《象山隧道出口坍方处理方案简介(张华双).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《象山隧道出口坍方处理方案简介(张华双).doc（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、象山铁路隧道出口坍方处理方案简介摘要：针对象山隧道出口小间距风机段坍方情况，结合该段所处地层为全风化花岗岩的地质特性，坍方处理坚持执行隧道开挖“十八字”方针，加固坍体及解决地下水的影响采用地表深孔注浆及洞内超前大管棚结合小导管注浆，正洞开挖采用CRD法开挖，衬砌紧跟，确保了坍方处理的安全。0 引言 自20世纪70年代我国引入新奥法，在软岩隧道和硬岩隧道施工中，应用新奥法都取得了良好的技术经济效果。在软岩隧道开挖中采用新奥法，结合软岩地层的自承能力特性，隧道在近地表的情况下，覆盖层薄，不能形成承载拱，无法承受应力重分布的荷载。根据实际情况，提出了既科学又全面的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快
2、封闭、勤量测”的十八字诀，同时二次衬砌紧跟，保证隧道以“管”的形式工作，确保了结构的稳定性。1 工程条件象山铁路隧道位于福建省境内，隧道起于福建省龙岩市新罗区曹溪镇三坑村，经过适中镇新祠村、象山村，止于漳州市南靖县和溪镇乐土村。隧道采用左、右双洞单线，两条隧道并行的方案，左线全长15898m，右线全长15917m。1.1 自然气候条件隧址场地地处亚热带的北界，冬季较短，暖热湿润。年降水量1688毫米，雨季较长，一般为2月到10月。1.2 水文地质条件出口段埋深为520m，洞顶为稻田，主要受地表补给水及雨水影响较大。1.3 地层岩性象山隧道出口位于浅埋小间距段，穿过漂石层，孤石较多，围岩主要为花
3、岗斑岩，块状构造，中细粒结构，全风化强风化带，厚1020m， 地下水较发育，洞顶不稳定，易坍塌，物探纵波波速Vp=3.4Km/S，为VI级围岩（设计为级围岩）。1.4设计及施工情况设计情况 左线：DK35+353DK35+380段为正常洞身段，最大开挖跨度10.4m，原设计为级围岩，施工期间变更为级围岩；DK35+380DK35+410段为风机段及其过渡段，最大开挖跨度13.92m，原设计为级围岩，施工期间变更为级围岩。 右线：YDK35+370YDK35+413段为风机及其过渡段，最大开挖跨度13.92m，其中YDK35+370+375段原设计为级围岩，施工期间变更为级围岩；YDK35+37
4、5+393原设计为级围岩，施工期间采用级加强支护；YDK35+393+413段原设计为级围岩，施工期间变更为级围岩。YDK35+413+423段为正常洞身段，最大开挖宽度10.4m，原设计为级围岩，施工期间变更为级围岩。 左右线线间距：DK35+353DK35+410（左线里程）与右线对应的段落的净距为5.6m 7.2m。 施工情况左线：先期贯通左侧侧导洞，扩挖采用三台阶+临时仰拱法施工，隧道坍塌前上、中台阶已经开挖支护完成，下台阶剩余20m。右线：YDK35+370+423段采用三台阶+临时仰拱法开挖支护，剩余51m未开挖。1.5 坍方情况介绍2009年4月3日9时30分左右，象山隧道出口左
5、线DK35+395DK35+405段（长度10m）出现坍塌，沿线路方向地表出现不均匀沉降，并伴有大量沿线路方向的纵向裂缝出现，地表出现近似圆形的坍坑，直径8m左右，深约3m。随即DK35+353DK35+395段（长度42m）、DK35+405DK35+410段（长度5m）继续发生坍塌；而后右线YDK35+370YDK35+423段（长度53m）也发生坍塌，右线线路上方地表出现不均匀沉降并有20cm左右的纵向裂缝产生，并出现近似圆形的坍坑，直径约12m，深约3m。4月4日12时左右，隧道左线上方地表出现第三个坍坑，直径约5m，深约3m。洞内溜坍长度没有进一步发展，地表出现长约80m（沿线路纵向
6、）、宽约50m的沉降槽。截止坍方接触，坍方段范围左线DK35+353DK35+410长度57m，右线YDK35+370YDK35+423段（长度53m）。2 原因分析 坍塌段围岩为全风化花岗岩，埋深浅，围岩结构松散，遇水软化呈流塑状，自稳能力低。 进入三月份后降雨量增大，三月份累计降雨量达175.8mm，其中最大日降雨量28.3mm。在水土压力联合作用下，初期支护失去承载能力，造成塌方。 象山隧道5号斜井27#横通道进左线进口方向3月28日涌水量增大，该掌子面涌水量最大达1400m3/h，由于水量的突然增大，由左线出口方向的排水量骤增，原斜井排水系统及导洞内安装的3根159排水管不能满足排水要
7、求，多余涌水从导洞流出，对导洞边墙土体造成一定浸泡。 坍塌段位于隧道岩土分界位置，由于雨水渗透地表，在分界面形成滑动面，造成土体失稳。 坍方段主要为风机过渡及安装段，开挖断面最大跨度达13.92m，加上左右线净间距仅5.6m7.2m，互相影响，左线出现坍塌现象后，右线出现连锁反应造成坍塌。 对岩土分界段的地质特征及施工难度认识不足，受惯性思维的影响（前期施工多处累计变形量超过500mm），没有采取断然封堵措施。 考虑到要尽快形成自然排水、巷道式通风、避免雨季施工等因素，施工中存在抢工期意识。图5 岩土分界面位置示意图3 处理方案3.1方案制定原则地表洞内联合治理，先支后挖，部部成环的原则3.2
8、总体方案 加强对坍体稳定观察，待坍体稳定后采取加固措施； 坍体加固处理措施对坍塌后衬砌开裂破坏段进行喷砼补强并加强观测；对洞内坍塌土体采用洞碴覆盖回填，喷砼封闭；对覆盖回填洞碴打设小导管注浆作为止浆墙； 清理地表，对塌穴进行回填，对沉陷区进行整平夯实。 开挖截水沟，防止地表水灌入洞内。、 地表注浆加固考虑本次坍塌段地表沉陷严重，为防止地表今后继续沉陷保证施工安全及今后运营安全，采取从地表对沉陷区（坍塌范围及隧道开挖轮廓线范围外10m）的土体进行注浆加固，注浆深度为隧道洞身范围内为拱顶上20m，洞身范围外为仰拱底板至拱顶上20m。 洞内施工处理采用10m长89长管棚+42小导管长短结合进行超前支
9、护；采用CRD法进行开挖支护，永久支护采用H175型钢网喷C25混凝土25cm，临时支护采用I18钢架网喷C25混凝土20cm。衬砌紧跟开挖面，开挖一组衬砌一组；施工方向：先左线后右线，左线衬砌完成后进行右线开挖，以出口方向为主，斜井向出口方向为辅； 调整5#斜井抽排水方案，增加抽水设备及管路水从斜井排出； 加强支护变形量测及围岩应力、位移量测，根据量测数据指导施工。4 主要施工方法4.1 地表注浆加固4.1.1洞内止浆墙设置对DK35+405410、YDK35+370374.5段衬砌进行喷砼补强，防止继续开裂或掉块；采用洞碴将坍塌体进行覆盖，对洞碴进行注浆，形成一道止浆墙，防止塌方土体流动流
10、失及注浆时浆液流失。洞碴回填厚度35m，全断面预埋注浆导管，L=46m，间距2.0m2.0m，梅花型布置，喷射C25混凝土封闭，厚度50cm，坍塌体封闭完成后，对小导管进行注浆加固，注浆采用水泥浆，水灰比0.8：1；注浆压力0.51Mpa。4.1.2地表深孔注浆 清理地表，对塌穴进行回填，对沉陷区进行整平夯实在地表沉陷裂缝10m以外根据地形挖截水沟，将上部来水引流至隧道及沉陷区以外，防止大量雨水流入隧道。对地表塌穴及沉陷区进行回填整平夯实。 地表注浆采用袖阀管后退式注浆。 注浆施工工艺NoYesNoYes钻 孔补 注配制浆液结束注浆安设注浆管注水试验注浆作业符合要求注第二段浆第一段注浆达到要求
11、图6 地表注浆施工工序图图7 袖阀管后退式注浆原理注浆范围从地表对沉陷土体进行深孔注浆加固，注浆范围为坍塌体及隧道边线外10m范围内，对应里程为DK35+343+420、YDK35+360+433，注浆宽度48m，注浆深度为隧道洞身范围内为拱顶上20m，洞身范围外为仰拱底板至拱顶上20m。 注浆孔沿铅垂方向钻设，钻孔间距3m3m，梅花型布置，钻孔深度为隧道仰拱底板。注浆参数注浆参数表 参 数 名 称参 数 值浆液扩散半径（m）0.6注浆终压（Mpa）1.0浆液凝胶时间（min-sec）50sec1min30sec注浆速度（l/min）2030注浆压力（MPa）（油压）1.61.8注浆分段长（或
12、称注浆步距）（m）0.4效果检查注浆结束后，对注浆效果进行检查评价，从而确定注浆质量，为下一步施工提供依据和保障。效果检查采用分析法:A通过整理分析注浆记录资料，分析注浆施工过程中的P-Q-t曲线，定性地评价注浆效果；B注浆结束后，汇总注浆量，通过对地层填充率的反算分析，确定地层中浆液的填充情况，定量地确定注浆效果。4.2洞内施工处理（1）超前支护超前支护采用拱部120度89超前管棚及全断面超前小导管长短结合进行进行超前支护及注浆加固确保隧道开挖时土体稳定。超前管棚施工参数：超前管棚长度10m，搭界长度3m；钢管采用无缝钢管及钢花管，外径89，壁厚5mm，同一断面接头数量不超过50%；钢管环向
13、间距40cm，外插角不大于12度；钢花管上钻注浆孔，孔径1016mm，孔间距15cm，呈梅花型布置；注浆参数：水泥浆液水灰比：1：1，注浆压力0.52 MPa。小导管施工参数：小导管拱墙部位设置，采用42无缝钢管，壁厚5mm，长度46m，环向间距25cm，510布置，纵向间距1.5m，注浆参数：水泥浆液水灰比1：1，注浆压力0.51Mpa。（2）开挖支护（CRD法）坍方段洞身开挖采用交叉中隔壁法开挖（如下图），人工开挖，局部采用挖掘机配合人工开挖，开挖过程中尽量避免爆破或采用弱爆破。自上而下分3台阶开挖，先开挖中隔壁左侧上、中台阶，并及时施做初期支护，再开挖中隔壁右侧上、中台阶并及时施做初期支
14、护。每开挖一步均应及时施工锚网喷支护、安设钢架、施作中隔壁，底部设置临时仰拱，步步成环，自上而下交叉施工。在仰拱开挖完成后可开始拆除临时支护施作二次衬砌。 CRD法开挖工序图(见下图) 施工工序为：第一步：上台阶左隔壁预留核心土开挖，支护及时封闭成环；第二步：中台阶左隔壁采用上下台阶法开挖，台阶长度控制在2m，下台阶开挖时施作临时横撑，支护封闭成环；第三步：上台阶右隔壁施工（施工方法同左隔壁）；第四步：中台阶右隔壁施工（施工方法同左隔壁）；第五步：下台阶左隔壁施工，一次开挖至仰拱深度，支护封闭成环；第六步：下台阶右隔壁施工（施工方法同左隔壁）；第七步：破除填充面以下临时支护喷射混凝土，浇注仰拱混凝土、填充混凝土；第八步：拆除临时支护钢架及喷射混凝土，施工二次衬砌。 支护参数：永久支护参数：全断面设置H175型钢钢架，间距0
