浅谈富水黄土隧道施工塌方处理措施

浅谈富水黄土隧道施工塌方处理措施 浅谈富水黄土隧道施工塌方处理措施 摘要：文章重点介绍了青兰高速陕西境工程羊泉隧道塌方的过程及处理措施，分析总结了富水黄土隧道施工应注意的问题及开挖施工的技术关键，以供类似工程参考。 关键词：黄土隧道；开挖施工； 塌方治理中图分类号：U455文献标识码：A 前言 在铁路或公路工程建设施工过程中，不可防止的要进行隧道施工，施工所处的地质环境是错综复杂，其中富水黄土地质就是施工过程中不愿意遇到的，因为在这种地质施工非常容易塌方，本论文就是以工程实例来浅谈一下在塌方后如何尽快处理，尽量防止损失。 1.工程实例简介 羊泉隧道为青兰高速公路陕西境的控制性工程，隧道设计行车速度为80Km/h，隧道建筑限界净宽10.25m，净空限界高度5.0米。衬砌断面内轮廓采用单心圆方案。羊泉隧道穿越区为黄土塬梁峁工程地质区的黄土塬工程地质亚区，山体近南北走向，地势总体南低北高，隧道与山脊近于直交，垂直隧道轴向两侧低，中部高而平缓。左线地面标高介于1044.521198.15，相对高差约153.63m，右线地面标高介于1048.741198.16m，高差约149.42m。据钻探揭露、工程地质条绘和土工试验，隧址区分布的地层有第四系上更新统风积黄土、中更新统风积黄土。在隧址区没有地表水。 2、施工方法及塌方情况 本隧道开挖采用台阶分步开挖，即环形开挖中心留核心土法，每环进尺控制在1.5m，上下台阶距离在20m，采用机械开挖，初期支护及时封闭。下半断面采用拉中心槽，两侧留足台阶土，马口跳槽开挖落地，每次下导接腿控制在3榀，及时完成初期支护。羊泉隧道施工过程中发生过数次大规模的塌方，并且根据监控量测记录数据，隧道初期支护最大下沉量达70cm。其中隧道发生最大一次塌方时造成地面出现直径30m，坑中心深5m的圆坑，同时洞内有涌泥和涌水出现。 本次塌方出现在隧道左洞ZK122+490处，隧道围岩为V类围岩，当时正在进行隧道机械开挖工序作业，当晚23时左右，掌子面突然传来巨响，随之约1400m3涌泥涌出，将洞内的2cm厚钢板推挤弯曲，靠近掌子面的四榀拱架也发生了破坏，所幸施工人员和机械撤离及时，没有造成大的伤害。塌方事故发生后，技术人员随即对地表进行了踏勘，发现地表的苹果园内有一直径30m、深5m的圆坑，根据测量定位，地表塌坑位于洞内掌子面的正上方，为此初步分析判定洞内塌方为冒顶类型塌方，因工程所在黄土高原地区地形复杂多变，在掌子面上方有泥土空腔所至。 塌方发生以后，施工单位在洞内和地表随即采取了紧急措施。首先在地表塌坑外30m范围设置警戒区域，严谨任何人员和车辆进入，防止再次发生塌方而造成事故。其次对隧道内涌泥末端部位的初期支护进行加固，具体加固措施为在原初期支护拱架位置再设立套拱，套拱拱架采用I20型钢，纵向采用22钢筋进行连接，同时铺设钢筋网片，之后用20cm厚的C25喷射混凝土封闭。初支加强完成后随即开始涌泥的清理工作，在清理涌泥时采取清理一段加强支护一段的措施。待清理至距掌子面10m处即开始本次塌方的处理。 3、处理方案 通过屡次专家论证，初步制定了本次塌方的处理方案： 3.1、鉴于洞内没有涌泥再次发生、流出的地下水为清水，决定将地表塌坑进行回填，回填采用隧道弃渣，以能够使苹果园到达复耕条件为标准。 3.2、地表回填完毕后要埋设测量控制点，要做好地表监控量测工作，及时进行变形预警。 3.3、鉴于塌方时正处于雨季，将地表塌坑的回填土用塑料布进行覆盖，防止地表水下渗造成危害。 3.4、在洞内距塌方掌子面10m的涌泥段采用上下台阶开挖，待上部开挖出3m长的开挖平台后，对前方的30m范围内布设超前大管棚，管棚采用150的无缝钢管，环向间距50cm。 3.5、超前大管棚布设完毕后对涌泥段及未开挖围岩进行注浆加固。注浆前首先对涌泥体进行挂网喷射混凝土封闭。注浆的浆液采用1：1水泥净浆。注浆管用42无缝钢管，管头成尖锥状，管身梅花型钻设注浆孔，采用在每两根150的管棚中间布置一根的原那么。 3.6、注浆终止压力控制在0.5MPa。 3.7、注浆完毕后再进行涌泥体的上下台阶分布去除开挖。 3.8、施工至拱架破坏的位置，对已开挖的拱架进行去除，首先支立上导的拱架，拱架采用22型钢，30cm间距布置，在拱脚部位放置通长的50槽钢进行支垫，以加强拱脚承载力，拱架间用I22工字钢代替连接筋进行连接，之后挂网喷30cm厚的C25混凝土。 3.9、上导拱架支护完成后在上导设置临时仰拱，首先用I22型钢将上导底部封闭成环，之后再浇筑30cm厚C30混凝土将仰拱进行封闭。 3.10、上导开挖20m后在前方交替进行下导的拱架接腿施工。 3.11、该段塌方区域渡过以后随即对该段进行二衬施工，二衬混凝土在原设计C25标号上提一个等级，采用C30混凝土，厚度较原设计的40cm增加5cm，即浇筑45cm厚的二衬混凝土。 本次塌方处理完成以后，施工单位布置了监控量测点，根据三个月的连续观测，该段隧道支护没有再发生变形，证明的本次塌方的处理是成功的。 4、工程结论 总结本次塌方的发生和处理过程，我们可以的得出以下结论： 4.1、陕北黄土地区的地质结构复杂，有可能会发生突变，在前期的地勘中，应合理增加地质钻孔密度，尽可能的取得隧道穿越区的详细地质资料。 4.2、隧道施工前应对隧道地表情况进行踏勘，充分掌握隧道穿越的地表地貌情况，在重要的部位要埋设监控量测点，及时掌握地表下沉情况。 4.3、对涌泥的注浆加固措施是成功的，在对注浆加固的涌泥体清理时，发现加固过的涌泥体有了很好的胶结强度，对保证开挖进度和开挖平安有积极的效果。 4.4、增加拱脚的型钢支垫和临时仰拱封闭对抑制隧道变形有非常明显的作用，在隧道变形大的区域采取该种支护加强措施能收到很好的效果。 4.5、对塌方段要从初期支护和二衬都需要采取加强支护，确保该段支护的稳定。 5、总结 随着西部大开发的进行，在以后的施工过程中很可能会遇到类似的问题，通过本文的介绍，对类似的隧道施工能够起到一定的借鉴作用。