何家坡隧道右洞塌方处理

更新时间:2023-05-25 22:59:28 阅读:276 评论:0

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何家坡隧道右洞塌方处理
2023年5月25日发(作者:倾)

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)

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

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

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 +

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. 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21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。

3-洞内处理

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,

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,

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.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21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

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

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。

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。

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