时间:2024-08-31
顾晓君
摘 要:隧道滑塌在施工过程中一直是让施工单位非常头疼的问题。位于北京市东北部梨花顶隧道就多次出现初支大变形、掌子面及边墙土体滑塌事件,不但影响着整个施工进度,还增加了施工成本。因此该文就以其隧道DKl29+040~DKl29 4-062.2段塌方为例,结合现场施工实际,分析了此段隧道发生塌方的原因,并给出了处理方案,以期为类似工程提供借鉴。
关键词:隧道滑塌 原因 对策
中图分类号:U45 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)11(b)-0043-02
1 工程概况
梨花顶隧道位于北京市东北部,贯穿于北京市密云县大城子镇和河北省承德市兴隆县六道河镇。隧道区域内多呈“V”字型,地形起伏较大,山体植被覆盖率低。隧道最大埋深542.77 m,河北段起点里程为DIK92+666,出口里程为DIK97+359,为单洞双线隧道,内线间距为5 m,隧道内纵断面坡度,DIK92+666~DIK95+150纵向坡为12‰的上坡,DIK95+150~DIK97+359纵向坡为17.3‰的上坡。隧道河北段全长4 693 m,其中II级围岩705 m,占15%。III级围岩2 789 m,占59.4%。IV级围岩930 m,占19.9%。V级围岩250 m,占5.3%。明洞6 m,占0.1%。洞门13 m,占0.3%。该标段承建段内该隧道设置2个双车道斜井,采用无轨运输方式;4#斜井与主洞交汇里程DIK94+600,交汇处隧道正线轨面高程为484.884 m,进口里程为4斜4+60,斜井总长L=460 m(平距),斜井与线路平面交角为112°。斜井内坡段最大坡度为8%,综合坡度为7.29%。其中III级围岩388 m,占84.4%,IV级围岩19 m,占4.1%,V级围岩53 m,占11.5%。4#斜井承担正洞长度为1 800 m,起点里程为DIK93+600,终点里程为DIK95+400。洞口为永久洞口,主体竣工以后作为紧急出口。
2 滑塌情况概述
4#斜井北京方向DIK93+953~DIK93+950段设计为Ⅲ级围岩,采用Ⅲa型支护类型,根据超前地质预报和短期综合预报的结果,塌方段围岩为片麻岩、灰黑色、弱风化、片麻理构造,节理裂隙较为发育,岩体较为完整,呈块状,稳定性较好。该滑塌段埋深深度为143.68 m。2016年6月6日梨花顶隧道北京方向掌子面爆破开挖后左侧拱顶至边墙(沿线路方向右侧)出现滑塌险情,滑塌段向掌子面前方延伸约1.5 m(拱顶DIK93+948.5),后方延伸2 m (DIK93+953~DIK93+955),现场出砟完成马上对岩体进行了封闭,但是仍然多次出现自然塌方,高度无法确定,为保证安全掌子面停止施工。
3 滑塌段处理方案
3.1 初步应急处理
(1)先将掌子面DIK93+953处采用砂袋进行封堵,封堵后采用C25喷射混凝土及时进行封闭。
(2)对已完成初期支护段DIK93+956~DIK93+953段加强支护,采用Ⅴb-1型支护形式,采用三台阶法,I20a工字钢间距0.6 m/榀,φ8网片20 cm×20 cm,锁脚锚管长4 m,每榀20根,C30喷射混凝土。
(3)在DIK93+954.5左侧顶部预留一根3 m的φ125 mm泵管,外露20 cm。
(4)从DIK93+954.5预留泵管处灌注C25混凝土进行回填密实。
(5)在DIK93+955设置围岩沉降观测点,加强观测频次,注意数据变化。
3.2 塌方处理
3.2.1 加强地层预注浆,稳固围岩
对滑塌体拱部140°施做超前大管棚预支护,根据现场实际情况施做φ108大管棚,环向间距400 mm,外插角10°~15°,共计47根,打入深度12 m,穿过滑塌松散体后入岩,并进行注浆固结。在注浆施工中为避免先注浆孔的浆液流入相邻未注浆孔,造成相邻孔注浆困难,原则是采取安装一孔就立即注浆一孔的方法,先注钢花管孔,再注实管孔用以检查注浆孔扩散范围及效果等。注浆液采用水泥-水玻璃双液浆,做试验确定水泥浆与水玻璃体积比,压浆初始压力为1.0 MPa,终压压力在2.0 MPa,其中为确保扩散半径达到0.5 m以上,注浆采用分段注浆,分段位置采用止浆塞止浆,注浆最后保持终压压力对注浆管续压10 min以上。为保证施工质量,在实际注浆施工前进行现场原位注入试验,做好注浆记录,确定科学的注浆方法及最优注浆参数等,来指导注浆施工,以注浆密实。另外,管棚孔口设排气阀,注浆前排气阀打开排气,等浆液从排气阀开始流出时,再把排气阀关掉。如果注浆过程注浆速度过快可能发生跑浆现象,应立即关闭注浆孔,在水泥浆初凝前采用间歇性注浆,确保注漿效果。在每根钢管注浆完成后,及时用压力水冲洗钢管内的浆液,紧接着在全部钢管内注满30号水泥砂浆,达到增强钢管的刚度和强度的目的。
3.2.2 加强支护措施
DIK93+953~DIK93+943段原设计Ⅲ级围岩变更为Ⅴ级围岩,支护形式原设计Ⅲa型变更为Ⅴb-1型。钢拱架采用I20工字钢,间距0.6 m,锁脚锚管采用φ42 mm热轧无缝管,长度4 m,壁厚3.5 mm;数量每榀12根(拱脚8根,拱腰4根),锁脚锚管与钢架间采用φ22“L”型钢筋连接固定。钢架间采用φ22 mm钢筋连接,环向间距1 m。开挖形式按三台阶施工。
3.3 监控量测
为了保证滑塌处能够安全顺利地进行,施工单位还需要在做滑塌处设立专门的测量小组,来做好监控测量的工作。
首选要安排专业人员24 h对洞内进行观察,观察围岩和支护是否存在异常,如遇到塌腔落石、围岩裂隙扩大以及喷射混凝土开裂等问题,要及时组织施工人员撤离并向上级汇报。
其次在滑塌区及影响段内设置加密测点,进行内空收敛位移量测,将间距设置为5 m一道,来对拱顶下沉、净空水平收敛的情况进行测量。并且测量的频率保持在1~2次/d,而且要做好每次的测量记录,将记录做成数据,及时地反馈给工程负责人,保证施工安全。
当对滑塌处理期间及处理完毕后,对洞内观察发现围岩比较稳定,并没有出现塌腔内有大的落石、围岩裂隙扩大以及喷射砼面开裂等现象,而且对内空收敛位移的测量也未发现滑塌段及影响段落内拱顶下沉、净空水平收敛值不符合安全值的现象,即可进行隧道开挖作业。
4 隧道开挖注意事项
当滑塌段处理完后,开挖掌子面时应该注意要严格按照短进尺、弱爆破的施工原则,来进行开挖。并且对于掌子面影响段下台阶开挖时,应该严格地控制台阶长度、控制超前小导管注浆质量以及控制钢架的安装质量,保证施工质量。同时加强测量洞内的围岩,当发现围岩数据变化非常大时,应该立即通知施工人员撤离施工现场,将围岩的变化反馈给上级领导。
5 保证措施
5.1 组织措施
为了防止隧道滑塌事件的发生,首先施工单位应该严格检查施工现场,并对施工人员实施考核和奖惩制度。其次要坚持每天在施工现场开交班会,在会上就施工遇到的问题进行讨论,从而提出更佳的施工方案,保证施工安全。同时加强后勤保障,严格按照计划进行备料,计划好施工周期和施工各个环节的方案,避免出现停工待料以及其他不良的现象发生。而且还要在现场设置机械设备维修站,保证施工设备的完好率,从而保证施工顺利。
5.2 技术措施
施工技术是保证施工顺利的主要因素,因此还需要做好施工技术,避免塌方现象的发生。首先施工单位要确立合理的技术参数,做好现场施工指导工作,如,仔细观察和分析压浆等关键性的工序,并且反复计算,保证压力参数和φ108大管棚外插角参数的合理性。而且还要加强对关键性工序的监测,以此来保证滑塌段施工顺利和施工安全。其次还要合理地安排分段平行流水作业,根据现场的实际情况,对施工进度做出动态的管理。如,按照施工方案,优化施工过程中各种参数,做好资源组织、压浆以及支护等关键性的工序,保证施工安全。同时还要强化安全管理,根据现场出现的实际情况进行分析和處理,做好施工各个环节的协调发展。如,以安全为起点,杜绝单干、蛮干现象,全体施工人员必须在思想和认识上和施工单位达成一致,以此来提高施工效率。
参考文献
[1] 袁东.工布江达隧道洞口滑塌处理方案[J].山西建筑, 2016,42(7):183-184.
[2] 夏黄鹤.隧道洞口开裂及边坡滑塌处治方案分析[J].建筑知识:学术刊,2014(8):481-482.
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