竹嶺隧道坍方處治技術(shù)與預(yù)防措施

1、文章編號:10045716(200501011502中圖分類號:U45813文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 竹嶺隧道坍方處治技術(shù)與預(yù)防措施王軍濤(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司,河北燕郊065201摘要:在復(fù)雜地質(zhì)條件下的山嶺隧道施工中經(jīng)常發(fā)生較大的坍方,危害極大,著重闡述隧道坍方產(chǎn)生的原因、處理方法及預(yù)防措施。關(guān)鍵詞:節(jié)理;坍方處理;坍方防治1工程概況1.1設(shè)計(jì)說明竹嶺隧道位于徽杭高速公路第16合同段上,皖浙交界處的昱嶺關(guān)之西,歙縣的竹鋪鄉(xiāng)竹嶺。竹嶺隧道設(shè)計(jì)為上、下行兩座獨(dú)立隧道,均為直線隧道。隧道按新奧法原則設(shè)計(jì)支護(hù),采用復(fù)合式襯砌。1.2工程地質(zhì)本隧道位于天目山脈綿延區(qū),皖東浙西剝蝕中高山區(qū)。隧道穿越的地層主

2、要為風(fēng)化的炭質(zhì)板巖夾石煤層,風(fēng)化板巖主要地質(zhì)特征是巖層呈灰灰黑色,巖芯破碎,呈松散結(jié)構(gòu)。穿越隧道的F2斷層,為壓扭性逆斷層,早期為張性后期為壓扭性,見石英脈及螢石脈充填,有擦痕,巖層張裂破碎。主要影響左線進(jìn)出口段。節(jié)理裂隙發(fā)育,節(jié)理面多為閉合,部分被泥質(zhì)、硅質(zhì)充填,局部充填方解石脈。隧道所處位置相對南北兩側(cè)地勢低,圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育,賦水性,透水性相對較強(qiáng)?？傮w說,隧道區(qū)域地下水不發(fā)育,但雨季期,地下水發(fā)育,水量達(dá)中等,水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜。地下水主要為第四系松散孔隙水和基巖裂隙水,均無結(jié)晶、分解及復(fù)合類侵蝕性。2坍方的原因及處理措施2.1坍方經(jīng)過2002年11月27日,出口左線下斷面開挖至ZK

3、75+102時(shí),左側(cè)初支拱頂發(fā)生坍塌(見圖1,坍方里程ZK75+102ZK75+ 105。坍方后,對未塌部分的拱部和前后未塌地段進(jìn)行臨時(shí)支撐加固,并對坍穴進(jìn)行噴射混凝土封閉。由于滲水量大,圍巖破碎,坍方繼續(xù)擴(kuò)大,并堵塞滿隧道。最終坍方里程為ZK75+077 ZK75+118。坍方引起地表下陷開裂,裂縫達(dá)510cm,并造成40m初支嚴(yán)重破損。2.2坍方原因隧道本身處于地質(zhì)破碎帶內(nèi),地質(zhì)條件差,圍巖主要為風(fēng)化的炭質(zhì)板巖夾石煤,巖芯破碎,巖層面光滑結(jié)合差,節(jié)理極為發(fā)育,節(jié)理面充填高嶺土,遇水崩解,呈泥化狀,由暴露的坍穴巖面分析,是受一滑層影響,斷層走向與隧道軸線平行延伸,下斷開挖進(jìn)行二次擾動后,邊墻

4、圍巖沿?cái)鄬用婊瑒酉绿?形成梭幫坍方。2.3處理措施2.3.1洞頂?shù)乇硖幚淼乇硪严鲁撂?對地表進(jìn)行截水,搭遮雨棚,防止地表水灌入坍體內(nèi)。對地表出現(xiàn)的沉裂縫進(jìn)行部分?jǐn)U挖和粘土夯填,挖深0.6m,粘土每0.3m厚夯實(shí)一次,回填至高于地表0.2m。并做好洞頂沉陷地表四周的截水溝 。圖1初支拱頂坍塌示意圖2.3.2坍方段后方加固在坍方段后方10m范圍,先用20×20方木做扇形支撐加固后,再用WTD25中空注漿錨桿加固。注漿錨桿長3.5m,間距1.2m×1.2m,梅花形布置。加快襯砌鋪底工作,鋪底緊跟坍方,以保證坍方基礎(chǔ)穩(wěn)定不再擴(kuò)大。2.4坍體處理坍體的處理采用三臺階分部開挖,上斷面采

5、用中間留核心土,環(huán)形開挖的施工方法,下斷面采用左右錯進(jìn)。施工順序如圖2所示。2.4.1上斷面開挖坍體段處理上斷面采用小導(dǎo)管注漿超前支護(hù),中間留核心土,環(huán)形開挖的施工方法,先開挖上部3節(jié)拱架位置,然后再開挖下部兩節(jié)拱架位置。具體施工如圖3所示。(1超前小導(dǎo)管采用 42×3.5mm,L=3.5m鋼管,環(huán)向間距2030cm,外插角30°,縱向間距1.5m。第一排小導(dǎo)管在塌方段后1.5m進(jìn)行施作,并進(jìn)行注漿,注漿壓力控制在0.5 0.8MPa,水灰比11。(2采用人工配風(fēng)鎬進(jìn)行開挖,人工出碴,每次開挖進(jìn)尺75cm?？偟?04期2005年第1期西部探礦工程WEST-CHINA EXP

6、LORA TION EN GIN EERIN Gseries No.104Jan.2005 圖2 施工順序示意圖圖3上斷面開挖施工示意圖(3初期支護(hù)采用I20工字鋼架,雙層 22鋼筋縱向連接,環(huán)向間距1.0m ,鋪設(shè) 8、200mm ×200mm 雙層鋼筋網(wǎng),噴射混凝土厚度30cm 。(4系統(tǒng)錨桿采用WTD25中空注漿錨桿。錨桿長3.5m ,間距1.2m ×1.2m ,梅花形布置。A 錨桿安設(shè)作業(yè)在初噴混凝土后及時(shí)進(jìn)行。2.4.2下斷面開挖上斷面開挖長度保證5m 后,且拱架鎖腳鋼管注漿完畢后才可進(jìn)行下斷面施工。如邊墻已塌,采用左右錯進(jìn)留核心的施工方法;如邊墻未塌,則采用左右

7、錯進(jìn)的施工方法。(1邊墻部分已坍塌,則應(yīng)在拱腳作 42×3.5mm ,L =3.5m 鎖腳錨管,并根據(jù)情況采用小導(dǎo)管超前補(bǔ)充注漿。(2每次開挖長度0.75m 。(3對未完全破壞的初期支護(hù),如變形較大已侵限,則對侵限部分初支進(jìn)行拆除,并重新架設(shè)鋼架噴砼封閉。2.4.3模筑砼塌方段兩端各延長5m 為加強(qiáng)段,在塌方段和兩端加強(qiáng)段,先做仰拱底,再做邊墻模筑砼。此段提高砼標(biāo)號至C30,縱向分布鋼筋由 10mm 改為 16mm ;主筋為 22mm 并在拱腳、墻角的主筋間加密 22mm 、長4m 的短筋。3隧道坍方經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)處理坍方耗資巨大,延誤工期,并可能留下后患,給隧道施工帶來極大的危害。所以隧

8、道施工以防坍為主。分析坍方產(chǎn)生的不利因素很多,概括起來如圖4所示。針對造成坍方不利因素,施工中應(yīng)注意提前預(yù)防,做好以下幾方面的工作 。圖4坍方的不利因素分析圖(1開工前要充分認(rèn)識到隧道地質(zhì)的復(fù)雜程度,合理安排施工以便穩(wěn)中求快,避免坍方。同時(shí)加強(qiáng)對職工的教育,學(xué)習(xí)樹立“安全第一,質(zhì)量第二,進(jìn)度第三”的施工思想。使職工認(rèn)識到隧道地質(zhì)的特殊性,以及坍方對安全、質(zhì)量及工期影響的嚴(yán)重性,在工作中自覺養(yǎng)成程序化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。(2施工前根據(jù)工程項(xiàng)目的需要,合理配備機(jī)械設(shè)備,施工中對機(jī)械設(shè)備及時(shí)檢修保養(yǎng),達(dá)到良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。(3把好原材料進(jìn)場關(guān),不合格的材料堅(jiān)決不驗(yàn)收、不進(jìn)場,加強(qiáng)鋼拱架焊接質(zhì)量控制,加強(qiáng)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)管理工作。(4施工中遵循“管超前、預(yù)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測、快襯砌”的二十四字施工原則,穩(wěn)扎穩(wěn)打,堅(jiān)持“不坍就是進(jìn)度”的施工思想,嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,實(shí)行隱蔽工程及關(guān)鍵工序“三檢制”確保施工安全、質(zhì)量。(5技術(shù)干部實(shí)行現(xiàn)場值班制,跟班工作,現(xiàn)場處理、安排、指導(dǎo)施工中出現(xiàn)的問題,并填寫施工記錄,同時(shí)加強(qiáng)對圍巖的量測及信息反饋工作,做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作。(6強(qiáng)化施工技術(shù)、作業(yè)紀(jì)律管理,認(rèn)真執(zhí)行技術(shù)交底及施工規(guī)范。4結(jié)束語隧道坍方往往會給施工帶來很大困難和經(jīng)濟(jì)損失,施工過程中一定要把坍