何家坡隧道右洞塌方处理
■张宝珠
(龙岩市西岩公路工程有限公司,龙岩 364000)
摘要本文结合何家坡隧道隧道右洞发生的塌方情况.分析了隧道塌方的处理方
案,并对处理后围岩的稳定性进行了计算分析。分析结果可供同类工程参考。
关键词 隧道塌方 注浆 支护稳定分析
1 工程概况
何家坡隧道地处福建省龙岩至长汀高速公路A3标
段内,为双线双洞连拱隧道,设计行车速度为80km/h。
隧道净空9.75m,净高5m,隧道平面位于半径800m的平
曲线内,桩号为K11+320 ̄+758,全长438m。洞内设置
单向纵坡为-4.0%。
隧道位于低山丘陵地貌。基岩为侏罗系南园组凝熔
岩,洞顶基岩厚度较薄,裂隙较发育。围岩类别为Ⅱ一
Ⅲ类。地下水以第四系孔隙潜水为主,少量裂隙水.水
源主要靠大气补给,受季节性影响大。
图1 何家坡隧道地表塌陷及裂缝示意图
2隧道塌方情况
在中导洞及中墙施工完成后,隧道右洞开挖采用上
下台阶法施工,并从两端向中间掘进。进口端上台阶掘
进至YK11+514,下台阶掘进至YK11+490;出口端上台
阶掘至YK11+524处,开挖部分已施作好初期支护。隧
道上导坑即将贯通。
施工期间恰逢连日的暴雨,暴雨径流汇人隧道穿越
的YK11+514 ̄+526路段的山顶冲沟处。该处地表覆盖
层较薄,地层岩性为强风化粉砂岩,受连续的暴雨影响
后,地表水连续补给渗透山体,造成岩土体含水量超饱
和,围岩软化,崩解,并增大了山体压力,形成坍塌条
件,从而导致围岩失去平衡,诱发右洞的塌方。
通过对塌方现场进行实地勘测,发现在K1 1+52 +
3塌方处理方案
530处,隧道右洞轴线右上方地表有约直径为12.5m的塌
3.1 洞外处理
陷区域,其附近较大范围内分布有大小不等的多道环向 隧道的洞外主要根据隧道所在的地形、地质以及塌
裂缝,其中最大一条裂缝宽度约5 ̄10cm,裂缝示意图
方的范围等实际情况。采用地表水的疏排与地表注浆相
参见图1。隧道洞内进口端的塌方发生在YK11+514处。 结合的方案进行处理。
.
影响初支范围YK11+474 ̄+514(长度40m);出口端塌
由于洞顶的塌方导致地表形成凹坑,汇集雨水,地
方发生在YK11+524处。影响初支范围YK11+524 ̄+554
表水无法顺畅排除,从而渗入洞顶围岩,导致地表或洞
(长度30m)。在影响范围内初支多处已呈崩裂的破坏状
内继续坍塌。因此塌方处理的首要措施应先对地表进行
态,部分钢支撑发生扭曲、变形。右洞坍方纵断示意图
处理,避免地表水的汇集、渗透。
参见图2。
何家坡隧道地表塌方处理主要是以疏排的方式进行
圈福建交通科技2011年第1期
处理的。首先对地表出现裂缝的区域进行清表,将裂缝
采用粘土封闭并夯填,对坍陷区进行回填夯实。回填夯 塌体开挖前采用@50mm的双排小导管作为超前支
护、勤量测”的原则。
实后形成规整的人工坡面,以利排除地面径流水。其
次,在坍方体松动区范围 ̄'b5m增设截水沟,并在雨天 再进行开挖。导管单根长5m,环向间距为30cm,纵向
准备雨布遮盖,确保地表径流水不浸入坍体松动区。
护,通过对围岩注浆,形成支护环,待注浆达到强度后
间距2.5m,小导管外插角分别以10o和40 ̄在环向交错布
另一措施就是在对洞内塌体处理后进行地表注浆处 置,以扩大注浆影响范围(参见图3)。
理。地表注浆能够较大强度地固结松软的围岩,改善围
岩的物理力学性能,避免隧道的剪切破坏,消减地表沉
陷,为下一步的继续进洞做好充分准备。根据隧道的病
害情况,在影响范围内进行地表注浆,起讫里程桩号为
K11+498 ̄+538.长度40m。注浆宽度根据塌陷区域及 钢架拱脚下沉、变形,要在拱脚下设置纵向槽钢托梁,
裂缝的位置而定,为了减少塌方对左洞的影响,注浆从
路基中心线偏左4.8m至中线偏右22.8m的范围。注浆管 具体的开挖支护顺序(图4):
采用qb89mm,壁厚4mm的无缝钢管,注浆孔按1.2mx
隧道的开挖支护工序采用CD法,临时支撑采用钢
格栅拱架(4中25)并喷射16cm的20号混凝土。导坑分
成上下台阶开挖,从而减少一次开挖的面积,并及时形
成支护闭合环,确保施工安全。开挖下台阶时,为防止
把几排钢架连成整体。
(1)右上台阶开挖,并施作初期支护(含侧壁临时
支护);
1.2m梅花型布置,钻孔深度根据覆盖层厚度钻到距隧道
洞顶1.5~2.0m.浆液为3O号水泥浆。注浆压力为
(2)右下台阶开挖,并施作初期支护(含侧壁临时
支护);
(3)左上台阶开挖,并施作初期支护; 固联接,并用8+8cm厚的20号素砼封闭。这样可以有效
2.0MPa。地表注浆完成后,用中25钢筋将所有的钢管牢
的抑制围岩下沉,提高围岩的自承能力。
3-2洞内处理
(4)左下台阶开挖,并施作初期支护;
(5)防层及二次衬砌施工。
在对地表水进行处理后,一方面为了避免塌方向已
开挖导坑方向扩展,先要保护好洞内已施作好初期支护
的部分,进行初期支护加强。另一方面,虽然塌方暂时
隧道初期锚喷支护紧跟开挖面设置,利用系统锚
杆、喷射钢纤维混凝土以及U25型钢支撑作为支护手
段,与围岩共同组成复合承载结构以控制围岩的变形和
松驰。U25型钢支撑间距0.3m,20号钢纤维砼厚度25cm, 稳定,但这主要又与洞内塌体堆积坡度满足了稳定坡度
系统锚杆为 25中空注浆预应力锚杆,长4m,间距0.6m,
的要求,塌体一旦松动。上部的塌方就会进一步发展,
因此要及时封闭掌子面。堵住塌方的通路,防止塌方继续
扩展。同时,为了能对土体进行较大范围的加固,弥补洞
外地表注浆范围的不足.洞内处理的另一要点是在隧道
洞内的进出口两端初期支护的破坏地段采取围岩注浆加
固。浆液向周围岩体扩散,提高周围岩体的自承能力,从
而达到改善整个结构受力条件的目的。具体措施如下:
(1)封闭塌方体。用20号素喷射砼封密塌体表面,对
塌体采用西50mm的小导管进行注浆加固,以防止塌方的
进一步扩大。导管单根长5m,间距为lm,呈梅花型布置。
(2)加强初期支护。对已破坏的初支进行临时补
强,补强的方法是对已崩落的初支采用5cm厚的挂网喷
射20号砼, 6钢筋网间距20cmx20cm。两端塌落面处
5m范围内的初支。在相邻两榀钢支撑间增设一榀钢支
撑,并喷射15cm厚的砼。
(3)围岩注浆加固。在K11+474N+498及K11.+
538 ̄+554隧道洞内病害影响地段,共长40m,对围岩进
行注浆,采用 ̄50mm径向小导管,单根长6m,间距
0.8mX0.8m梅花型布置,注浆为30号水泥浆,注浆压力
为1.5MPa。
3.3塌方段的开挖支护
塌方段的开挖掘进时,应严格遵守“短进尺、强支
福建交通科技2011年第1期园
梅花型布置。在完成初期支护后,围岩的变形基本受到控
岩模拟成各向同性实体单元;隧道初支及喷射混凝土模
制。再施作二次衬砌。二次衬砌采用钢筋混凝土结构,以
拟成梁单元;中隔墙模拟成回填各向同性体混凝土单
满足结构的使用要求和结构上的安全储备。 元;锚杆模拟成杆单元。计算中围岩注浆通过适当的改
4隧道围岩稳定分析
善隧道周边围岩的力学性能来实现。围岩及材料的计算
为了更确切地了解支护方案及施工方法对围岩稳定
参数如表1所示 计算时模拟施工步骤为:中导坑开挖
的影响,保证隧道的施工和营运的安全,采用同济大学
支护一中隔墙砌筑一右洞右上导坑开挖支护(含临时支
地下系开发的GeoFBA2D有限元程序对隧道围岩稳定进
护)一右洞右下导坑开挖支护(含临时支护)一右洞左
行分析计算。 上导坑开挖支护一右洞左下导坑开挖支护一左洞左导坑
计算选取范围为:上边界至地面线;左右边界距离 开挖支护(含临时支护)一左洞右导坑开挖支护。
隧道开挖边缘取3倍的隧道开挖宽度;下边界距离隧道 通过分析计算,可以得出各围岩单元的屈服接近
洞底开挖边缘取3倍的隧道高度。计算过程中将隧道围 度、单位应力、节点的位移、锚杆及喷射混凝土内力等
表1 围岩及材料计算参数表
一
系列值。其中各主要单元的屈服接近度等值线如图5
所示。主要区域的单元的屈服接近度、各单元的大小主
应力见表2。
计算结果分析表明,洞周围除拱角及底部个别单元
产生屈服外,其余各单元的屈服接近度均小于1,且各
应力均为压应力,其值均未超过允许压应力值
(14MPa)。锚杆及喷射混凝土内力值也都小于规范的规
定值。理论上判定围岩基本稳定,但施工时应及时支
护。能满足施工和营运等各阶段的安全要求。
5结束语
(1)隧道塌方是隧道施工中的多发事故,由于塌方
图5围岩屈服接近度等值线
表2部分围岩单元屈服接近度及主应力表
往往会加大施工的难度并带来很大的经济损失,因此,
(4)处理塌方时,采用洞内及时封闭掌子面、洞外
施工中应尽量注意可能导致塌方的各种因素,尽可能地
地表注浆加固是一种比较安全可靠的方法。通过注浆,
避免塌方的产生。
既加固了松散塌体,又加固了围岩,改善了衬砌结构的
(2)隧道在两端向中间掘进时,两洞的贯通位置宜
受力条件。
选择在地质较好处,避免在山顶冲沟处贯通。
(5)塌方发生后围岩已受扰动,为了保证隧道的施
(3)塌方一旦发生就应当及时处理,原则上应先护后 工和营运的安全,应通过理论计算的方法对围岩的稳定
挖,对未坍塌地段进行加固处理,防止塌方继续发展。
进行分析,检验支护方案和施工方法对围岩的影响。
回福建交通科技2011年第1期
本文发布于:2023-05-25 22:59:26,感谢您对本站的认可!
本文链接:https://www.wtabcd.cn/zhishi/a/1685026768178846.html
版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。
本文word下载地址:何家坡隧道右洞塌方处理.doc
本文 PDF 下载地址:何家坡隧道右洞塌方处理.pdf
留言与评论(共有 0 条评论) |