暗挖区间隧道大变形处理

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1、太平村站虹桥村站暗挖区间隧道进口斜井大变形处理方案1.编制原则1、昆明市轨道交通 3 号线项目施工图，有关技术要求、文件组成及内容，铁二院岩土工程勘察报告（祥勘察） 。2、国家、云南省现行技术标准、规程和规范，相关法规、政策，特别是安全生产、文明施工、环保方面的法律法规和政策。3、 关于太平村站虹桥村站区间隧道进口斜井洞身大变形建议处理方案的报告 ；4、 铁路混凝土工程施工技术指南 ；5、 轨道交通隧道工程施工质量验收标准 ；6、 铁路隧道喷锚构筑法技术规范 ；7、 高速铁路隧道工程施工质量验收标准(TB10753-2010)；8、 铁路混凝工程施工质量验收标准 （TB10424） ；9、 铁

2、路混凝土工程施工质量验收补充标准(铁建设(2005)160 号)；10、xxxx 类似工程的施工经验。2 工程简介2.1 原设计概况太平村站虹桥村站区间隧道进口斜井位于沟谷地带，地形呈左高右低现状，地形起伏较大。该斜井设计平长 140m，开挖范围上部岩层为粉质粘土，下部为强-全风化页岩夹砂岩，围岩分级为 V 级。设计水文情况：地下水为上层滞水、基岩风化裂隙水及构造裂隙水。隧道净空断面尺寸为 4.7（宽）5.75（高）m，开挖断面尺寸为 5.82（宽）m7.62（高）m。2.2 变更设计情况结合现场实际情况，依据有关会议精神，XK0+140+115 段初期支护钢架由14 变更为18，间距 50c

3、m,系统锚杆 22 砂浆锚杆变更为 42 注浆锚管，锁脚砂浆锚杆变更为锁脚注浆锚管。2.3 变形情况2011 年 10 月 26 日斜井施工至掌子面里程 XK0+113 时，通过观察发现XK0+113+122.5 段初期支护喷射混凝土有开裂剥落现象。此时立即停止施工，人员、设备迅速撤离现场。此时，仰拱施工至 XK0+122.5；加强二衬施工至XK0+125.5。大变形段里程为 XK0+113+122.5，长 9.5m，该段右侧钢拱架失稳内敛约 60cm，初支砼严重剥落，变形过程+115+118 右侧拱脚处、+118+122右侧墙角处分别流出黄色、黑色泥浆；地表沉陷深约 1.7m，面积约 70m

4、2,见图2-1、2-2。图 2-1 地表沉陷状况 图 2-2 洞内大变形状况3 变形原因分析3、 1 地质因素隧道围岩，经过多年地质构造运动，围岩应力处于平衡状态，一经开挖，潜在应力释放，应力重新分布，在原生应力已遭破坏，新生应力场尚未稳定前提下，围岩承受压大、极易失稳导致坍塌；当通过各种堆积体是，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌；在挤压破碎带，岩脉穿插带、节理密集带等裂结构地层中，岩块间互相挤压钳制，一经开挖则失稳，常见岩块掉落、坍塌；在软弱围岩节理发育的情况下，或泥质充填物过多，均易产生较大的坍塌；在构造运动作用下，薄层岩体形成的笑摺曲、节理发育地段，施工中常常发生坍塌；

5、岩层软硬相间，或有软弱风化夹层的岩，在裂隙水的作用下，软弱面强度大大降低，因而发生坍塌；裂隙水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍塌。3、 2 结构支护原因由于围岩应力变化具有不确定性，结构支护承载应力很难进行精确计算，设计支护强度、刚度是否能够满足承载应力的要求是很难进行精确的判断的，因此，支护参数的偏小，往往也是导致隧道坍塌的主要原因之一，且造成的危害性极大。3 、 3 施工原因3、3 、1 采用施工方法和措施不当施工中经常存在：施工方法与地质条件不相适应，地质条件发生变化，没有及时改变施工方法；施工支护不及时；地层暴露过久，引起围岩松动、风化；忽略了围岩的变形规律，围岩的变形

6、同时具有连续变形和突然变形的特征。当开挖距离小于 D（D 为隧道开挖宽度）时，围岩两端由于受到二次衬砌砼和开挖掌子面支撑的约束作用，连续变形很小，主要是爆破后的受震动影响的突然变形，而且在这个距离范围内由于衬砌和开挖面支承的“空间效应” 的影响，即使初期支护抗力不足围岩滑移力亦不至于失稳，当这个距离为1.5D3D 时， “空间效应”的影响完全消失，初期支护抗力小于滑移力的问题即刻暴露出来，围岩急剧变形，极易引起塌方。3、3 、2 施工工艺及操作欠规范，工程质量不合格施工过程中存在的工艺操作不符合施工技术规范要求，施工管理不到位，质量意识、安全意识不强也是造成塌方的另一个重要原因，常发生的施工质

7、量问题有锚杆长度不足；锚杆砂浆不饱满或强度尤其早期强度不足；喷砼强度厚度达不到设计要求；钢支撑未完全由喷射砼包围密实或钢支撑与围岩之间存在空隙及钢支撑未置于稳定坚固的基础上等。以上质量问题直接造成支护抗力未达到设计要求或围岩未粘结紧密使无弯矩结构产生弯矩而导致塌方。4 处理方案结合类似工程经验，采取“洞外垂直锚杆加挂网喷浆、洞内中管棚超前支护，台阶法施工， ”的处治方案。4.1 洞外处理措施采用全长粘结型早强垂直锚杆加挂网喷射混凝土预先对这些地段进行地表加固，经加固处理后再进行开挖作业。4、1、1 垂直锚杆法1）适用范围：本工法适用于隧道洞口段、隧道浅埋地段及隧道偏压地段等地质不良地段的地表加

8、固。在进行隧道洞口段、隧道浅埋及隧道偏压等地质不良地段的施工时,为了防止在施工过程中因隧道开挖对围岩的扰动而引起的下沉甚至坍方，增强围岩的自稳能力，有效地控制地表下沉 ，保证施工安全，根据实际情况和设计要求采用全长粘结型早强垂直锚杆预先对这些地段进行地表加固，经加固处理后再进行开挖作业。 2） 地面垂直砂浆锚杆施工方案（1 ）清除地表坡面的植被、地表大致整平，采用露天钻机钻锚杆孔。锚杆孔深度、孔径由设计决定， 锚杆长度根据隧道埋深深度来确定，设计锚杆 22 螺纹钢筋组成，间距1.5*1.5m 梅花形布置，每根长 4m；设置 6 钢筋网，网格间距 20cm20cm。插入钢筋束后压浆机进行灌注 1

9、：1.5 的水泥砂浆。（2 ）孔口表面用砂浆护面，砂浆厚度 1015cm，施作锚杆后使得钢筋网连接在施锚区形成锚杆群，利用锚杆与岩体之间的锚固力和抗弯矩能力对施锚区地表进行加固，地表垂直锚杆群对控制隧道开挖过程中地表下沉和坍方起到预加固作用。（3 ）垂直锚杆法的原理：利用施锚区锚杆群的锚固力和抗弯矩能力来防止隧道开挖过程中的地表下沉和坍方，增强围岩的自稳能力。（4 ）钢筋网片制作与安装钢筋网片在锚杆安装完毕后布设，施工时要严格按照设计间距先在加工厂制作好钢筋网片，并对钢筋网片进行除锈处理，后用安全绳将网片吊至工作面安设钢筋网，安设时钢筋网片应绑扎或点焊在锚头上，使钢筋网在喷射混凝土时不易晃动。

10、3）人员、料具设备配备及及劳动生产率（1 ） 、劳动力组织技术人员 1 人、钻工 2 人、钢筋工 4 人、注浆工 3 人、机修工 1 人，空压机司机 1 人、卷扬机司机 1 人、合计：13 人。 （本劳动力为一台钻机所需人员）图-1 隧道进出口地面垂直锚杆布置示意图 地表垂直锚杆纵断面示意图 18 22 螺纹锚杆隧道中线地表垂直锚杆横断面示意图 18 22 螺纹锚杆预计破裂线地面线地表垂直锚杆纵断面示意图 18 22 螺纹锚杆 隧道中线地表垂直锚杆横断面示意图 18 22 螺纹锚杆图-2 隧道偏压段地面垂直锚杆布置示意图（2 ） 机械设备配备表：表-1顺号 机械名称 规格型号 单 位 数 量

11、附 注1 露天潜孔钻机 TAMPOCG 台 2 备用 1 台2 注浆机 BW250/50 台 13 砂浆拌合机 400L 台 14 钢筋切割机 台 15 电焊机 台 16 电动空压机 10m3/min 台 17 卷扬机 台 1垂直锚杆法施工工艺流程框图施工准备测 定 孔 位钻机就位钻孔吊放锚杆束灌入砂浆孔口砂浆抹面制作锚杆束结束砂浆搅拌清除地表植被地表整平5）施工方法及工艺措施（包括质量和安全措施）（1 ）施工工艺施工时锚杆钢筋束的长度、每束钢筋根数、间距、数量，应根据地质情况、围岩的强度和整体性以及埋深、机械设备能力等因素综合考虑，由设计决定。垂直锚杆法施工主要工序有：测量放线 测定孔位 钻

12、孔 制 作锚杆钢筋束 安装锚杆钢筋束 灌注砂浆 地表砂浆抹面。清除地表植被地表大致整平：人工清除地表植被，大致整平地表，经监理工程师检查合格后方可进行下一步工序施工。测量定孔：工程技术人员根据设计图纸测定孔位，并用木桩标出，其孔位误差不得大于 10cm；同时对施工人员进行图纸及现场技术交底。钻孔 A、露天钻机（TAMPOCG ）精确就位并固定，保证钻机钻杆线垂直以及钻机在钻进时不产生偏移和倾斜。B、钻孔顺序由里向外或由外向里，先钻高位孔，并且钻机在转移时，应确保钻孔不被钻机压坏东西或因碴石下落而堵塞钻孔；锚孔钻好后，用木板将其孔口盖好，以免杂物掉入孔内。C、钻机在钻孔时其推进压力应根据地质条件

13、确定。同时在钻进时，必须随时注意检查钻孔的垂直度，其角度差不得大于2。D、在钻孔施工中，随时注意钻孔的深度以满足设计要求。施工孔深与设计孔深误差+10cm，不准有负误差。E、钻孔完成后经工程技术人员检查确认，其孔深与设计相符后，方可转移钻机。制作锚杆钢筋及钢筋束A、锚杆宜采用锰硅螺纹钢，直径为 22mm。B、锚杆长度根据设计图纸决定。C、钢筋表面如有铁锈时，应用铁刷对钢筋生锈部位进行除锈。D、用钢筋切割机将钢筋按设计长度进行切割，制作锚杆钢筋束时，原则上钢筋之间用点焊焊牢固但也可用绑扎丝将钢筋间绑牢，制作好后，堆放在指定的堆放地点。安装锚杆钢筋束A、在安装钢筋前用高压风进行清孔, 以清除孔内粉

14、碴及杂物。B、安装钢筋束：可借助于简易钢管架，安装卷扬机对钢筋束进行垂直吊放。灌注砂浆：A、安装好钢筋束后，堵塞孔口，用注浆机结合导管进行孔内灌注水泥砂浆，使孔内砂浆堵塞密实，保证地表锚杆的锚固效果。B、注浆时，孔口压力0.4Mpa 。导管应插入距孔底 510cm 处，随浆注入缓慢均匀拔出直到孔口。C、锚杆注浆后不得随意敲击，以确保其锚杆和砂浆的包裹力。D、为保证地表垂直砂浆锚杆的作用效果，锚固砂浆达到设计强度 100%以上后才能进行下方洞体开挖。为此，地表垂直锚杆应比隧道施工提前 15 天施工。E、钢筋网片在锚杆安装完毕后布设，施工时要严格按照设计间距先在加工厂制作好钢筋网片，并对钢筋网片进

15、行除锈处理，后用安全绳将网片吊至工作面安设钢筋网，安设时钢筋网片应绑扎或点焊在锚头上，使钢筋网在喷射混凝土时不易晃动。（2 ）质量控制措施在执行铁路隧道施工规范 （TBJ204-96）和铁路隧道工程质量评定验收标准（TB10417-98）等有关规定外，其质量控制方法如下：A、检查钻孔深度、垂直度及定位情况。B、检查钢筋锚杆的长度，其长度是否和设计相符，否则应令返工重新制作。C、对砂浆配合比进行检查，其配合比是否满足设计要求，以确保锚杆锚固力满足设计要求。D、必须按设计要求布设好地表锚杆的位置，钻孔完毕后，应即时清孔，清除孔边浮碴，堵塞好孔口，确保成孔质量，并应尽早完成锚固工作。（3 ）安全保证

16、措施、对施工人员要求进行岗前培训，考试合格后持证上岗操作。、施工人员要严格按照铁路隧道施工技术安全规则 （TBJ404-87）及有关施工安全操作规程。、施工所用的设备要经常进行检查、保养，以确保机械正常作业。、夜间作业时，要有足够的照明，以确保安全；同时不得雨天作业。、制定安全措施、制度、树立“安全第一”的思想，加强统一指挥，在钻孔作业中发生异常情况时，要及时组织分析处理，确保安全质量和施工进度。4.2 洞内处理措施4、 2、1 在地表处理之前，对洞内大变形段采用砖渣回填反压，拱腰及以下部位回填砖渣（26 日已回填） ，拱顶空隙采用 C10 喷射混凝土喷填密实；在换拱开挖前，对回填的砖碴进行注浆固结。4、 2、2 XK0+113+122.5 大变形段采用 DN