1珠宝隧道塌方处理施工技术总结.docx

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1珠宝隧道塌方处理施工技术总结

珠宝隧道塌方处理施工技术总结

高崇林孙晟残邹广成

内容提要：

珠宝隧道自从2000年3月10日发生塌方以来，在局处领导的关心和指导下，经过项目部全体工作人员努力，历时6个多月，于8月25日，顺利、安全地将塌方处理完毕，现将塌方处理施工技术经验予以总结。

关键词：

塌方坍体影响段导管注浆

1塌方概况

1．1塌方与抢险经过

珠宝隧道为吉林省营（营城子）抚（抚松）二级公路参场至抚松段控制工程之一。

隧道中心里程K43+197．5，起讫里程：

K42+590-K43+805，全长1215米，隧道地质层侏罗纪上流榆树川级下段，进口附近主要由凝灰岩风化层和坡积物构成。

隧道围岩从已开挖的地段看，地质变化频繁、节理裂隙发育，岩层走向无规则，石质破碎，围岩自承能力极差，原设计为Ⅳ类，实属Ⅱ类。

珠宝隧道于1999年8月8日开工，截止到2000年3月10日，进口端完成上断面掘进支护262m；下半断面开挖支护左侧55m，右侧60m，二次衬砌24m。

2000年3月10日上勺：

9时20分，K42+655处拱顶突然发生塌方，坍体松散、破碎，岩休自拱顶塌孔处自左向右呈倾斜状漏出，塌孔逐渐扩大，几分钟内将隧道封实，同时山坡地表形成直径10米深10米的陷坑，陷坑左偏中线17米，埋深35m。

坍体将正在掌子面进行施工作业的11人堵在洞内，情况危急。

塌方发生后，现场立即采取了紧急处理措施，同时向上级报告情况。

塌方事故立即引起了上级领导的高度重视，有关领导均以最短的时间火速赶赴现场，组织指挥抢险工作，成立抢险指挥部，组织抢险工作的实施，经过46小时的全力奋战，于3月12日上午7：

15分，11名被困人员全部安全脱险。

1．2塌方情况见图1：

塌方示意图

图1塌方示意图

2塌方的紧急处理方案：

3月10日塌方发生后，在总公司、局、处领导直接指挥下，在积极抢救被困人员的同时，开始了对塌方的处理工作。

主要有：

2．1对塌方后影响段（k42+626——+640段）的紧急处理：

隧道塌方以后此段拱腰变形，拱顶开裂，并且整个支护断面受塌方的影响全部侵入衬砌净空，并不时出现塌方碎碴从缝隙中流出。

为了控制此段的支护变形，防止此段发生塌方而加长整个塌方长度，对此段进行了如下的加固措施：

2．1．1针对本段拱顶开裂，下导边墙向内收敛等继续变形的情况，及时搭设方木垛、用φ200钢管进行横向、竖向临时加固支撑、防止围岩变形发展，并用槽钢在两侧下断面紧靠支护面进行支立，并用钢管斜撑，防止支护后的碎碴流出，使支护后围岩悬空而导致围岩滑落后对支护形成更大的冲击力。

2．1．2加固支护完毕后立即用φ42m,小导管对断面进行注浆加固，L=60m，@100×100cm。

2．1．3加强围岩量测监控：

一是在洞内进行拱顶下沉及周边收敛量测，监测结果表明，采取了临时加固措施之后，围岩变形现已基本趋势于稳定；二是在洞外山坡地表设置观测点、监测地表沉陷变化情况，以防止意外事故发生。

2．2抢救被困人员：

在总公司、局、处领导的组织下，制定了三套抢救被困人员的方案：

一是侧壁导洞；二是侧壁迂回导洞；三是坍体打管。

最后在隧道内被困人员和隧道外抢险人员的共同努力下，被困人员从侧面壁导洞中救出。

3塌方处理施工方案

塌方发生后，局处领导及项目部有关人员共同研究制定塌方处理施工工艺技术方案，根据此次塌方的情况和特点，将珠宝隧道塌方分为三段进行处理，即：

塌方后影响段（K42+626-K42+640，计14米）；塌方段（K42+640-K42+668，计28米）；塌方前影响段（K42+668-K42+700，计32米）；另外从地表对山体注浆、地表塌坑处理。

塌方处理分段划分见图2。

图2塌方处理段划分

3．1塌方后影响段的处理方案

该段为已衬砌与塌孔间未衬砌地段，因受塌方影响，围岩已受扰动，初期支护拱腰、拱顶开裂，部分喷射砼脱落，边墙收敛变形明显，已侵入隧道衬砌净空，需做凿除加固处理。

控制围岩变形的继续发展，避免塌方向后影响段延伸：

3．1．1首先对该段用200钢管进行横向和竖向临时加固支撑，然后用φ42小导管全断面注浆加固围岩，考虑到左侧的围岩受塌方的影响较大，支护变形收敛严重，注浆管间距为50×50cm，右侧的围岩受塌方的影响较小，支护变形收敛较小，注浆管间距为80×80cm，注浆管呈梅花型布置，注浆管长6m，钢管外端150cm范围内不钻孔，其余450cm范围内梅花型钻设注浆孔（注浆管见下图3）。

图3注浆管大样图

注单液水泥浆（水灰比为1：

1）注浆终压为1．0MPa。

3．1．2此段支护受塌方的影响，侵入衬砌断面的面积较大，最大的侵入深度为17cm，必须进行大面积的初期支护砼凿除，为了保证在衬砌之前的初期支护的稳定，采用I18工字钢进行加固支护，支护间距为60cm，并用Φ25钢筋纵向联结，打Φ25锚杆固定工字钢，φ8（15*15cm）钢筋网，C25喷射砼，厚20cm。

3．1．3衬砌：

对于初期支护砼小面积侵限大于5cm的，先将侵限部分砼进行凿除。

对此段衬砌进行配筋，由素砼改成钢筋砼，以增加衬砌承受围岩的剪切变形能力。

衬砌厚度为40cm。

塌方影响段通过以上方法处理后，已基本稳定，为塌方段的处理提供必需安全的操作场地。

3．2洞外对塌方体的处理方案

塌方在洞外地表形成了直径约10m的陷坑，其与洞内位置关系见图1-塌方示意图：

为确保塌方顺利快速通过，通过地表注浆对隧道周边坍体进行加固，使注浆之后在隧道轮廓上方形成5-10m厚的注浆固结壳体，支撑其上方塌方松散体，使之稳定，以利于坍体开挖。

地表钻孔主要是利用地质钻，在地面垂直套管钻孔，深入到坍体中，对坍体进行注浆加固，待洞内坍体处理完成后，回填陷坑、挖排水沟、恢复植被。

见下图4-地表注浆固结图，本段与后影响段同步进行施工。

3．2．1工艺流程：

注浆管制作、测量定位、场地平整--钻孔--钻孔检查--安设注浆管--浆液制备--注浆。

3．2．2队伍选择：

为防水对山体及坍体的松动作用，钻孔采用风动地质钻钻孔，通过比较，选择通化地质测量队进行钻孔注浆施工。

3．2．3注浆管布设：

钢管采用Φ89钢管，垂直安装，钢管底封口，下部8m范围内布孔，隧道范围内深度在距拱顶3-4m，隧道两侧钻孔深度在边墙基底下1m。

施工时根据每孔地表标高具体测定钻孔深度（见下图5）；

图4地表注浆固结图

图5地表注浆管布置

3．2．4注浆孔布置：

根据洞内外塌方情况，以及对地表影响范围，注浆范围以隧道中线为中心，略偏左侧，横向注浆影响宽度约31m;纵向注浆影响长度约46m，布孔长度约45m注浆孔呈400×400cm花型布置（附图6地表注浆布置）。

图6地表注浆管布置

3．2．5注浆施工

为了防止地表用水渗入地下，影响隧道内塌方体的稳定，钻孔采取空气振动锤（地质钻）钻孔和压缩空气清洗孔，不准水体进入钻孔内。

注浆方式为自上而下分段行，注浆开始时采取自流式，注浆压力最小为1．0MPa，浆液为水泥浆，水灰比为0．5，当注入量每分钟小于0．4L时，继续灌注30分钟或每小时小于1L时，继续灌注1小时即可结束。

注浆遵循先周边后中间的顺序进行。

3.2．6塌坑处理：

地表注浆后，先对塌坑喷射C15号砼，厚度为15cm，在塌坑周围做好排水设施，采用彩条布对塌坑进行覆盖，以防止雨水、地表水，由塌坑进入坍体，使塌方扩大，影响塌方处理的安全和进度，在坍体的处理期间随时观测塌坑的变化情况。

塌坑的回填在坍体通过后用粘土回填并恢复植被，并做好排水。

3．3洞内塌方段处理方案

塌孔位于上、下断面交界处，坍体呈松散、碎块状，水锈明显，内摩擦角φ=40°，无自稳能力，很难进行开挖，经过研究，决定处理的原则是：

先对坍体和隧道周边进行注浆加固，三台阶开挖，工字钢拱架强支护，衬砌紧跟，循环前进。

3．3．1工艺流程：

打超前小导管

向坍体内打管

喷射砼封闭坍体和围岩

注浆

下

一

循

环

开挖

初喷砼封闭岩面

立工字钢

绑钢筋网和安装联结钢网

喷射砼一层

打锚杆和超前导管、锚管

喷射砼

中下台阶循环跟进

衬砌

3．3．2坍体打管注浆：

a．坍体拱顶处长度28米，坍体松散，为了防止：

开挖时碴体滑落，先注浆，后开挖：

b．注浆管：

用Φ45无缝钢管，K度6．0米，搭接长度2米，注浆管间距1．0×1．0米，水平打管，管头露出碴体面10cm，以便于喷射砼后焊接管头和注浆：

c．打管：

根据设计，标定注浆孔位，利用YT7655风枪，由上向下进行打压浆管。

先由钻杆钻20-30cm，然后将钻杆取出，换成长度约30cm长的小钻杆，外套注浆管，直接利用风枪将注浆管打入碴体内。

注浆管做成15cm的尖头，注浆管除根部1米范围内不钻孔外，其余5米全部钻成梅花形孔。

d．喷射砼：

注浆管安装完毕后，将管口包住，对坍体进行喷射砼，以便封闭坍体，形成止浆墙，防止浆体外溢。

喷射砼标高C25，厚度5-10cm。

e．注浆：

浆液水灰比1：

1的水泥浆，注浆压力最大为1.0MPa。

注浆由下向上进行，浆液中加入速凝剂，掺量为水泥量的6％，以便加快浆液的凝结时间，尽快进行开挖。

注浆之后3小时即可进行开挖。

3．3．3围岩超前小导管注浆：

a．为了保证开挖的轮廓，采用超前小导管注浆与地表注浆相互补充，对塌方段的支护背后的破碎岩石进行固结，超前小导兼作小管棚作用，在开挖断面以上形成一个浆体固结壳，保证开挖安全。

b．超前小导管规格为：

Φ45无缝钢管，长度为6m，外插角30度，搭接长度2米，环向间距50cm。

c．注浆：

打超前小导管应预留10cm，以便于焊接注浆管头，然后喷射砼,封闭岩面做止浆墙，进行注浆，浆液采用水泥浆，掺加6%的速凝剂。

3．3．4开挖：

坍体的开挖遵循短开挖、强支护的原则，采用三台阶开挖（见下图8），开挖的顺序按图8中的1、2、3、4、5、6的顺序进行。

a．上台阶开挖支护：

坍体注浆完毕后，以人工利用大风镐沿轮廓开挖环向槽，中间预留核心土，保证坍体的稳定。

每循环进尺50cm。

开挖后，立即初喷砼，架设I18工字钢钢架（每50cm1榀），安设锚杆，钢筋网（间距15×15cm），并在拱脚处斜向下打设锚管并压浆加固所立工字钢。

图8三台阶开挖示意图塌方段开挖工序侧视图

b．中台阶开挖支护：

中台阶开挖与上台阶保持2m距离，留一坡度在1：

0．5--1：

1左右的斜坡，两侧开挖后，架设I18工字钢钢架，进行锚喷支护，并在拱脚处加设托梁（3根[18a型钢），且打锁脚锚管注浆加固（见图9钢拱架及托梁锁角锚管图），以避免下台阶开挖时拱脚下陷导致掉拱。

c．下台阶开挖支护：

塌方段下台阶开挖，在后影响段衬砌完成后进行，下一组开挖必须在上一组衬砌至拱腰后进行，下台阶开挖必须和中台阶保持不小于2m的距离，三台阶开挖平行作业，下台阶同样采取两侧开槽、人工风镐的方法开挖，隧道中间预留部分，以方便上导出碴和衬砌台车作业即可，待衬砌过后，再开挖清理。

两侧开槽宽度以1．8--2．0m便于喷混凝土作业为宜，开挖后先初喷、再锚杆、挂网、接立钢支撑、纵向联结安装、喷混凝土。

下导开挖每50cm为一个循环。

图9钢架及托梁锁角锁脚锚杆图

3．3．5衬砌：

塌方段衬砌遵循紧跟开挖支护的原则，原则上每5m衬砌一组，施工中根据情况进行了调整，衬砌长度为3m、5m、6m、9m几个尺寸，以保证塌方段施工安全。

塌方段衬砌厚度60cm，并施作仰拱，塌方段衬砌和仰拱为钢筋砼。

通过采用以上的施工方法，隧道塌方段于2000年7月25日顺利