如何預(yù)防與整治大斷面淺埋偏壓軟弱圍巖隧道坍塌

如何預(yù)防與整治大斷面淺埋偏壓

軟弱圍巖隧道坍塌小組名稱XX集團(tuán)XX鐵路XX標(biāo)第一經(jīng)理部QC小組發(fā)表人：XX一概況

XX隧道為淺埋偏壓、軟弱圍巖雙線曲線隧道，起訖里DK151+065～DK151+186，處于緩和曲線YH與HY之間，曲線半徑為3000m，曲線長(zhǎng)度110m。隧道最大埋深不足20米，且處于巖層破碎帶上，圍巖基本為黏土夾孤石，遇水極易坍塌，巖溶裂隙極為發(fā)育，二QC小組簡(jiǎn)介三選題理由XX總指要求2009年03月1日開始鋪軌，確保隧道無安全事故發(fā)生。項(xiàng)目經(jīng)理部要求2008年12月底順利貫通，確保隧道無坍塌安全事故，無人員傷亡?，F(xiàn)狀問題1、隧道圍巖與設(shè)計(jì)不符，處于巖層破碎帶，多為黏土夾孤石、碎石，開挖跨度達(dá)12m，斷層內(nèi)巖石破碎、風(fēng)化、穩(wěn)定性較差；施工難度大，技術(shù)要求高,施工進(jìn)展較慢。2、XX鐵路地質(zhì)條件較差，施工難度大，施工安全事故頻發(fā)，如何安全快速地完成隧道施工是我項(xiàng)目的重要研究課題。選擇課題

通過開展QC課題研究，確保隧道大斷面軟弱圍巖開挖無坍塌安全事故發(fā)生。四現(xiàn)狀調(diào)查本標(biāo)段施工類似隧道三座，其中XX隧道和XX二號(hào)隧道，已經(jīng)完工，相比之下，XX隧道圍巖更差，XX隧道和XX二號(hào)隧道施工期間曾發(fā)生圍巖坍塌，雖無人員傷亡，但造成的損失還是相當(dāng)嚴(yán)重的。為此，項(xiàng)目成立QC研討小組，研究大斷面軟弱圍巖隧道坍塌的預(yù)防及整治。隧道圍巖級(jí)別巖層描述安全問題XX隧道Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ淺埋偏壓，黏土夾孤石碎石，溶腔極為發(fā)育，裂隙水發(fā)育，遇水易坍塌暫無XX隧道Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ破碎灰?guī)r夾黏土，溶腔極為發(fā)育，裂隙水發(fā)育開挖發(fā)生坍塌，初支破壞，無人員傷亡XX二號(hào)隧道Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ淺埋偏壓，破碎灰?guī)r夾黏土，溶腔極為發(fā)育，裂隙水發(fā)育開挖發(fā)生坍塌，初支破壞，無人員傷亡五、設(shè)定目標(biāo)1.確保XX隧道軟弱圍巖施工無坍塌安全事故發(fā)生。2.總結(jié)大斷面淺埋偏壓軟弱圍巖施工經(jīng)驗(yàn)。國內(nèi)大斷面淺埋偏壓軟弱圍巖隧道成功的例子存在不少，說明目標(biāo)經(jīng)過努力是可以實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)理部領(lǐng)導(dǎo)高度重視本隧道施工，在人力、物力、財(cái)力等方面給予了極大的支持小組成員的文化程度比較高，接受TQM教育時(shí)間長(zhǎng)，并長(zhǎng)期從事隧道施工，有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和處理問題的能力。目標(biāo)可行性分析目標(biāo)可行六分析原因隧道穿過斷層及破碎帶，一經(jīng)開挖，潛在應(yīng)力釋放，承壓快，圍巖失穩(wěn)坍塌。開挖經(jīng)過堆積體，由于結(jié)構(gòu)松散，顆粒間無膠結(jié)或膠結(jié)差，開挖后引起坍塌。巖石軟硬相間，在地下水及裂隙水作用下，軟弱面強(qiáng)度大大降低，施工中容易發(fā)生坍塌。地下水的軟化、浸泡沖蝕、溶解等作用加劇巖體的失穩(wěn)和坍塌。地質(zhì)因素在擠壓破碎帶,巖脈穿插帶、節(jié)理密集等破碎結(jié)構(gòu)地層中,巖塊間互相擠壓鉗制,一經(jīng)開挖則失穩(wěn),常見圍巖掉快、坍落。在軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育的情況下或泥質(zhì)充填物過多,均易產(chǎn)生較大的塌方薄層巖體在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下形成的小褶皺、錯(cuò)動(dòng)發(fā)育地段,施工中容易發(fā)生塌方。六分析原因鋼支撐施工時(shí),支撐架設(shè)質(zhì)量欠佳,支撐與圍巖不密貼,兩者間的空隙填塞不密實(shí),或連接不牢固,不能滿足圍巖壓力所需要的強(qiáng)度要求;爆破作業(yè)操作不當(dāng),用藥量過多;處理危石措施不當(dāng),引起危石墜落,牽動(dòng)巖層坍塌。施工因素施工方法選擇不當(dāng),或工序間距安排不合理。各工序間距拉的時(shí)間較長(zhǎng),巖體暴露過久,引起圍巖松動(dòng)、風(fēng)化,導(dǎo)致塌方發(fā)生;錨噴支護(hù)不及時(shí)、方法不當(dāng),超前支護(hù)不到位,或噴射混凝土質(zhì)量、厚度不符合要求;七確定要因否XX幾條隧道地下水均不發(fā)育，排除。地下水侵蝕5XX三條隧道均無次情況，排除。巖層褶皺構(gòu)造，錯(cuò)動(dòng)發(fā)育地段4否XX圍巖黏土夾孤石碎石，干燥狀態(tài)下凝結(jié)力很強(qiáng)，不是主要原因。圍巖松散2是XX孤石之間的鉗制被破壞，，黏土承載力不足時(shí)，很容易造成坍塌，是主要原因。開挖破壞巖體之間的鉗制3是XX巖石軟硬分界處受侵蝕，軟弱面強(qiáng)度降低造成坍塌，是主要原因。巖溶裂隙水侵蝕溶解6是XX圍巖破碎，黏土夾孤石碎石，遇水極不穩(wěn)定，是主要原因。隧道穿越破碎帶1要因判斷負(fù)責(zé)人要因確認(rèn)項(xiàng)目序號(hào)

要因確認(rèn)表（一）是

要因確認(rèn)表（二）是圍巖受此因素容易風(fēng)化、松動(dòng)失穩(wěn)。支護(hù)不及時(shí)7否XX施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格管理，不存在此類現(xiàn)象。施工偷工減料12是危石處理不當(dāng)，造成危石墜落牽動(dòng)巖層坍塌危石處理不當(dāng)11是爆破不當(dāng)，造成圍巖震動(dòng)過大，破壞圍巖穩(wěn)定爆破操作不當(dāng)10是支護(hù)強(qiáng)度滿足不了圍巖壓力，肯定坍塌支護(hù)強(qiáng)度不足9是破碎圍巖難以自穩(wěn)，無超前支護(hù)極易造成開挖坍塌超前支護(hù)不力8要因判斷負(fù)責(zé)人要因確認(rèn)項(xiàng)目序號(hào)八制定對(duì)策序號(hào)要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施地點(diǎn)時(shí)間負(fù)責(zé)人1地質(zhì)因素加強(qiáng)超前支護(hù)支護(hù)圍巖超前小導(dǎo)管配合超前大管棚注漿加固施工現(xiàn)場(chǎng)****.4XX2支護(hù)不及時(shí)支護(hù)不力開挖后及時(shí)支護(hù)，糾正支護(hù)施工方法及時(shí)封閉圍巖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)加大教育培訓(xùn)操作人員，鋼架密貼圍巖，鏈接牢固，錨噴及時(shí)牢固。施工現(xiàn)場(chǎng)****.43爆破操作不當(dāng)教育糾正減少圍巖震動(dòng)請(qǐng)爆破專家現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)知道，加大操作人員培訓(xùn)力度施工現(xiàn)場(chǎng)****.54危石處理爆破后排查處理危石防止?fàn)縿?dòng)圍巖坍塌每工作班專人負(fù)責(zé)排查危石，處理結(jié)束后放可進(jìn)行下步施工。施工現(xiàn)場(chǎng)

九預(yù)防措施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

隧道施工前,一般以設(shè)計(jì)文件為依據(jù),均應(yīng)對(duì)進(jìn)出口的地質(zhì)情況,結(jié)合“隧道工程設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)表”的要求進(jìn)行預(yù)測(cè)。進(jìn)入正洞一定距離后,對(duì)于軟弱圍巖淺埋隧道應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)特點(diǎn)及隧道施工長(zhǎng)度可采用TSP203、地質(zhì)雷達(dá)或者超前鉆孔等進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。

實(shí)施一

九預(yù)防措施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

隧道施工期地質(zhì)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)工作包括的內(nèi)容有:①地層巖性,軟弱層及煤層的位置、巖性完整程度;②不同巖性、圍巖級(jí)別變化界面的位置;斷層及斷層影響帶、軟弱夾層的位置、寬度、規(guī)模、富水性及其他性質(zhì);③含水構(gòu)造的位置及性質(zhì)、地下水壓力、水量及水的侵蝕性;④巖溶洞穴的位置、大小、規(guī)模、充填情況,突水、突泥具體位置;⑤工程地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的位置和規(guī)模。

實(shí)施一

九預(yù)防措施控制進(jìn)尺合理爆破

實(shí)施二

我隧道圍巖屬于淺埋、巖性遇水易軟化,節(jié)理裂隙發(fā)育,風(fēng)化嚴(yán)重、偏壓,施工中采取的方法主要為三臺(tái)階法。（1）各部開挖盡量縮短時(shí)間，避免圍巖暴露時(shí)間過長(zhǎng)，并視情況對(duì)開挖面做初噴封閉。（2）下臺(tái)階開挖采取馬口開挖，錯(cuò)開3～5米，及時(shí)落底，封閉成環(huán)。（3）控制進(jìn)尺，上臺(tái)階單循環(huán)進(jìn)尺0.5米～1.0米。中下臺(tái)階1.0米～2.0米。（4）在爆破時(shí),要采用淺眼、密眼、并嚴(yán)格控制裝藥量或用微差毫秒爆破,做到輕微爆破，減少震動(dòng)。

九預(yù)防措施加強(qiáng)超前支護(hù)我隧道一半均為Ⅵ級(jí)圍巖,無自穩(wěn)能力,為創(chuàng)造進(jìn)洞條件,防止洞口軟弱圍巖塌方,洞口段都施做了20～33m不等長(zhǎng)度的長(zhǎng)管棚。洞身60米也采取拱部小導(dǎo)管配合大管棚施工的超前支護(hù)措施。（1）管棚預(yù)支護(hù)范圍:拱部140°，環(huán)向間距40cm;注漿材料：水灰比1：1水泥漿，壓力0.5～3Mpa（2）小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)范圍:拱部140°，環(huán)向間距40cm;注漿材料：水灰比1：1水泥漿，壓力0.5～1Mpa。

實(shí)施三

九預(yù)防措施加強(qiáng)超前支護(hù)（3）超前錨桿與鋼架共同作用,支托上部松散巖體。超前錨桿采用Φ25mm的中空注漿錨桿,錨桿長(zhǎng)度為3.15m,環(huán)×縱1.0m×1.0m，超前錨桿和型鋼鋼架(鋼格柵)配合使用時(shí),宜先安裝鋼架。再穿過鋼架腹部鉆孔、安裝錨桿,并焊接在一起形成整體支護(hù)。（4）對(duì)于可溶巖與非可溶巖接觸帶、斷層破碎帶、向斜結(jié)構(gòu)核部等地段,根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示,涌水水壓大于115MPa,涌水量難以控制,開挖后圍巖無法自穩(wěn),極可能產(chǎn)生嚴(yán)重突水突泥地段,采取超前預(yù)注漿措施。

實(shí)施三

九預(yù)防措施監(jiān)控量測(cè)(1)根據(jù)地質(zhì)條件、量測(cè)目的、施工進(jìn)程,安排技術(shù)主管編制量測(cè)計(jì)劃,組織專門監(jiān)測(cè)隊(duì)伍,由具體工程技術(shù)人員負(fù)責(zé)實(shí)施。(2)量測(cè)點(diǎn)埋設(shè)盡量靠近開挖工作面,不超過2m,保證爆破24h內(nèi)及下一次爆破之前可以測(cè)讀初讀數(shù)。(3)準(zhǔn)確及時(shí)地做好各項(xiàng)量測(cè)原始記錄,及時(shí)提供給設(shè)計(jì)人員,不得隨意涂改。(4)采取有效措施保護(hù)好施工中各項(xiàng)量測(cè)元件工具及儀器。(5)做好與設(shè)計(jì)人員的配合,及時(shí)研究和解決實(shí)施過程中出現(xiàn)的問題,確保施工安全。

實(shí)施四十塌方處理隧道施工中盡管采取了預(yù)防塌方的措施,但因地質(zhì)條件復(fù)雜,突然變化的情況時(shí)有發(fā)生,完全避免塌方很難做到。處理措施需根據(jù)塌方段的具體條件,區(qū)別對(duì)待。下邊就一般塌方和較嚴(yán)重塌方分別做簡(jiǎn)單描述。1.一般塌方處理措施塌方多發(fā)生在無水的擠壓破碎帶地段,塌方規(guī)模不大,高度不超過3～4m,長(zhǎng)度一般為2～3m,且塌方后有一段暫時(shí)穩(wěn)定時(shí)間,處理措施有兩種。十鞋塌方肢處理(1賽)填纏實(shí)封桐閉處斜理當(dāng)塌殃方高繩度<肯3挽m饑,采耳取填幻玉實(shí)封扁閉處明理措嘗施,遞其步呢驟是壞:噴啊混凝翻土封進(jìn)閉巖鍋面,筍噴射爭(zhēng)厚度5儉～1季0賺cm敞;架忘設(shè)臨柔時(shí)支案撐(貨拱頂饞不穩(wěn)榆時(shí)為憲保證傳施工浸安全窩)樓;架揪鋼架棕,用娃噴射機(jī)混凝缺土填實(shí)沿塌方炮空間濁。處協(xié)理完拴成通罪過塌推方地臟段后消進(jìn)行闊圍巖勝注漿合。(2扶)架淹空封賞閉處辛理當(dāng)塌券方高濫度>桑3鋸m俱,填峽實(shí)封瘋閉有透困難熟時(shí),顆采用簡(jiǎn)架空羨封閉序處理裁措施姻:噴酷混凝償土封栗閉塌體巖腸面;榴打錨居桿、飽掛網(wǎng)運(yùn)、復(fù)歸噴混輛凝土袋(至深少1盞0闊cm氣厚)玻;舞架鋼落架、謎鋼架柄外用魯竹排晃當(dāng)外模癥、噴銳混凝律土(儲(chǔ)在封割閉結(jié)摸構(gòu)的駁低洼宋處留滑排水燭孔,芝以免批未填媽實(shí)的顆空間堂內(nèi)積俗水)玩。處理角完成衣通過柱塌方所地段釣后進(jìn)腔行圍恭巖注柜漿。十法塌方饒?zhí)幚?.較為略嚴(yán)重教的塌餓方處動(dòng)理措步施有些脊塌方棍多發(fā)選生在洪巖石醬風(fēng)化亡成泥敗砂狀椒的囊略狀風(fēng)獵化帶殊或泥鑄包石謙的斷監(jiān)層帶地段遷,而著且都討是工暗作面跨將到督還未熔到時(shí)壓,即曉把工拼作面巡壽沖破柏一個(gè)管缺口泄,大驗(yàn)量泥沙、男巖石礎(chǔ)涌出破。對(duì)射這種含塌方往的處掀理采部用了尊全斷映面注玩漿加糟管棚摩護(hù)頂初的超前加掠固支嘉護(hù)措鳳施,恢其步起驟如離下。(1蛙)封車口:暴用混份凝土鄰充填題缺口仙(封儲(chǔ)堵前叔先把宮排水無管和頁注漿猶管埋任好)兼;(2教)噴之混凝星土封項(xiàng)閉塌爽體面輕,以士保證港注漿閣時(shí)不生跑漿蛾;(3剃)注商漿:雄自下軋而上里,預(yù)密埋管頓注完即漿后背,在脹拱頂型再打諒孔注耕漿,司注漿返厚度虜要達(dá)拱頂減以上姻3朋m左駱右;(4網(wǎng))留誰大核遼心土敵,短即進(jìn)尺監(jiān)開挖叫,開替挖0錄15時(shí)m頸左右偵架1澇榀格攔柵,豬噴混湯凝土撐封閉動(dòng),如此答循環(huán)檢直至膏通過勉塌體匙。3.焰其他處理騾塌方優(yōu)時(shí),擊還應(yīng)靠該加磨強(qiáng)監(jiān)暴控量絹測(cè),院隨時(shí)業(yè)觀察稠圍巖積的變醉化情窩況、輕地表舉的下沉萌情況紗等,豎以免疊塌方拴再次坑形成聚,并援針對(duì)醒性地嗽制定撿塌方駛處理瓶應(yīng)急數(shù)預(yù)案夏。通過惡QC劉小組駕學(xué)習(xí)灶培訓(xùn)誦研討余，對(duì)孔施工爭(zhēng)現(xiàn)場(chǎng)走的合棉理管知理，被我隧非道淺剖埋偏巖壓軟允弱圍覆巖得蘭以順彈利通擁過，征沒有敏發(fā)生述過圍疑巖坍純塌事誘件，肥同時(shí)路累計(jì)粘了大蛙量該鼻種圍脾巖隧材道施境工的描現(xiàn)場(chǎng)勒經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到掏了預(yù)糧期目梳標(biāo)。十一盟檢腐查效敲果經(jīng)過仁本次讀活動(dòng)嘩，工午程進(jìn)段度有津了較符大