郝蕾老公刘烨简介
隧道洞内拱顶掉块坍塌原因分析与处理
  摘要:通过对某隧道拱顶掉块坍塌过程以及地质分析,判定掉块坍塌原因,并根据拱顶掉块情况进行分段支护,安全、合理、科学的治理了此次掉块坍塌,为今后的工程提供参考与借鉴。
  关键词:拱顶掉块;坍塌;分段支护
 
 
  1 工程概况
  某隧道为双线隧道,起讫里程DK128+160~D2K129+845,全长1685m。隧道采用两端组织施工,进口为反坡施工,出口为顺坡施工,其中进口施工段长840m,出口施工段长845m。
  隧道位于四川省宜宾市翠屏区思坡乡境内,属于川南红层丘陵地貌,上覆第四系全新统崩坡积块石土,坡残积粉质黏土;下伏基岩为白垩系窝头山组泥质砂岩夹泥岩,侏罗系上统蓬莱镇砂岩夹泥岩,且地下水较发育,对混凝土结构有侵蚀性,隧洞深部为储气结构,临近大塔场气田及青杠坪气田,为低瓦斯隧道,隧道最大埋深120m,局部为浅埋隧道,20‰坡度下坡,出口边坡仰坡位于松散块石土中,岩质陡坎,隧道整体地面高程330m~470m,地面
最大高差140m。
  2 坍塌情况
  2.1 坍塌过程
托业考试  掉块首先发生在隧道出口掌子面D2K129+437段处,该段处于Ⅲc、Ⅲe级围岩深埋段,采用台阶法开挖,见图2-1台阶法施工工序立面示意图。
  隧道拱顶首先出现局部渗水,且向大里程方向蔓延,但拱部及边墙围岩监控量测数据显示,无明显变化。考虑到渗水对围岩自稳能力有一定影响,D2K129+440~D2K129+437段按照Ⅲe符合衬砌施工。由于复合式衬砌方式的转变(Ⅲc转变为Ⅲe型),需要将已经喷射混凝土好的支护面进行再次扩挖,以便安装格栅钢架。在扩挖完成并准备架立格栅钢架时,拱顶掉块严重,立即采取措施暂停施工,对拱顶掉块处进行了喷射混凝土封闭处理(施作人员在安全位置喷射)。在复喷结束后,掌子面拱顶掉块现象仍然没有遏止,越发严重,并向大里程方向扩散至D2K129+461处(拱部形成宽2~6m、长24m、径向深0~8m的坍腔,掌子面处径向深8m),严重影响施工,见图2-2洞内拱顶掉块。
 

  图2-2 洞内拱顶掉块
  2.2 坍塌原因分析
南笙姑娘资料  隧道围岩以砂岩为主,夹少量泥岩,其中砂岩为紫红,弱风化,以薄层状为主,岩层缓倾,节理中等发育,砂岩、泥岩层理面之间夹多层石膏,石膏层厚度0.5~3cm。隧道出口掉块段地形图如图2-3所示。
  (1)拱顶有局部渗水,导致石膏层与基岩面黏结力更差;
  (2)拱顶基岩面上存在多层石膏岩,掉落的岩块也是一面或多面贴着一层石膏,围岩分层严重,整体性较差;
  (3)钻爆法开挖,对围岩的扰动很大,分层围岩更加松散,以致掉块。
 
  图2-3 隧道出口掉块段地形图
谷歌地图高清街景  3 分段处理
  针对拱顶掉块不同程度,将D2K129+485-D2K129+473分为三段并采取不同的支护方式进行处理。
  3.1 轻微掉块段
  D2K129+485-D2K129+473段距离塌腔较远,围岩基本稳定。现场采取钢筋混凝土结合药卷锚杆,进行支护,施工过程如下:
  (1)采用Ф25药卷锚杆将围岩串联成一个整体。锚杆长3.5m,间距1m×1m(环向×纵向),为减小对拱顶围岩扰动,拱顶锚杆间距,可适当加大。杆体垂直于岩面。药卷须在水中浸泡至水泥水化作用充分,但不能过久,并保证在水泥初凝前使用完毕。施工时,可配合使用专用的工具,用锚杆的杆体将"药卷"匀速地顶入锚杆安装孔,边顶边转动杆体(配合使用专用工具时会自动转动),使"药卷"水泥在杆体周围均布密实,但不可过搅。施工过程中,顶入和转动杆体时,应注意"匀速"。安装好后,可用"钢筋头"或其他楔块,在孔口将杆体固定。
  (2)采用单层Ф25钢筋网作为骨架。钢筋间距1m×0.2m(环向×纵向)。主筋底部与地面结合部位用钢板进行支垫,防止钢架下沉。
  (3)钢架安装结束后,采用C25喷射混凝土,对围岩进行封闭,混凝土厚度10cm。喷射混凝土饱满,无空洞,
  见图3-1轻微掉块段支护示意图。
 
  图3-1 轻微掉块段支护示意图
  3.2 较明显掉块段
  D2K129+473-D2K129+461段,拱顶局部出现剥落,且距离塌腔较近。本段采取20b工字钢外加锚喷支护的方式。钢架间距0.6m/榀。纵向连接钢筋环向间距1m,拱顶处加密。采用Ф25药卷锚杆代替组合中空锚杆,锚杆长3.5m,间距1m×1.2m(环向×纵向)。钢架底部与地面结合部位采用500×240mm钢垫板进行支垫,以减小拱顶下沉。
  见图3-2较明显掉块段支护示意图。
       
图3-2 较明显掉块支护示意图
  测量人员精确定位出D2K129+461~D2K129+451段临时仰拱钢架中心高程以及该段初支钢架顶部中心高程,并用红油漆标识。然后计算出两高程之高差,以对照加工I20临时竖撑。竖撑采用I20b型钢,纵向间距1.2米。临时竖撑施工顺序为:先在初支钢架顶部中心安装一条纵向10m长I20b型钢,再自掌子面向大里程方向安装竖撑型钢,间距1.2m,上部与拱顶纵向型钢焊接,使竖撑型钢形成整体受力,下部与临时仰拱型钢中心焊接。
  见图3-3竖撑型钢截面示意图。
 
  图3-3 竖撑型钢截面示意图
  3.3 塌腔段
  D2K129+461-D2K129+437段,掉块较严重,拱顶经过长时间掉块,已逐渐形成0-8m深塌腔;故本段采取加强支护。具体做法如下:
名茶  (1)对D2K129+449~D2K129+437段采用弃渣或砂土进行回填,回填高度至隧道拱顶;
  (2)在该段拱部120°范围内增设Ф108大管棚;
  (3)在该段拱顶泵送2m厚C25混凝土与管棚形成整体护拱;
  (4)立钢拱架及喷锚支护;
  (5)封闭掌子面,进行地质确认。
  见图3-4塌腔段加强支护示意图。
 
  图3-4 塌腔段加强支护示意图
  具体施工过程如下:
  (1)测量定位、回填碴土:测量定位出大管棚打设至掌子面的位置,并计算管棚钻机架设位置,以便确认填土高度。采用长臂挖掘机进行隧道洞内回填,沿掌子面向大里程方向依次填土至D2K129+451(已支护段),填土高度具体位置以测量数据为准,在D2K129+451修建施工平台,以便打设大管棚。
  (2)施作大管棚:在D2K129+451处安装钢架,利用钢架制作导向架,确保大管棚施作的准确定位。接下来在拱部120°范围内打设大管棚,管棚环向间距30cm、外插角3°、单根长度17m,深入掌子面基岩3m,管棚内置钢筋笼并注M20水泥浆。
2021年新年发朋友圈  (3)泵送混凝土:泵送高度为拱顶以上2米范围,与大管棚形成整体护拱。
  (4)开挖立架:采用预留核心土法开挖,洞身本身采用渣土回填,为了降低对围岩的扰动,采用挖掘机配合人工开挖;支护方式按照Vc型复合衬砌进行施工。
  4 注意事项
  (1)施工前,对作业人员进行安全、技术交底。在确保作业人员安全的情况下,进行施工。
  (2)未按要求采取安全防护措施,不得进行作业。
  (3)作业过程中,安全员、技术员全程旁站,随时观察围岩变化情况以及监督施工人员安全作业。遇突发情况,及时组织作业人员撤离。
  (4)施工过程中,洞内严禁爆破,减少对围岩的扰动。
  (5)测量人员加强对围岩的监控量测,量测频率为8小时一次(可根据量测数据适当调整),泵送混凝土时加大监控量测频率。塌腔处泵送混凝土时不易过快,且一次方量不能太大,分多次泵送。
  结 语
  掉块坍塌是隧道施工中易发生的、较典型的事故,是由多种因素共同作用的结果, 其中地质因素往往起决定性作用。通过坍塌原因的初步分析及坍塌段处理的工程实践表明,必须切实吸取教训,总结经验,规范施工行为,加强质量管理,建立保护围岩的基本概念和行为准则,坚持“弱爆破、勤量测、短进尺、强支护、早封闭”五大施工原则。
  参考文献:
  [1]新建铁路成都至贵阳线乐山至贵阳段手爬岩隧道设计图纸[Z]。
  [2]TZ210-2010, 铁路混凝工程施工技术指南[S]。
  [3]TB10424-2010, 铁路混凝土工程施工质量验收标准[S]。
  [4]TB10753-2010, 高速铁路隧道工程施工技术规程[S]。
  [5]Q-CR9604-2015, 铁路工程基本作业施工安全技术规程[S]。
  [6]TB10304-2009, 铁路隧道工程施工安全技术规程[S]。
  [7]吴焕通, 崔永军. 隧道施工及组织管理指南[M].北京:人民交通出版社, 2005。