大斷面隧道坍方冒頂處理技術總結

1、大斷面隧道坍方冒頂處理技術總結關鍵詞：高速鐵路 大斷面隧道 坍方處理 正文：隨著國民經濟的飛速發(fā)展，社會對鐵路運輸的需求也是不斷攀升，而高速鐵路作為其中的新寵更是受到了前所未有的關注。武廣、鄭西等客運專線的開工，也拉開了高速鐵路建設的序幕，作為第一批開建的客運專線，設計時速達到了350km/h，鋪設無碴軌道，線路等級及其它方面的要求都達到了前所未有的高度。隧道結構則是充分考慮了空氣動力學效應的影響，最大程度滿足乘客乘車舒服度的基礎上，隧道內凈空面積達到了100m2。由于此前國內沒有如此大斷面隧道的設計及施工經驗，所以我們只能參照國外的一些先進理念及施工技術經驗，加上自己的研究、摸索來進行設計、

2、施工，從現場施工情況來看，總體上還是能滿足高速鐵路要求的，同時也存在著不少問題有待我們在今后的設計、施工中進一步加強。個別隧道在洞口段施工過程中，由于拱頂埋深較淺，土體力學性質較差，巖體自穩(wěn)能力差，加之施工中存在施工方法不當，技術措施不力，施工工藝不過關等問題，使得隧道在開挖過程中出現坍方直至冒頂，造成一定的經濟損失及較大的工期壓力。現針對大斷面隧道坍方冒頂處理，將我在配合施工過程中積累的處理技術及經驗分述如下：一、地表處理結合洞內支護適當加強此種處理方式適用于隧道工期壓力較大，拱頂覆蓋層為土層，自穩(wěn)性較差，土體含水量較大，隧道埋深不大于40m，洞內暗挖施工安全性及可靠性相對較小，同時土體注漿

3、加固效果較好的情況。武廣客運專線高嶺隧道在進行DK2064+511+511段支護侵限處理時，發(fā)生坍塌，地表DK2064+507+525段形成坍坑，坍坑垂直隧道中線，左右邊緣距隧道中線各約9m，坍坑基本呈圓形最深處約7m；坍方前隧道內掌子面里程為DK2064+540，拱墻二次襯砌里程為DK2064+511。對于坍方及其影響段（DK2064+505+540）的處理以改善坍方體和圍巖的物理力學性能，提高其自穩(wěn)能力為目的，根據現場條件、施工現狀以及所處段落的地質條件分析，采取地表處理與洞內處理相結合的原則進行處理并順利通過。具體工序及參數如下：1、首先對洞內坍體坡面進行加固，確保地表處理時的安全。 a

4、. 洞內坍體表面進行噴C20混凝土封閉，厚度15cm。 b. 于坍體坡腳堆碼填土編織袋，確保坡腳穩(wěn)定。 c. 對坍方體正面進行注漿固結，避免地表處理時發(fā)生新的溜坍，危及地表設備及人員安全。注漿管采用50PVC花管，注漿深度按68m控制，注漿花管間距1.52m，壓注1:1水泥砂漿，注漿壓力0.60.8MPa。2、對坍體進行坡面處理加固后，再進行地表預加固。a. 加固范圍的確定縱向長度：從DK2064+505至DK2064+565；橫向寬度：根據實際地形，采用破裂角法控制，隧道中線左側17m，隧道中線右側26m，破裂角可參見鐵路隧道設計規(guī)范附錄B中方法進行計算；加固深度：加固深度一般至計算破裂面以

5、下12m，若在隧道范圍內則開挖至開挖輪廓線外1m，其中DK2064+511+518段為確保洞內清方形成作業(yè)空間的安全，須加深至拱腰以下2m。 圖1 旋噴加固典型橫斷面圖b. 旋噴樁參數及工藝旋噴樁采用雙重管法，旋噴直徑60cm，樁間距按1m布置。旋噴樁在施工前必須作試樁，按有關規(guī)定進行檢測，以便調整施工工藝，確保施工質量，在加固到一定區(qū)域后應設置檢查孔，必要時進行補注漿；旋噴樁施工時，先施作周邊再加固中部。3、旋噴樁施作完成后，于地表建立完善的的觀測網，觀測網格間距10m10m，對監(jiān)測點進行閉合測量，并對測量數據進行整理分析以掌握地表變形情況。4、地表處理完成后，于坍體上半斷面DK2064+5

6、11+516段施作超前小導管，結合I 25a型鋼鋼架加強支護開挖超前大管棚工作室，噴混凝土厚30cm，設8雙層鋼筋網及徑向42注漿錨管（4m/根）以確保開挖面穩(wěn)定，并加設臨時仰拱（I 18鋼架噴25cm厚的混凝土構成），鋼架拱腳處設不少于2根鎖腳錨管（6m/根）。在DK2064+516處拱部150范圍內施作一環(huán)108大管棚，長35m，大管棚至未開挖段（DK2064+540以后）搭接不小于5m。 圖2 坍體處理縱斷面圖5、采用多臺階法開挖坍方段，每級臺階長度不超過3m，其拱腳處須擴大至60cm，并均應設置臨時仰拱，臨時仰拱采用I18鋼架噴15cm厚混凝土；拱部設外插角為30的42鋼花管并壓注水泥

7、漿超前支護；型鋼鋼架采用I 25a型，縱向間距0.5m，并設斜撐，每處拱腳設不少于2根鎖腳錨管；噴砼厚30cm，鋼筋網采用雙層8鋼筋，邊墻系統(tǒng)錨桿采用42錨管，4m長，間距0.8m，并壓注1:1水泥砂漿，仰拱及二次襯砌緊跟。6、對DK2064+525+540未開挖部分的上半斷面掌子面采用噴混凝土封閉，厚10cm，并采用玻璃鋼纖維錨管進行超前注漿預加固處理，錨管直徑30mm，15m設一環(huán)，1m間距布置，縱向搭接3m。7、分節(jié)逐榀拆換DK2064+528+540范圍內侵限初期支護，拆換每節(jié)長度不大于2m。拆換時，首先采用42徑向錨管注漿補強，錨管間距0.8m，4m/根，設臨時支撐加固未拆換段，再對

8、侵限初支進行逐榀拆換，并及時施作I 25a型鋼鋼架及臨時仰拱（I18鋼架噴25cm厚的混凝土）以封閉成環(huán)。重新施作鋼架時，擴大拱腳至60cm，并設型鋼斜撐，每處拱腳設不小于2根鎖腳錨管。8、待該段收斂變形穩(wěn)定后施作二次襯砌。二、拱部明挖下部暗挖處理此種處理方式適用于隧道工期壓力較大，拱頂覆蓋層為土層，自穩(wěn)性較差，暗挖難以成拱，安全性較低，同時進行地表注漿加固效果不明顯的情況。武廣客運專線茶屋隧道在開挖DK2113+090附近仰拱時，洞內出現坍塌直至冒頂，在DK2113+073+096段地面形成縱向長約21m、寬約16m、深約7m左右的陷坑。坍方前隧道內掌子面里程為DK2113+075，拱墻二次

9、襯砌里程為DK2113+096。鑒于清遠梁廠位于此隧道進口端，工期要求非常緊，同時拱頂埋深較小，此段前期進行過地表注漿處理但效果不好，故考慮采用拱部明挖下部暗挖的施工方法。具體處理措施及工序如下：1、首先對洞內坍體表面噴15cm厚C20砼進行封閉，并采用42小導管注漿對坍體上半斷面進行固結，小導管每根長6m，間距1m，梅花型布置。 2、施作明挖范圍周邊截水天溝，對明挖刷坡線范圍以外的地表裂縫采用粘土填塞，并用砂漿覆蓋。 3、對DK2113+073+096段采用明挖方法施工至上臺階位置，從上往下分臺階開挖，臺階高度不大于10m，邊坡采用分級開挖，分級防護，邊挖邊護的方法進行施作，并在臺階處設置2

10、m寬的碎落平臺。為保證邊坡穩(wěn)定，回填面以上部分按永久坡率開挖，回填面以下按臨時坡率開挖，邊仰坡防護如下： 圖3 拱部明挖橫斷面圖 永久邊仰坡：最下部一級采用錨桿框架梁防護，其中32長錨桿每根長8m；上部邊仰坡采用骨架護坡防護。臨時邊仰坡：采用錨管注漿，掛網噴砼進行防護。小導管采用42鋼花管，每根長4m，間距1m，梅花型布置；鋼筋網直徑為8，網格間距20cm20cm，并和小導管及錨桿尾部焊接牢固；噴混凝土采用C25混凝土，厚度為15cm。 邊坡坡腳明挖到上臺階位置，中部預留上拱部核心土，作為砼護拱澆注時的支撐和底模。明挖邊坡防護時預留泄水孔，3m3m梅花型布置。4、明挖完成后施作上部C20工字鋼

11、架混凝土護拱，預留沉落量30cm，護拱厚度1m，拱腳擴大至2m。型鋼采用I22a工字鋼，縱向間距0.5m，鋼架間設縱向連接筋，采用22的HRB335鋼筋，按環(huán)向間距0.5m設置，鋼架與縱向連接筋尾部采用焊接連接；每榀鋼架兩側拱腳處各設兩根89鋼花管鎖腳，并注水泥漿加固，以確保暗挖時護拱的穩(wěn)定，89鋼花管每根長8m，尾部和型鋼焊接牢固；型鋼鋼架架立完成后，澆注護拱混凝土。 5、護拱完成后，于護拱頂回填不小于2.0m厚的水泥土，水泥土中水泥摻入量為水泥土體積的10，制作水泥土不能采用具膨脹性及其它含不良雜質類土。 6、采用三臺階七步開挖法進行護拱下部暗挖施工，開挖時中臺階處兩側拱腳及下臺階兩側墻腳

12、擴大0.6m，并設工字鋼斜撐，擴大的拱腳和墻腳采用C20混凝土回填，拱下加強系統(tǒng)支護采用I22a型鋼鋼架，縱向間距0.5m，和護拱中型鋼鋼架采用墊板螺栓連接，鋼架兩側拱腳處各設2根42鎖腳錨管并注漿，錨管每根長6m，尾部和型鋼焊接牢固；掛設一層8鋼筋網，噴混凝土厚30cm，網格間距20cm20cm。初支應盡早封閉成環(huán)，仰拱超前，拱墻二次襯砌一次性施作，該段襯砌進行加強，拱墻、仰拱采用C35鋼筋混凝土，厚90cm。 7、 襯砌施作完畢并達到設計強度后，及時對地表進行二次回填，采用土石分層回填并夯實至設計回填面高度，施作50cm厚粘土隔水層；回填工作完成后施作地表排水系統(tǒng)，將地表流水引入線路左側沖

13、溝。 8、 對回填面、永久邊仰坡進行綠化?；靥蠲娌捎弥膊萜ぞG化，永久邊仰坡綠化按相關參考圖辦理。 三、洞內加強支護直接暗挖通過此種處理方式適用于隧道工期壓力不大，明挖處理挖方量及回填量均較大，進行地表預加固處理會對周圍環(huán)境造成較大破壞，從而增加投資，同時洞內暗挖施工安全性及可靠性相對較大的情況。武廣客運專線觀音山隧道在開挖DIK1991+514+511段仰拱時，洞內出現坍塌直至冒頂，于DIK1991+514+493段地面形成縱向長約21m、寬約23m、深約8m左右的陷坑。坍方前隧道內掌子面里程為DIK1991+480，拱墻二次襯砌里程為DIK1991+510。經過明挖、地表預加固處理后再暗挖、

14、洞內直接暗進幾種方案的比選，從經濟、安全的角度考慮采用從洞內以暗進的方式通過此段。具體處理措施及工序如下：1、地表陷坑采用土石回填并夯實至原地面線，并對坍坑周圍地表裂縫進行粘土填塞封閉處理，并采用水泥砂漿抹面。 2、建立完善的地表及洞內觀測系統(tǒng)，觀測網格尺寸10m10m（可根據實際情況進行適當調整）。監(jiān)測點建立后，應對各監(jiān)測點進行閉合測量。 3、對洞內坍體表面噴15cm厚C20砼進行封閉，并采用50PVC花管注漿對坍體上半斷面進行固結，PVC管每根長6m，間距12m，梅花型布置。 圖4 坍體處理縱斷面圖4、對DIK1991+519+515支護變形段拱墻范圍施作徑向42注漿錨管注漿補強，錨管每根

15、長4m，間距1m1m，與已施作的系統(tǒng)錨管錯開布置。 5、分部清理坍體，從DIK1991+515開始拱部范圍每5m施作一環(huán)89大管棚超前支護，環(huán)向間距30cm，每根長8m，搭接不小于3m，并注水泥水玻璃雙漿液固結土體。系統(tǒng)支護噴混凝土厚32cm，設雙層8鋼筋網及徑向42注漿錨管，加強支護采用I25a型鋼鋼架，縱向間距0.4m，鋼架拱腳處設不少于2根鎖腳錨管（6m/根）。 6、DIK1991+494+515段坍體采用雙側壁導坑非爆破法進行開挖，開挖時擴大拱腳0.6m，先開挖兩側導坑，待兩側導坑通過坍體并對斷面進行量測分析符合相關要求后，再進行坍體中部的開挖工作；型鋼鋼架采用I25a型，縱向間距0.4m，鋼架拱腳處均應增設不少于2根42鎖腳錨管；噴砼厚32cm，鋼筋網采用雙層8鋼筋，邊墻系統(tǒng)錨桿采用42錨管，4m長，間距環(huán)0.8縱1.0m，并壓注1:1水泥砂漿，仰拱及二次襯砌緊跟。 7、 坍體通過后，對DIK1991+494DIK1991+480下半斷面未開挖段掌子面采用噴砼封閉，并對拱墻部分采用42小導管進行補注漿，錨管每根長4m，間距1m1m，與已施作的系統(tǒng)錨管錯開布置。分節(jié)逐榀拆換DIK1991+494DIK1991+480范圍內侵限初期支護，拆換每節(jié)長度不大于2m。拆換時設臨時支撐加固未拆換段，