隧道不良地质与塌方处理技术_隧道不良地质处理

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2009年度论文（技术总结）隧道塌方处理

羊角脑隧道不良地质与塌方处理技术

摘要：隧道塌方是一种不容回避的现象，除了加强预防外，更重要的是如何整治处理、减小损失和挽回进度。在隧道出现塌方的情况下，塌方处理分2步进行：首先对受塌方影响的初期衬砌裂缝地段进行加固，及时施作二次衬砌；其次是对塌方体进行抢险处理。在现场把握情况的基础上认真研究处理塌方对策，认真制定处理塌方的步骤、方法及预防塌方的施工措施。公路软弱围岩段隧道施工必须早封闭成环及紧跟二次衬砌，使其与初期衬砌共同参与受力。关键词：羊角脑隧道、塌方处理、小导管加固

1、工程概况

郴宁高速公路是厦门至成都高速公路在湖南省境内重要路段之一，也是湖南等内陆省份通往东南沿海地区前线的一条重要的国防军事快要通道，同时也是构成湖南省五纵七横高速公路网络主骨架组成部分，是连接我国东、中南部及西南地区的主要运输通道。本合同段起讫里程K151+134～K154+100，起点位于桂阳县保和乡上张家村，终点位于桂阳县方元镇周家水村。

其中主要工程为羊角脑隧道（双线），右洞起讫桩号为YK151+155～YK154+025，长2870m，左洞起讫桩号为ZK151+160～ZK154+090，长2930m，属长隧道，其余路基工程178m。隧道左、右洞线型为大半径C型曲线，郴州端为直线，宁远端左、右洞曲线半径分别为2350m、2450m，超高为2%。右洞纵断面郴州端约1960m的范围内位于2.5%的上坡段内，其余位于0.5%下坡段内；左洞纵断面郴州端约1965m的范围内位于2.5%的上坡段内，其余位于0.5%下坡段内。隧道段内地形较为平坦，局部坡陡，冲沟发育，冲沟走向以被动走向为主，呈“U”字型沟谷。隧道区内地层由上至下为 2009年度论文（技术总结）隧道塌方处理

2.3.3施工方面原因。施工时对地质复杂程度认识不足，对岩石受到裂隙及溶槽切割后对隧道结构的不利影响认识不足、不清晰，重视程度不够，同时参加施工的人员经验不足，没有对不良地质灾害很好的进行预测。

3、处理措施 3.1不良地质：

在不良地质区段进行施工时，就实际情况增加不稳量测断面，并就重点断面进行重点跟踪量测，作好地质报告。

选择最合理的辅助施工措施，包括大管棚支护、超前导管、钢支撑加密等，并在施工中掌握以下几个要点：“勤量测、管超前、严注浆，短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、快衬砌”。3.2塌方：

3.2.1在塌方体表面喷1层30cm厚的C20早强混凝土将塌方体封闭，保持塌方体稳定，防止塌方体继续扩大。

3.2.2后方围岩补强：

a、在后方未稳定区域，确定了不能立即衬砌的段落，环向打入Φ42小导管作为注浆管，（小导管采用φ42mm（壁厚3.5mm）的热轧无缝钢管，）注浆管长度以5米为宜，间距为100㎝×100㎝，主要针对围岩裂隙及受塌方影响变形扰动的松散体。

b、对于上台阶已经施工完的工字钢（ZK151+228.75～ZK151+256左右侧）段锁脚位置打设三层Φ42小导管，每层间距40cm。

c、注浆采用水泥---水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度35波美度，模数：2.4，注浆压力：初压0.5～1MPa，终压2Mpa，注浆后，根据监控量测数据来看，后方围岩已趋于稳定，可以进行下一步施工方案的实施。

3.2.3仰拱施工：掌子面暂停施工，立即采取下台阶仰拱紧跟掌子面封闭成环的原则措施，保证安全，从ZK151+228.75开始在仰拱底部工字钢与边墙工字钢连接封闭成环，直至跟到掌子面位置，仰拱必须采用短跨度开挖，最大不得超过3m。

3.2.4超前支护：

为防止前导开挖继续塌方的发生，同时能够保证施工质量及运营安全，根据实际情况对掌子面前方进行探孔，探孔深度20米，查看前方地质情况，探孔时分别对每米进尺做好地质描述，用以指导下一步施工。根据以上地质描述，经专家、公司、总监办、工作站、设计院、监理处等单位现场仔细勘查后，确定掌子面采取直径108mm的大管棚进行超前支护。根据地质情况，掌子面围岩为全风化泥质砂岩夹黄粘土，结构面发育无序，稳定性较差，对于难于成孔的部位采用跟管施工，一次成型，在桩号ZK151+256处，沿渣堆顶部初支出露的轮廓线施工大管棚，Φ108mm大管棚的环向间距为30cm、外插角为8°、长度为15m，在每2根大管棚间打入外插角为25°、长为7m的Φ42mm的小导管，小导管纵向间距为2.5m，并压浆固结塌方体和周边围岩，注浆压力为0.5～1.0MPa。

2009年度论文（技术总结）隧道塌方处理

大管棚—跟管示意图

a、大管棚——跟管制作方法

跟管分为：管靴、跟管和管丝三部分组成。其中此工程中跟管制作所用数据如下：管靴长度为30cm，一端内侧做10cm反丝扣，另一端做成10cm长、壁厚8mm，中间段采用直径108mm，壁厚为4mm。跟管采用长度为1.5m，直径108mm，壁厚为4mm，两端内侧做成反丝扣，长度为10cm，一部分要求在管壁钻孔，孔间距15cm，梅花形布置，用于跟管中前部，为了注浆时使浆液外流，一部分不钻孔，主要用于跟管尾部，防止漏浆。管丝长30cm，直径108mm，壁厚为4mm，两端外侧做成反丝扣10cm。

钻头采用直径80mm偏心钻头（偏心后成孔108mm），直径100mm连接头和直径80mm冲击器，钻杆采用直径73mm，长度1.5m。

b、大管棚——跟管施工放样

本次工程中大管棚——跟管环向间距为30cm，为了保证大管棚不侵入开挖轮廓线，顶部的大管棚的导向管应符合隧道纵向坡度、线路曲线要求以及根据管棚机性能以及考虑塌方处围岩情况，本工程技术人员初步定为8度。施工人员用钢筋把定向管按照8度焊接于钢拱架上，使定向管在大管棚——跟管施工中不移动，其中定向管规格直径130mm，壁厚为4mm，长度为1.5m。

c、大管棚——跟管的钻孔

首先在管棚机上安装带有钻头的钻杆，同时在钻杆上套一个管丝和一个有孔跟管，并将管丝与跟管丝扣连接及焊接牢固，将管靴从钻头前端套入与管丝丝扣连接并焊接牢固。管棚机开始钻孔，当 2009年度论文（技术总结）隧道塌方处理

否运行正常，将运行正常的机械，水泥、水玻璃运至工地。机械就位后，进行浆液的调配，浆液一般为水泥砂浆和水玻璃双液浆按一定的比例参配。严格进行大管棚注浆，注浆采取水泥-水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度：35波美度，水玻璃模数：2.4，注浆压力：初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。施工时由2名工人配制水泥浆，水玻璃浆液是用买好的35波美度浆液，1名工人开注浆机，2名工人连接注浆管。注浆从下往上对称注入双桨液，至从导气孔内流出浆液，关闭导气管的阀门，继续注浆直至压力达到设计要求。注浆时所有跟管的注浆阀门应全部打开，如果发生串浆，应将串浆跟管及其导气管的阀门关闭后再继续注浆，直至注浆压力达到设计要求后方可停止。每一根跟管一定要连续注浆，不间断。

3.2.5坍塌体开挖：

坍塌碴体下部开挖时，从ZK151+256开始初期支护工字钢纵向间距调整为40cm，并施作系统锚杆及铺挂双层φ8钢筋网。钢筋网安设时应注意：施作前，初喷3cm厚混凝土形成钢筋保护层；钢筋横纵相交处焊接或绑扎牢固；钢筋网搭接长度不得小于一个网格，焊接或绑扎牢固；施作前钢筋要进行校直、除锈及油污。塌方空腔采用C20喷射混凝土填满，大里程方向预留钢管到塌方顶部，作为二次填充用。3.3塌方处理的施工要求

本着保安全、保质量的原则，特别事情特别对待，项目部一定要由领导亲自领头带班、技术人员和安全员轮流值班，遇到突发事件，能立即采取应急处理措施。初期支护量测要及时，先期每4小时一测，待围岩收敛量及下沉量稳定后每8小时一测，并及时向值班人员、业主及监理汇报监控结果。对于每步工序都要高标准高质量来施工，杜绝施工队偷工省料等事情的发生。洞外的护栏要拦好，禁止无关人员进入洞内，值班人员要随时注意观察围岩变化。若有突变，所有人员必须立即撤离。加快处理速度，尽量减少围岩变化。

4、经验与体会

隧道塌方不但是由自然因素引起的，而且还有人为因素引起的，更重要的时地质勘测、施工工序与治理对隧道塌方起决定性作用。塌方事故发生后，业主、设计、监理和施工单位应派出相关领导、隧道地质专家、工程技术人员等迅速到塌方点，具体勘察塌穴高度、宽度、纵向长度及塌穴稳定情况；检查塌方对初期支护的损坏情况和影响区域；分析塌方的主要原因和塌方可能继续发展的趋势等。前方封堵，后方加固，对塌方区形成合围，是防止塌方恶化的有效方法。而且必须认真制定处理塌方的施工措施，现场下达抢险口头指令，明确各自任务和要求。

隧道塌方后，不要急着去清除塌方渣体，应先待塌方体相对稳定后，对塌方体表面进行喷混凝土封闭，防止塌方体滑移，然后再加固未塌方地段，防止塌方范围扩大，最后向塌方体注浆加固为后序开挖做好预备。

为此在隧道的施工过程中要加强管理，重视地质超前预报及监控量测工作，围岩自稳不稳定地段要多打超前支护，并且不断培养工程技术人员在现场对围岩不稳定段施工的应变能力和处理能力。

参考文献：公路隧道施工技术规范