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1、1客运专线铁路隧道防坍塌施工中铁十七局六公司京福高铁标二分部 黄治摘摘 要要 客运专线铁路隧道因其断面大，建设周期短等特点，开挖经常会因为裂隙水发育、流沙、突水、 突泥等各种原因发生塌方现象，本文根据合福闽赣标二分部所属的碌磈隧道出口的一次塌方事故，就 隧道塌方的预防，塌方后一系列的处理措施进行概述。 关键词关键词 客运专线铁路 隧道 防坍塌 加固 注浆 超前支护1.1.工程概述工程概述 碌磈隧道全长 970.19 米，进出口里程分别为：DK701+332.81、DK702+240.塌方段里程了 DK702+038，塌方处岩层属全风化呈砂土状，遇水易软化崩解，稳定性极差。其中出口段 DK702
2、+230DK702+000 全部属于级围岩，岩层较软，岩体破碎：极破碎各类岩体，碎、裂状，松散结 构，一般第四系的半干硬至硬塑的粘性土及潮湿的碎石土，卵石土、圆砾、角砾土及黄土.非粘性土呈 松散结构，粘性土及黄土呈松散软结构。目前碌磈隧道以全面贯通，230m级围岩二衬已施工完成， 过程中我们采取了一系列预防加固措施，顺利的避免软弱围岩坍塌事故，下面结合碌磈隧道软弱围岩 施工经验，在初期支护的加固、注浆防塌、超前支护方案、监控量测的布置等方面做简单介绍。 2.2.严格要求、安全第一严格要求、安全第一 针对碌磈隧道安全风险评定为极高，我们对施工人员的要求也显得格外严格。为了避免施工中的 突发事故，
3、要求对施工方案的贯彻要坚持落实到位，严格管理、严明工艺、严格纪律，保证施工质量， 时刻保持着应对突发事故的戒备状态。在碌磈隧道的施工中，施工人员上岗前都进行安全知识的培训， 施工工艺的考核，明确对防塌的施工方案和措施的贯彻态度，要稳扎稳打、步步为营、科学决策、不 冒险施工。 ，在防坍塌施工中隧道的开挖过程至初支的稳定就是重中之重。 3.3.预防加固措施预防加固措施 对应力和应变超限的初期支护和其他塌方预兆及时采取措施。根据情况对加固的初期支护应分别 采用以下加固措施：嵌钢架、加网喷（开挖净空富裕的情况） 、加锚、壁后注浆、提前模筑混凝土（必 须时加钢筋） 。必要时先进行临时对口撑、顶柱、扇形支
4、撑，然后再进行以上加固措施。 对于有可能塌方的地段，掌子面情况不清，掌子面不能前进；变形监控量测显示有突变或大变形， 变形原因未找出，掌子面不能前进；变形原因已找出，加固措施未制定，掌子面不能前进；加固措施 未实施，掌子面不能前进。加固措施实施后，再进行监控量测，再根据量测所反馈的信息，判断措施 的可靠性。隧道施工在通过流沙地段时，处理地下水问题是解决隧道流泥、流沙、突泥、突水引起塌 方的关键技术措施。施工时，要因地制宜，采用“防、截、排、堵”的综合治水措施。 防：建立地面沟槽导排系统，进行仰坡地面局部防渗水处理，防止降雨和地面水下渗。 截：在正洞之外水源一侧，采取深井降水措施，将储藏丰富的构
5、造裂隙水通过深井抽排出来，减 少正洞的静水和支水压力，从而对地下水起到拦截作用。 排：有条件的隧道施工，在正洞水源下游一侧开挖一条低于正洞仰拱的泄水洞，用以降排正洞的 地下水，或采取水平超前钻孔、真空负压抽水的办法，排除正洞的地下水。 堵：采用注浆方法填充裂隙，形成止水帷幕，减少或堵塞渗水通道。 对于隧道施工通过浅埋流沙地层地段，有条件时，可采取以堵为主、以降为辅的施工方法。开挖 过程中必须采用喷射混凝土随时封闭，不让沙层涌流逸出。由于沙层垂直压力和侧压力都很大，因此 要加强支护，加强支撑刚度。施工基本方针：先治水，先护后挖，随挖随封闭，加强刚性支护，尽快 成环。 以上几种施工方法，应根据工程
6、地质、水文地质条件和地下水的性质、类型、贮存部位，以及工2期要求和经济效益等因素综合分析，合理选用。 4.4.注浆方案注浆方案 采用全断面深孔或浅孔注浆；对于规模大、地下水压力在 1Mpa 以上的地层，应该采用高压深孔 全断面预注浆；对于地下水压力较小、流沙范围较小的地层，应该采用低压浅孔人断面注浆。 对于沙层处于半固态或固态至可塑状态，而强度极低或无强度的地层，可考虑选择低压浅孔全断 面或周边低压浅孔预注浆方案。 5.5.超前支护方案超前支护方案 对于有一定强度的半固态或固态沙层，可采用超前小导管预注浆法加固围岩。 对于上述采用预注浆方案的地层，可采用小导管超前支护或插板法超前支护。 对掌子
7、面喷不小于 15cm 厚度的混凝土并进行密封，以防涌泥、涌沙、突泥、突水的事故发生。 采用台阶法开挖时，上半断面设置临时仰拱，初期支护用刚性支撑+喷射混凝土。 上半断面开挖后，为防止拱脚下沉而造成坍塌，顺利地进行台阶下部开挖与支护，必须打设拱 脚锁脚锚杆，必要时还考虑打设拱脚锚桩。 做好以下相关试验工作：注浆后压浆试验进行检查。注浆后做注浆效果试验进行检查，确认是 否已达到开挖后不涌沙、涌泥的程度。必要时做岩芯的强度试验或点荷载试验。 用台阶法开挖下半断面时，采用两侧交错开挖法，严禁对开马口。要挖一榀支护一榀，挖也一 边支护好一边，并尽快开挖、封闭和早做仰拱。 对于必须采用侧壁导洞法或眼镜法开
8、挖的大断面，除了要按上述办法处理外，分部断面应尽量 小一些，做到“步步为营” ，阶段成环，严格封闭。 初期支护形式。喷射混凝土+钢筋网+系统注浆锚杆+钢架支撑。要求支护尽早闭合，连成整体。 对于初期支护，必须强调钢筋网设备的重要性，一是流沙地层挂网可增加喷射混凝土与沙层的黏结力， 二是保证喷射混凝土厚度达到设计厚度，才能起到封堵流沙的作用。对于喷射混凝土后发生剥落的地 方，要随即补喷，加以封闭，同时必须使用喷射混凝土随时封闭掌子面。钢架刚度比一般地层要大， 最好采用型钢支撑或刚度大的网构拱架，网构支撑在未喷射土时或喷射混凝土强度未达到使用强度时， 沙土压力往往会使支撑在此前发生变形、失稳。注浆
9、锚杆必须加垫板，并随时拧紧螺栓。 通过排水可以疏干流沙，增加强度，可以使流沙地层由流动状态变为塑性固态。根据工程实际 情况，可以选用以下排水方案。 采用排水方案的原则是排水不会带走大量沙土，不会造成围岩空洞而发生坍塌，对排水方案的选 择要慎重，要做可行性研究。采用真空泵吸水、深井泵扬水的方法，能保证粉沙不被带走。 掌子面每次开挖之前必须打超前探孔，一般可用风钻在掌子面打两个浅眼，超前 2m 探明地层状态， 以便决定是否要采取技术措施后再进行开挖。在初期支护地段或掌子面发生流沙时，必须停止掌子面 开挖，待封堵完好，并找出原因，采取有效措施后再行开挖。 6.监控量测监控量测 对现场监控量测取得的数
10、据应及时进行整理，特别是拱顶下沉、水平净空收敛，直接反映了施工 过程中围岩和支护的稳定状态，必须及时整理并反馈到施工中去。拱顶下沉的监控量测方法即通过监 控量测布设于拱顶部位的固定点在不同时间的相对标高。隧道工程的拱脚和墙中两侧壁面之间的相对 位移是水平净空周边收敛应监控量测的项目。收敛监控量测数据直接反映初期支护结构和围岩的受力 特征，要检验开挖步骤和支护结构强度是否稳定合理，拱顶位移的大小直接反映拱脚支护的稳定性， 是防止拱脚塌方的重要检测项目。 坍塌是可以避免的，做到早防、提前防，未进入可能塌方的地层之前就开始预防，切不可到了塌 方临界状态时才去预防，更不能在塌方之后才去“治塌” 、 “
11、防塌” 。 1、尽快进行喷锚、强支护和合理控制开挖速度，以提高初期支护的刚度和承载力，在喷射混凝土 强度尚未形成前提供抗力，在 11.5 倍洞径内封闭成环。要特别指出的是，采用钢架可加强初期支护， 为小导管注浆、长管棚提供支点，对增加抗形变能力起着相当大的作用，是防塌的重要手段。 2、尽量选取减少围岩扰动和减小围岩松动范围的机械开挖、风镐开挖、手工开挖方式。采用钻爆3法开挖时，必须不折不扣地实施光面爆破或预裂爆破方法或工艺，以保证开挖面的稳定性。 3、台阶法、CD 法、双侧壁导洞法等开挖方法采用的上下分层和竖向分块，有利于保证开挖掌子面 和顶、帮的稳定性。分别配合采用环形开挖，控制台阶长度、掌
12、子面喷混凝土封闭、锁脚锚杆、拱墙 脚加固注浆等辅助施工措施，能使上述开挖方法更加可靠。 4、循环开挖进尺要短，关键工序间距要控制；有特别要求闭合成环时间的仰拱与开挖面距离，要 严格按计划规定控制，只能短，不能长。如果断面小，分块开挖、快速支护和封闭反而不利。 5、建立结合实际的有目的的监控量测制度，通过监控量测及时发现问题，正确判断监控量测结果， 判断支护体系及围岩的受力与变形状态，采用监控量测成果检测防塌措施的效果，实现施工信息化。 根据监控量测结果指导超前地质预报、设计和施工。现场技术人员必须熟掌握和应用适用于对付各类 可能塌方的围岩的施工工法与辅助工法，重点工程应安排地质工程师来处理工程地质问题。 7.7.体会体会 隧道的施工要求我们要明确自己所肩负的责任，要科学严谨地对待每一道工序的施工，从实际经 验中总结经验，不断丰富防坍塌技术内容，总结交流各种特殊地质下的施工技术，为工程建设减少不 必要的损失。参考文献: 1 关宝树. 隧道工程施工要点集 M . 北京 :人民交通出版社 , 2003. 2 关宝树 , 国兆林. 隧道及地下工程 M . 成都 :西南交通大学出版社 , 2000. 3 中华人民共和国交通部 公路隧道施工技术规范M北京：人民交通出版杜，1995，188202
