采用护拱法处理隧道塌方的施工技术

采用护拱法处理隧道塌方的施工技术

李󰀁明(中铁四局五公司)

摘󰀁要:处理隧道坍方的方法多种多样。本文通过洛湛铁路刘家隧道进口发生大坍方的处理实例,介绍了一种

简单实用的处理隧道坍方的施工方法󰀂󰀂󰀂护拱法,对今后隧道施工有一定的借鉴意义。

关键词:隧道󰀁塌方󰀁处理技术

󰀁󰀁

0󰀁引言

在隧道施工中,由于种种原因,造成隧道坍方的情况并不少见,一旦发生坍方,如果没有一种科学合理的处理方法,往往会造成更大损失,达不到预期效果。本人在多条隧道施工中,摸索出一套先护住坍方顶部、再处理下部的一种较为安全、经济、简单、实用的处理方法󰀂󰀂󰀂护拱法。现通过洛湛铁路刘家隧道进口大坍方处理实例介绍如下:

1󰀁工程概况1.1󰀁工程简况

刘家隧道是洛湛铁路一座单线隧道,全长442m,地质主要为砂质板岩、碳质板岩,灰黄色~灰黑色,岩性破碎,有裂隙水,围岩 ~!级,其中进口段110m为!级,灰黑色碳质板岩,遇水极易软化成泥,具有弱膨胀性。施工方法为短台阶法,设计为锚喷支护,格栅加强。

1.2󰀁坍方情况

隧道进口采用短台阶法已衬砌24m(DK16+020~+044),继续向前掘进,上导掘进至DK16+058,下导掘进至DK16+054.5,正着手准备推台车就位时发生坍方,先从DK16+050附近右侧边墙处挤坍,随之迁发拱部塌坍,越坍越大,顶部坍出一个大锅盖,坍方范围主要是正准备衬砌的10m地段,两头迁动2~3m,坍方长度约15m,宽度约14m,高度约15m,坍方数量近2000m,详见图1。

2󰀁坍方原因分析与处理方案选择2.1󰀁坍方原因分析

坍方发生后,经现场调查和分析,认为引起本次坍方的主要原因如下:

2.1.1󰀁由于岩体破碎,节理发育,致使岩层的层间结合力较低,加上地下裂隙水的作用,围岩极易软化成泥,并具弱膨胀性,引起右侧边墙失稳、坍塌。

3

任心强,信誉高;

8.3󰀁复合地基试桩时影响深度不足,即对淤泥层的压缩性没有体现出来,因此复合地基压板试验结果只能供设计人员选取复合地基承载力时参考,而不能作为唯一的依据;

8.4󰀁对不均匀沉降变形的预测难度较大;8.5󰀁在类似于该小区地块的地质条件下,多层住宅采用振冲碎石桩和沉管灌注桩相比,综合造价并不经济,(含试桩费用);

8.6󰀁在淤泥层较厚的地区,多层住宅桩基不宜采用振冲碎石桩;

江西建材󰀁2/20068.7󰀁设计人员在设计建筑物室内外高差时应考虑预留均匀沉降量,就不致于在建筑物沉降稳定后出现室外标高比室内底层地面高的现象。

参考文献

1、陈仲颐,叶书麟主编,基础工程学,北京:中国建筑工业出版社,19972、叶书麟主编,地基处理工程实例应用手册,北京:中国建筑工业出版社,19993、JTJ79-91建筑地基处理技术规范

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3.2.1󰀁洞内临时加固措施,防止坍方进一步恶化;3.2.2󰀁施作护拱;

3.2.3󰀁坍方段的开挖及支护。

3.3󰀁坍方处理具体措施

坍方处理必须要有一套详细可行的实施性方案,作好各项准备工作,统一指挥,忙而不乱,有序操作,具体实施步骤如下:

3.3.1󰀁地表处理:全面检查坍顶地表,裂缝处用粘土夯填,砂浆封闭,并做好拦截排水沟,用彩布覆盖地表,防止坍方区顶部出现地表渗水。

3.3.2󰀁洞内衬砌段加固:靠近坍方段一节衬砌(4.5m)出现裂缝,拱顶滑塌成一斜面。在衬砌断面内加设三付圆木排架支撑(留出通道)予以加强,稳住衬砌地段。

图1󰀁塌方断面处理示意图

2.1.2󰀁属于!级围岩,位于进口洞口段,刚衬砌完24m,但尚未完全稳定,仍处于洞口偏压薄弱危险段,开挖长度十多米,初期支护强度偏低。2.1.3󰀁右侧边墙中下部地下裂隙水较大,排堵措施不当,直接引发围岩局部失稳。

2.2󰀁坍方处理方案选择

坍方处理办法很多,鉴于本次坍方的地质、跨度、覆盖厚度等情况,分别考虑了清方、排架、管棚及护拱等几种方案,进行了全面的技术、经济比较,尤其对施工的难度和技术的可靠性,进行了认真全面的分析,从施工现场现有条件出发,确定了护拱法处理坍方,认为较为安全、可行、经济、易操作。

3󰀁坍方处理技术3.1󰀁坍方处理原则

3.1.1󰀁安全:坍方处理必须安全可靠,做到万无一失;

3.1.2󰀁快速:即处理时间要较短,要求在一个月内完成;

3.1.3󰀁保质:即保证工程质量,不得留有任何隐患;

3.1.4󰀁节约:即整个坍方处理费用要较低。3.2󰀁坍方处理要点

把握好坍方规律,充分利用坍方后围岩处于相对暂时稳定状态,施工那些关键而又有危险性的工序。∀46∀3.3.3󰀁少量清碴:坍体封堵掌子面,尚未出现

冒顶,坍区内应该是一个大空穴,根据现场察看,可在掌子面上部右侧少量逐步试探性扒碴,先扒出一个小口能进人,进人观察后再逐步适量扒大,能进人进料。

3.3.4󰀁坍区临时支撑:利用坍方后围岩处于暂时稳定状态,观察整个坍区,先清除危块,对坍区的腰部及危险处采用圆木临时支撑。

3.3.5󰀁坍区喷浆封闭:对整个坍区临空面进行喷浆,分二次喷,尽可能保证喷护厚度3~5cm,封闭临空面,以防风化剥落,分层掉块恶化;同时喷浆后出现裂缝掉块,可起预告信号作用。

3.3.6󰀁施作护拱:先大致清平坍体表面,预打锁脚钢管、拱墙连接钢管、排水盲沟等,再架立#16钢拱架,间距0.8m,连接成整体,#16钢架下再打木排架予以加强,吊扣木模,输送泵泵送混凝土灌注护拱,护拱顶部厚度1.0m,拱脚处满灌,腰部视情况尽可能用片石土袋码护,以节约成本。灌注护拱时,予埋钢轨两头搭接,同时也起预支护作用。

3.3.7󰀁坍方段开挖与支护:在护拱安全掩护下,严格遵守∃预支护、短开挖、强支护%原则,分段错开支腿,及时锚喷支护,右侧边墙坍方超宽处采取模注砼将支腿钢架、边墙锚杆、锁脚钢管等浇注成整体,稳住边墙。同时特别注意加强右侧边墙地下水的引排。

3.3.8󰀁坍方段衬砌:为安全起见,分4.5m和6m二节加强型衬砌,渡过坍方段。

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3.3.9󰀁坍区回填加固:在回填之前,首先做好排水措施,分环向排水和纵向排水,绝不能积水成隐患。再做1.0m以上土石缓冲层,顶部、腰部加设部分支撑,在地表最薄处铲开二孔灌送混碴、炉碴等废碴回填。

3.3.10󰀁衬砌背后注浆:对拱墙背后进行填充性注浆,加强整体性。

4󰀁施工监控

为了确保坍方处理过程的施工安全,特布置了如下监控措施:

4.1󰀁在坍方区安设了二盏大型探照灯(一盏备用),加强照明,一是方便观察坍方区出现异常情况,二是方便施工人员操作。4.2󰀁在瞭望好又安全处,安排责任心强的同志专职负责观察险情。

4.3󰀁在坍方区施工,现场设专人统一指挥,操作人员必须听从指挥,相互配合,行动迅速。4.4󰀁严格遵守坍方处理方案操作程序,不得盲目行动。操作原则是由安全处向危险处步步推进,稳打稳扎。4.5󰀁在坍区顶部地表埋设观测点,定时测量地表下沉量。

4.6󰀁在衬砌段与坍方段交界处的内拱顶、拱脚处埋设观测标志,定时测量拱顶下沉量、拱脚内移收敛值,做好记录分析,及时反馈信息。

5󰀁坍方处理效果

由于及时采用了一些有效的临时支护措施(支撑、喷浆等),为施作护拱赢得了宝贵的施工时间,使整个坍方处理过程在护拱的安全掩护下,转变成

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2、铁道部.铁路隧道施工技术规范.中国铁道出版社,2002

有序的正常施工,坍方处理全过程都没有发生任何安全质量事故,整个坍方处理耗时21天(其中临时加固、喷浆等2天,施作护拱等3天,清渣、开挖及支护10天,衬砌4天,回填处理等2天),安全顺利地突破了坍方段。之后,坍方段埋设观测标志,经定期观测坍方段处理完后没有发生任何变形、下沉、开裂等现象,说明处于稳定状态,完全达到了预期∃安全、快速、保质、节约%的目的,从而说明我们选定的处理方法是正确的、合理的。

6󰀁结语

坍方状况千奇百怪,处理方法多种多样。通过上述成功实例,总结出,在隧道坍方未发生冒顶呈一大空穴时(实践中这种情况并不少见),可首先考虑护拱方法处理。其优点如下:

6.1󰀁施工简单,方便操作;6.2󰀁速度快:步骤明了,步步推进;

6.3󰀁保证工程质量:能满足模筑台车的整体衬砌要求,保证了结构整体性,同时坍空区回填质量好,无隐患;

6.4󰀁施工较安全:利用好坍方后围岩暂时的稳定状态,抓紧时间临时加固、施作护拱,在护拱的安全掩护下使坍方段施工转变成正常施工;

6.5󰀁处理成本相对较经济。

参考文献

1、关宝树.隧道工程施工要点集.人民交通出版社,

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