口地形相对较平缓,自然坡度25°~35°,坡下为村落,分布耕地。
隧道出口地形较陡,自然坡度30°~45°,风化厚度大,坡下为小横垄河河滩,分布耕地。
梨子坪隧道地层岩性主要为砂质板岩、炭质板岩、粉砂岩、石英砂岩、绢云母板岩。
全隧ⅲ级围岩2330m,占36.9%,ⅳ级围岩2865m,占45.4%,ⅴ级围岩1120m,占17.7%。
梨子坪隧道受小横垄—槐子冲变形区的影响,发育有九溪江—三岔溪变形亚区(为一复式背斜)和槐子冲—对江坪变形亚区(为一宽缓向斜),隧道穿越两变形区的转折端和九溪江--三岔溪变形亚区东翼,断裂结构发育,洞身穿越北斗溪断层、发育枸杞岭—干田岭断层及其支断层、小坪溪断层、中林断层计五条断层,西部隧道出口约100m发育黄茅园—溆浦压扭性断层。
不良地质主要有危岩落石、放射性、高地应力、岩爆、构造破碎带及影响带等。
地质较复杂,施工风险较大。
梨子坪隧道区由于断裂构造较发育,主要穿越以下断层,即:北斗溪断层(f1):非活动性逆断层,在dk273+900附近与路线交角约50°,平面上呈舒缓坡状,延伸长度大于10km,为区域性逆断层,在测区内因岩层风化较强烈,被第四系地层较厚,植被茂密。
枸杞岭—干田岭断层支断层(f2):在dk274+345附近与路线交角约50°,该断层为区域性枸杞岭—干田岭断层的分支断层,为非活动性逆断层,平面长度约2km,延伸较平直,破碎带宽约20m,带内为构造角泥砂质砾岩,该断层在地表表现为沟谷负地形,多被第四系地层覆盖,硅质岩出露地表一般形成高陡悬崖。
枸杞岭—干田岭断层(f3):在dk274+590附近与路线交角约50°,为区域性非活动逆断层,平面上呈舒缓坡状,延伸长度约20km,破碎带宽度50~100m,该断层在地表表现为沟谷负地形,多被第四系地层覆盖,硅质岩出露地表一般形成高陡悬崖。
f4推断层:为物探反应推测断层,地表未见出露。
小坪溪断层(f5):在dk277+155附近与路线交角约40°,为非活动性逆断层,平面上较平直,延伸长度约10km,破碎带宽约1.8~2.5m,带内为破裂岩,硅化强烈,硅质岩脉不规则分布且相互穿插,该断层在地表多被第四系地层覆盖,极少见其出露。
隧道区地下水主要赋存于第四系松散岩类中的孔隙水、基岩浅部的裂隙水以及构造破碎带中的构造裂隙水。
结合隧址区地层岩性、地质构造、水文地质条件,本隧道正常涌水量范围为265.94 m3/d~18368.18m3/d,最大涌水量范围为766.35 m3/d~26561.78m3/d。
根据以上地质资料,梨子坪隧道穿越f1,f2,f3,f4,f5 5个断层,其中f1断层位于进口段dk273+730~dk273+860共长130m,围岩极为破碎,实际揭示围岩主要为炭质板岩,灰黑色,弱风化,薄层状结构,岩层倾向线路左侧,倾角约30°~40°,岩层受构造挤压作用,节理裂隙发育,局部岩层陡倾,隧道右侧拱腰斜向至拱顶处岩体较破碎,呈碎石状、薄片状结构,岩石强度较低,岩石整体完整性较差,围岩稳定性较差,易发生坍塌、掉块,少量基岩裂隙水。
施工至dk273+757拱顶右侧随即发生塌方,造成施工现场无法正常施工,机械设备出现损坏,降低施工进度,增加了施工成本。
f1断层分部情况如下图1。
图1f1断层纵断面图2.塌方过程及原因分析2.1塌方过程隧道进入f1断层段采用三台阶七步开挖法施工,当开挖至dk273+757掌子面时拱顶右侧发生了塌方,设计围岩为ⅴ级围岩(实际可以达到ⅴ级),开挖揭示岩体为炭质板岩,灰黑色,弱风化,薄层状结构,岩层倾向线路左侧,倾角约30°~40°,岩层受构造挤压作用,节理裂隙发育,局部岩层陡倾,隧道右侧拱腰斜向至拱顶处岩体较破碎,呈碎石状、薄片状结构,岩石强度较低,岩石整体完整性较差,围岩稳定性较差,少量基岩裂隙水。
开挖1h后,拱顶右侧不断出现掉快坍塌,形成一个高4~6m的坍腔。
我部根据情况不同迅速反应,采用喷射混凝土封闭措施,由于围岩非常破碎,不断的进行掉快坍塌,无法承受塌方体自重力,喷射混凝土无法对该段围岩形成有效封闭。
此次塌方可能与f1断层有关。
根据现场资料,塌方量多达300m3,如图2所示。
图2dk273+757断面围岩坍塌横剖面示意图2.2塌方原因分析⑴隧道走向与岩层走向不同,裂隙节理发育。
掌子面开挖接近背斜的核部;超前支护打设不及时不到位的话,隧道开挖给拱部坍塌提供了临空面。
⑵该段地层围岩为炭质板岩,灰黑色,弱风化,薄层状结构,岩石稳定性较差,较软弱破碎。
隧道开挖后,由于f1断层的影响,该处有一厚0.6~1.0m的软弱泥质夹层,遇裂隙水软化,自稳及抗剪切能力极差。
同时该夹层切割起拱线部位形成应力集中,在岩石软弱破碎的情况下,易发生局部破坏,拱顶右侧位置易发生切层掉快,引起塌方。
⑶塌方段原设计为ⅴ级围岩ⅴe型结构,h175型钢0.6m/榀全环布置,拱墙锚杆纵环向间距为1.0×1.2m,长度为5.0m;φ10钢筋网片(20×20cm),从现场施工情况来看,围岩类别偏于保守,但初期支护形式不合理,不能起到有效的支护作用。
对地质情况的误判导致采用的支护方式为锚网喷支护,锚杆按照径向布置,基本与断层平行,不能与周边稳固围岩连接,不能实现锚杆的组合梁作用。
喷射混凝土采用厚35cm的c30喷射混凝土。
同时由于喷射混凝土强度有一定增长期,前期强度较弱,难以阻挡拱部的松动荷载,无法抑制变形的进一步增长。
⑷随着开挖的进行,隧道埋深迅速增加,,二次应力效应明显增加,围岩二次变形增大,在裂隙发育,岩石软弱的破碎带炭质板岩段,围岩表现为收敛变形和松动坍塌。
⑸超前预报缺乏及时性,超前支护措施不当,针对这样的地质条件,应采取合理的超前支护措施,同时超前周边注浆缺乏整体受力的针对性。
⑹量测点的布置位置缺乏针对性。
断层破碎带围岩变形具有突发性,特别是出现局部塌方后如何安全布置量测点、如何检测等都是问题,断层破碎带围岩不能起到有效的监控量测效果。
3.断层破碎带处理指导思想按照锚喷构筑法原理组织施工,稳扎稳打、步步为营、防塌为主,即少扰动围岩和超前预支护,充分发挥围岩的作用,尽早封闭成环,形成一个整体受力结构,加强量测及信息反馈,指导施工。
⑴施工中坚持遵循“管超前、预注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的施工原则。
⑵利用“超前钻孔”等手段探明前方断层地带的情况。
⑶加强超前注浆等预加固、堵水措施,改良地层。
采用超前小导管、钢架、网喷混凝土及支护手段,构成强支护体系,仰拱及时支护成环,并及时组织衬砌施工。
⑷根据位移量测结果,评价支护的可靠性和围岩的稳定状态吗,及时调整支护参数,确保施工安全。
4.施工工艺及方法4.1施工工艺及步骤①对掌子面、拱墙暴露部位及坍腔口部进行初喷②对坍腔小里程边沿3m范围进行初期支护(型钢钢架)③对剩余部分进行初期支护(格栅钢架)④对坍塌部位进行初期支护⑤坍腔混凝土回填或注浆⑥处理完毕后续施工。
如图3所示。
图3dk273+757纵断面围岩坍塌处理示意图4.2施工方法⑴进入断层影响带前,采用tsp203进行长距离宏观控制超前地质预报,根据预报成果合理调整施工方法及支护参数。
⑵由于有少量裂隙水发育,采用红外物探法进行红外探水。
⑶超前周边注浆及超前支护施作完毕,由于围岩极其破碎、松软掉快,在施工处理时开挖方法采用三台阶临时仰拱法施工。
开挖采用风镐或弱爆破,循环进尺控制在0.5~0.6m。
以减小对周边岩体的扰动。
⑷采用扩挖工作室进行加强支护系统处理,在原设计的基础上采用i22a工字钢架和超前小导管、锚杆加强支护,同时对坍腔内进行混凝土充填密实。
确保施工安全。
开挖后及早进行仰拱、铺底及衬砌施工。
5.施工处理方案5.1初喷采用机械手对掌子面、拱墙暴露位置及坍腔口部进行初喷,初喷厚度8cm,坍腔口部初喷加强,厚度为15cm,临时稳定围岩;逐步清理掌子面洞渣,并观察掌子面围岩完整性,如果围岩破碎,则停止扰动渣体,围岩较完整,则采用挖机将洞渣转至底部,堆积成台阶,上部洞渣每下降2m,对暴露围岩进行初喷支护;将中线位置台阶进行放坡,机械手行驶至台阶上,机械臂尽量升长对坍腔内部尽可能进行初喷支护,初喷厚度15cm。