隧道塌方原因與處理

隧道塌方原因與處理——以xx隧道為例根據(jù)新奧法支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則對隧道塌方原因進(jìn)行了分析，認(rèn)為未能充分利用新奧法原理指導(dǎo)施工，或所采取的施工方法不當(dāng)，以及施工過程的不規(guī)范行為是造成隧道塌方的主要原因。并以xx隧道的塌方處理方案為例，運用平衡拱理論，指導(dǎo)和制定塌方處理方案，對同類圍巖隧道施工具有一定的借鑒意義。由于新奧法在隧道工程中的成功應(yīng)用，當(dāng)前已被我國作為隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的重要方法。雖然錨噴支護(hù)的應(yīng)用為隧道大面積開挖施工創(chuàng)造了有利條件，隧道施工進(jìn)度也大大加快了，然而已施工錨噴支護(hù)的隧道發(fā)生塌方的事故仍經(jīng)常發(fā)生，其原因主要是存在不良的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、設(shè)計考慮不周、采取的施工方法和措施不當(dāng)所造成。1隧道塌方的原因分析1．1對新奧法理論認(rèn)識不足現(xiàn)階段隧道的開挖都以新奧法理論為指導(dǎo)，但在實際施工中，常存在未能按規(guī)定進(jìn)行量測，或信息反饋不及時，導(dǎo)致決策失誤、措施不力而造成塌方的現(xiàn)象。所謂新奧法，其基本要點是：(1)開挖作業(yè)宜采用對圍巖擾動較少的控制爆破技術(shù)和較少的開挖步驟，避免過度破壞巖體的穩(wěn)定；(2)隧道的開挖應(yīng)盡量利用圍巖的自承能力，充分發(fā)揮圍巖自身的支護(hù)作用；(3)根據(jù)圍巖特征，采用不同的支護(hù)類型和參數(shù)，及時施作密貼于圍巖的柔性支護(hù)如鋼拱架、噴射混凝土和錨桿等，以控制圍巖的變形和松弛；(4)在軟弱破碎圍巖地段，使斷面及早閉合，以有效地發(fā)揮支護(hù)體系的作用，保證隧道的穩(wěn)定性；(5)二次襯砌原則上是在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下修筑，使圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個整體，從而提高了支護(hù)體系的安全度；(6)盡量使隧道斷面周邊輪廓圓順，避免棱角突變處應(yīng)力集中；(7)通過施工中對圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的動態(tài)觀測，合理安排施工程序，修正不合理的設(shè)計和進(jìn)行日常施工管理[1]。分析隧道塌方也即分析已支護(hù)圍巖受破壞的原因，就必須理解新奧法支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，新奧法支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則為：（1）隧道圍巖形成塑性滑移楔體，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的剪力破壞；（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖粘結(jié)緊密，兩者共同工作，形成無彎矩結(jié)構(gòu)；私（輔3謠）由錨桿注、鋼支撐公、噴砼等誓所提供的背支護(hù)抗力演，應(yīng)與塑慧性滑移楔榆體的滑移場力相平衡過。懲從（拉2珍）可知，和錨噴支護(hù)騎結(jié)構(gòu)要成礎(chǔ)為無彎矩怎結(jié)構(gòu)，其煉前提是支奮護(hù)結(jié)構(gòu)與需圍巖二者討共同工作旋，二者須款粘結(jié)緊密濫，而實際輪施工中往考往因為超技挖嚴(yán)重而屠進(jìn)行回填恭，這樣支貿(mào)護(hù)結(jié)構(gòu)就蟻不能有效困地與圍巖扶粘結(jié)緊密恭或因為圍槐巖表面光然滑噴砼也杠無法有效丹與圍巖粘條結(jié)緊密，桿由于上述現(xiàn)原因，錨作噴支護(hù)結(jié)罪構(gòu)違背設(shè)增計原則，爺存在塌方濃隱患；從股（大3竿）可知圍記巖在施工腎錨噴支護(hù)罩后不斷收雀斂而最終覆趨于穩(wěn)定巖的前提是她支護(hù)抗力交大于或等躺于滑移力惹。如果設(shè)千計支護(hù)抗見力小于滑蓋移力或由蒜于施工方懷法不當(dāng)造搏成支護(hù)抗糠力小于滑想移力皆可魯導(dǎo)致塌方側(cè)。痕1鏈．刷2慮采用施瀉工方法和謹(jǐn)措施不當(dāng)摸施工中經(jīng)蛾常存在：情施工方法薄與地質(zhì)條模件不相適化應(yīng)，地質(zhì)耽條件發(fā)生縫變化，沒值有及時改顫變施工方私法；施工尊支護(hù)不及粒時；地層揪暴露過久閃，引起圍頑巖松動、蛾風(fēng)化；忽脹略了圍巖泄的變形規(guī)墾律，圍巖旋的變形同蠻時具有連支續(xù)變形和塑突然變形離的特征。謙當(dāng)開挖距沉離小于仔D會（贏D磁為隧道開區(qū)挖寬度）挺時，圍巖妥兩端由于假受到二次屋襯砌砼和灰開挖掌子傘面支撐的恐約束作用天，連續(xù)變予形很小，濤主要是爆亞破后的受腥震動影響軌的突然變抵形，而且閘在這個距澤離范圍內(nèi)殺由于襯砌健和開挖面股支承法的直“澡空間效蘭應(yīng)都”姐的影響，愁即使初期尖支護(hù)抗力香不足圍巖末滑移力亦效不至于失絨穩(wěn)，當(dāng)這混個距離為簡1.5D夜～丟3D貞時闖，肝“宇空間效役應(yīng)敞”率的影響完剃全消失，富初期支護(hù)券抗力小于胡滑移力的棋問題即刻森暴露出來構(gòu)，圍巖急賢劇變形，湊極易引起腳塌方。鞏1東．胡3盲施工工貼藝及操作阻欠規(guī)范，恢工程質(zhì)量溫不合格測施工過程算中存在的努工藝操作滾不符合施線工技術(shù)規(guī)交范要求，理施工管理欲不到位，孟質(zhì)量意識正、安全意壤識不強也抹是造成塌再方的另一弓個重要原吃因，常發(fā)米生的施工兼質(zhì)量問題支有錨桿長奶度不足；螞錨桿砂漿滔不飽滿或市強度尤其勺早期強度譽不足；噴蹄砼強度厚因度達(dá)不到因設(shè)計要求誰；鋼支撐貌未完全由郵噴射砼包急圍密實或何鋼支撐與侍圍巖之間鍬存在空隙搜及鋼支撐租未置于穩(wěn)前定堅固的橫基礎(chǔ)上等揮。以上質(zhì)振量問題直究接造成支安護(hù)抗力未債達(dá)到設(shè)計貿(mào)要求或圍誓巖未粘結(jié)尿緊密使無概彎矩結(jié)構(gòu)盯產(chǎn)生彎矩堆而導(dǎo)致塌架方。導(dǎo)2不塌方的絡(luò)處理依據(jù)墻塌方的處耕理必須建蹈立在對塌鞭方正確認(rèn)怕識的基礎(chǔ)顆上，塌方在處理方案勇的制定如搜同戰(zhàn)斗方砌案的制定榜，如果方荒案不當(dāng)或枕失敗，不撈但導(dǎo)致更只大的經(jīng)濟(jì)桌損失，而右且可能造做成人員傷潮亡，故一繁般的處理歡原則是先舒鞏固后方拼，防止塌位方擴大，斗然后以安晴全的后方敢為依托或面掩護(hù)再向賣前進(jìn)行處際理。經(jīng)驗肅認(rèn)為塌方棟發(fā)生后在等一定時間憂內(nèi)就會趨餅于穩(wěn)定，侵形成自然川拱，而自攔然拱的高符度、寬度瓜與普氏平尸衡拱理論愛計算結(jié)果跳基本相符絕。黨2川．得1碎普氏平春衡拱理論棚前蘇聯(lián)學(xué)灑者蝶M舉·呼M橫普洛托雅撐克諾夫（衫簡稱普氏波）以EQ崗松散理論魔為基礎(chǔ)，掃認(rèn)為在松廳散介質(zhì)中弦開挖隧道為后，隧道圣上方將形膏成拋物線薄的平衡拱趁，平衡拱惹高度威h僻為：趁h嘉=鍵b飲/玉f徑m渴(英m)戴式中：雖b捎平衡拱的雅半跨度（射m留），冒f累m足巖石堅固扣性系數(shù)。逃土層：峽f僵m蟲=tg撿φ率；巖石：寶f喊m它=有R第/10轉(zhuǎn)。齊其中：撲φ勻土的摩擦閉角；葛R懷巖石的抗跟壓極限強福度漲(尖MPa)村，取值應(yīng)漲考慮巖石靜天然層理脹、裂隙及嫩節(jié)理的影權(quán)響。商在隧道側(cè)襲壁穩(wěn)定時勢，即拱部艘塌方時，午平衡拱寬劫度就是開酒挖寬度，筒即氧b怒=罩b往t喬（圖噴1葡）未圖秘1冶平衡拱寬撤度示意圖途當(dāng)側(cè)壁不它穩(wěn)定時，銹平衡拱寬到度為：遇b稿=耳b磁t她+畏H損t孕·坡tg起（關(guān)45登°香-榮φ淚/2悟）委式中：腦H等t快隧道凈高側(cè)（迅m竿）；踩b格t隸隧道凈寬福之半（慎m前）（崗圖撓2途）芳圖納2那側(cè)壁不穩(wěn)勁時平衡拱忌寬度示意垃圖母2.木2色塌方穩(wěn)步定分析及重處理廈對塌方后遣的穩(wěn)定情些況能否做么出正確的趟判斷是制郊定處理方抹案的關(guān)鍵嘉，否則，俗不是冒險乏就是加大是投入。一唇般情況下重塌方發(fā)生讓后墻1立～爬2倡天就基本和穩(wěn)定，除藏個別掉小繩塊外，不熊再有大的翅坍塌，這籮時可根據(jù)竹工程地質(zhì)赤資料及試封驗結(jié)果，繁確定巖石沖堅固性系畢數(shù)，再根朋據(jù)開挖情粱況，即可羅按平愧嶺衡拱公式銅確定塌方凈高度，與貢現(xiàn)場對照憐，如果計偵算與實際張基本相符階，則說明為塌方已經(jīng)訓(xùn)基本穩(wěn)定為，否則就護(hù)要慎重對株待。寫經(jīng)過平衡秘拱穩(wěn)定分累析，確定耀塌方穩(wěn)定終后，即可塊著手進(jìn)行魄處理，第莖一關(guān)鍵步聽驟就是對局塌穴進(jìn)行歉噴射砼處刻理。噴砼籃后，即使慰塌穴有危撇石或個別漸坍塌亦會菊及時發(fā)現(xiàn)奉，噴射砼漂在圍巖面征形成一保聰護(hù)層，亦詞是判斷塌鞭方穩(wěn)定與陰否的最有泉效、最直絹接的參照惠或依據(jù)。待之后即可上出渣，出易渣范圍依廢據(jù)即將準(zhǔn)伴備襯砌的狀范圍確定食，為了安傘全，不宜洲太長，邊帖出渣邊對突側(cè)壁進(jìn)行驕支護(hù)。塌告方段的永形久支護(hù)結(jié)于構(gòu)及施工臘順序的確石定是最后當(dāng)一個關(guān)鍵茄，通常塌腦方段的支遮護(hù)結(jié)構(gòu)從怕上至下依趁次為回填躬、護(hù)拱、薦襯砌，直連觀上施作葬護(hù)拱然后綿在護(hù)拱保狀護(hù)下施作豈襯砌是安左全的，而惱實質(zhì)上施翻作護(hù)拱本蟻身就極為灰困難而且林危險極大石。實踐證側(cè)明先施作葉襯砌，然毫后施作護(hù)鐵拱及回填慎是既安全垃又經(jīng)濟(jì)的狠辦法，但現(xiàn)這種方法綢有一個前亦提，就是喬開挖寬度圈不再擴大哲（極個別塵除外），肚襯砌的加片強可采取懇增加鋼軌近或型鋼及唐提高砼標(biāo)畫號的方法練來實現(xiàn)。裁襯砌澆筑廁后，平衡久拱的拱腳孕就受到約龍束，塌方蒸就更進(jìn)一歇步穩(wěn)定了鵲，往后的拘施工就更織安全了。震3同塌方及璃處理實例騎—徹x鳳x贊隧道的塌俗方過程與禿處理方法鳳3送．叮1撕隧道簡曾介派x旱x青隧道是西否南大通道袍（觸xx鄰—妖x紋x亂）摩x判x肥境內(nèi)寨任廢二級公路昂的重點工孔程之一，浮位貴于昏x貪x跪市西北約析50k納m劍處迫的艦x衰x居山上。山霜體呈味SN櫻走向，兩固側(cè)山坡坡杯度為睜30柄～招58蛇°桃不等，山茅坡植被良代好，隧道休呈近瞎EW燭走向橫穿射山體，最領(lǐng)大埋深辟68m辮，儀x同x汗大斷裂于嫁附近通過處，整座隧冶道處于溝船谷、圍巖拋軟弱以及臂地下水豐撈富地段，專且洞口段禽屬淺埋偏于壓類型。懶隧道全長限410傭m稿，設(shè)計隧蛾道寬度萍10.5講m的，凈高卸5.0很m園。設(shè)駱計撿Ⅱ劇類圍巖訓(xùn)155句m,招Ⅲ跟類圍巖炮125好m般，傾Ⅳ編類圍巖郵130規(guī)m羨。斜3如．孩2吊隧道工蠟程地質(zhì)及肥水文地質(zhì)彎條件農(nóng)據(jù)開挖后段實際情況花觀察，地魔質(zhì)圍巖為嫩強至中風(fēng)淡化炭質(zhì)頁謊巖、粉砂云質(zhì)頁巖夾嫩泥質(zhì)頁巖槳，巖石抗墓壓極限強蘭度苦5.2殃～壤6.0呢MPa喂，受大斷扔裂構(gòu)造影軍響，巖層軌褶皺構(gòu)造蝴強烈，隧清道地層出先現(xiàn)小擠壓捧和壓扭斷斤層，節(jié)理檢發(fā)育，裂備隙縱橫交烏錯，層理表產(chǎn)狀不規(guī)丑則，巖層潛風(fēng)化嚴(yán)重燭，局部呈鮮軟弱夾層攤產(chǎn)出，巖盛石經(jīng)開挖摟暴露后極且易風(fēng)化變奉軟，若初紐噴砼不及投時，開挖炸面常有掉嶺塊造成超標(biāo)挖現(xiàn)象。鏟地下水位趕較低，沒疫有發(fā)現(xiàn)有胞大股地下草水出露，潔但地下水板沿節(jié)理裂防隙滲漏現(xiàn)畏象普遍，角水質(zhì)扇對混凝土雞無侵蝕性智。獄3曠．尤3魚塌方過法程巖隧道在施撲工過程中則,猶發(fā)生一次臣較大的坍充塌，坍塌丹方量約俱800利m膝3攤。塌方段澇距洞口肯82m碎，破屬滴Ⅲ凳類圍巖，壘距開挖面戶17.3魄m敲，為陶1.76毀倍開挖寬肝度，草屬李“烘空間效譯應(yīng)母”姻失效范圍污，此段圍革巖為追中絨─秀強風(fēng)化炭華質(zhì)頁巖，誓受地質(zhì)構(gòu)撲造作用影厚響巖層節(jié)救理極發(fā)育愁，巖石較什松散破碎障，初支后呼的砼表面漫有不規(guī)則歇裂縫出現(xiàn)雖，地下水冶不斷滲漏囑，經(jīng)監(jiān)控償量測結(jié)果脈表明圍巖骨及初支有救不穩(wěn)定趨做勢，即圍敗巖滑移力倒在不斷加蘆大，來不末及二次襯枕砌砼施工殊而塌方已蜂發(fā)生，坍旗塌物均為害松散塊狀華片石，大攔部分塊徑量為送10道～嗎25c晝m涌，少量為蕩35介～窯46c拳m識，塌方穩(wěn)牢定后測量對，坍塌高茅度為暫11.7痛1m前，與平衡李拱理論計惹算高度相敏吻合。瞞3尾．男4走處理方鋪案極用平衡拱顯理論分析誰坍塌趨于屆穩(wěn)定后，呀即著手對戀塌方進(jìn)行家處理，步暈驟如下。銳（銀1共）清除個紛別危石：奧塌方成拱幼穩(wěn)定后，齊新形成的匯臨空面在輕空氣、地郵下水的共修同作用下即，會迅速抗風(fēng)化變軟套，層間粘魂結(jié)力迅速進(jìn)減弱，產(chǎn)昏生危石、起懸石不斷醒掉塊等現(xiàn)執(zhí)象，危害福施工安全涼，必須認(rèn)踏真觀察并必清除。便（劉2帆）對已清把除危石后舉的臨空面叢進(jìn)行噴射獨5夫～牲15c宇m蒼厚寧C25村砼進(jìn)行封饅閉，以減槍少空氣對贏圍巖的氧兵化作用。塵（舟3怖）出渣，汁出渣范圍流視圍巖穩(wěn)目定性、坍流塌體安全羅性以及依桌據(jù)襯砌長薄度確定；蹈（狀4猜）拱腳處炎設(shè)置息Φ半22m乒m效鎖腳錨桿高，長存3.50兼m湖，間距縣1.00燃m嗽，以確保浴下部開挖屋時側(cè)壁的呆穩(wěn)定；嗚(蓋5)秋襯砌厚增筋加至搞80c突m已，且于二壺次襯砌砼啄中增設(shè)緣50k炸g/m務(wù)鋼軌作拱憤架予以補疾強，間距繳1.00篇m打，拱架縱度向聯(lián)結(jié)用楊18k茅g/m亦鋼軌焊接朱牢固，環(huán)非向間距炮1.00述m抵，防排水漏結(jié)構(gòu)與原尤設(shè)計相同蜂，與已施管工段粘接朱密實。疲（畢6儀）襯砌外考輪廓施作券C20遺砼護(hù)拱，點護(hù)拱厚球80c醬m茶，施作護(hù)檔拱前于防蘋水板頂面犧鋪設(shè)一層抄塑料膜，伴以保護(hù)防連水板防水伸作用及土對工布滲導(dǎo)欣水作用不叔致破壞。影（就7濱）護(hù)拱以特上塌空區(qū)貝采用袋裝閣棄渣回填殃至滿，拱底頂較高段亡回填最小遲厚度不小拋于際2.0查m莊（圖騰3款）。提3爽．然5估實施及幼效果族對坍塌洞督穴臨空面撓進(jìn)行噴射徹砼后，塌榆穴掉塊現(xiàn)間象停止了裙，第一次站施作襯砌惹砼長為閑1.50定m辦，而且選概擇在白天扯進(jìn)行，主戲要是防止箭施工方案豐有不完善踏之處，或悟出現(xiàn)意外好時施工人柱員能躲避罰較為及時饑。第一次尚襯砌后，斜經(jīng)觀測塌廊穴基本無此變形，所攻以往后的必襯砌長度犬加大至踩4.50業(yè)m獎，另外，劍隧道右側(cè)犬部許圖態(tài)3所隧道坍宵塌處理斷肺面圖貢分初期支初護(hù)尚未破冤壞，二次冷襯砌厚度揭仍按原設(shè)刺計蒸50c郊m屈執(zhí)行，其彩余地方按寨80c展m偷實施，部級分拱腳塌淹方破壞后蜘擴大，在阿起拱線以睜上樹1.0絕m臘范圍內(nèi)與失二次襯砌刪同時澆注呼砼回填，擱待二襯砼廊達(dá)到強度作后及時施厭工護(hù)拱砼囑及洞穴回沫填施工。揭塌方段處闊理后，在造繼續(xù)掘進(jìn)狀時，以格惱柵超前錨石桿作為延梁長加強支勞護(hù)誓5.0柳m齡，格柵間勤距為例0.5殃～嗚0.8陪m/宵榀，穿過柄塌方段站4策～頑5m章后，再襯鋪砌局3m樹拱圈。至謎此塌方完乖全處理完宜畢，整個勉處理過程捷再無發(fā)生蛙坍塌現(xiàn)象湊,亂且無任何遇安全事故諷發(fā)生。黃4問體會絡(luò)（礦1險）新奧法帖在隧道施劃工中的應(yīng)洞用越來越欠廣，但在喜實踐中人賞們對其原乞理的理解求和實施仍甘有一定的貞距離族?？取八O(shè)計唐—睡施工衡—菌量測香—德設(shè)酷計龜”給是新奧法糖的根本所斤在，屬動傻態(tài)信息管漏理。而實怠際中人們枝只是執(zhí)行其了量測脾—算施工，往形往忽略了籍量測純—中設(shè)計，而灶設(shè)計的修設(shè)正腥在溪Ⅱ籮、孫Ⅲ脈類軟弱圍攜巖隧道施份工中顯得顏更為重要贊。稻（答2夜）考在己Ⅱ翼、夕