隧道塌方原因及处理措施Word格式.docx

1、 图1 隧道塌方原因二、塌方处理一般程序总体施工原则为强加固、短清渣、快支护、实回填、勤量测。对于小塌方可以直接进行塌体处理，对于塌方影响范围较大的分为初期处理与塌体处理两部分。（一）初期处理1.封闭塌体面，对塌方露出的新岩面挂网喷射混凝土，防止岩体风化与继续塌落；2.必要时对塌方体实施注浆固结或设置混凝土封堵墙，以待下一步能更好的施工掘进；3.设置临时钢支撑，稳定塌方空腔；4.处理塌方影响段内侵限的初支，如注浆加固，抽换变形钢架、加设锚杆等；5.若塌方通顶，要在塌体地表修筑截排水设施，阻止地表水对塌方体的影响。（二）塌方体处理1.加强超前支护，增设大管棚或双排小导管，保证开挖的安全性。2.利

2、用人工风镐，挖机配合，进行预留核心土台阶法开挖，控制好进尺长度，并及时施作初期支护。3.利用可靠回填料对塌腔进行回填。并尽快施作二次衬砌。（三）监控量测全程做好地表沉降、拱顶下沉、洞内周边收敛的监控量测工作，并用数据指导施工。三、塌方处理实例下面以新建兰新铁路元山隧道进口塌方处理为例进行总结。（一）隧道概述 图2 塌方段隧道纵断面图元山隧道位于军马一场西南方向祁连山中高山区，平均海拔32003800m，最高海拔为3292m。地形起伏不大，相对高差约50m，隧道最大埋深70m。起始里程为DK365+105DK366+021，全长916m。全隧位于R-10000m的平曲线上，纵坡为20的单面下坡。

3、隧道进口DK365+174+184段于2011年3月19日晚22:00 左右发生塌方。如图2所示。（二）塌方过程2011年3月19日晚22：00许，DK365+180处拱顶开始掉渣，2分钟后出现塌方，现场无人员伤亡及机械破损，根据实际量测数据，塌方里程为DK365+174+184段落，长度约为10m，塌方面积为1515m，深度约为10m，塌方总方量约1500m3。塌方现场形态为DK365+174+184拱顶至地表岩土体垂直下沉，拱顶形成天窗，形状为椭圆形，如图3所示。原施作的初支钢架在拱腰连接处被折断，边墙钢架受塌方影响变形。塌方松散物沿隧道走向前后坡积范围约20米，塌方体多为块石、碎石及粗角

4、砾土，岩性以砂岩为主，含少量炭质泥岩夹层。塌方处周边岩层较为松动，可能出现再次塌方。图3 塌方空腔形态塌方发生时，隧道掌子面开挖里程为DK365+250，仰拱里程为DK365+159,二次衬砌未施作。塌方段初期支护施作时间为2010年9月12月。（三）塌方段原设计情况隧道通过区位于F8断层影响带，DK365+174+184段地层为第四系全新统坡积粗角砾土（Qdl64），洞身为石炭系上统泥质砂岩（CSs3），强风化，岩体破碎多呈碎块及砂砾状，埋深1020m，隧道围岩分级为级，按c-2型衬砌参数支护，超前支护为42超前小导管注浆，全断面I22a型钢钢架，间距0.5m，全环30cm厚C30喷射混凝土

5、。采用三台阶七步开挖法施工。（四）塌方可能原因分析1.地质因素A、该段处于F8断层影响带，岩体呈碎裂结构与松散结构，节理裂隙发育，大多数为张开节理，围岩完整性与稳定性较差；B、隧道穿越的地层岩性主要为泥质砂岩，硬度低且为强风化状态，掌子面及塌方体均出现厚度不等的炭质泥岩夹层，隧区工程地质条件差，见图4；C、塌方段拱顶距地表1020m，属浅埋段，因高原季节性冻融现象，浅埋围岩受冻融水及反复冻胀的影响，降低自身稳定性。图4 塌方空腔处围岩照片2.设计因素该段为已施作初支后塌方，塌方原因可能是设计未充分考虑隧区特殊地质条件如断层影响带围岩破碎，对隧道支护参数的影响，致使支护强度不够，设计参数不合理。

6、3.施工因数A、该段处于隧道浅埋段且围岩破碎，施工时没有进行地表注浆加固；B、洞身围岩为硬度较低的泥质砂岩，强风化，含炭质泥岩夹层，软弱围岩掌子面开挖未采用控制爆破技术，一方面光面爆破效果差，围岩应力集中，另一方面爆破装药量过大，震动效应强，可能对已初支段的稳定性造成影响；C、塌方段工程地质条件差，属于浅埋段，塌方前地表与洞内变形监测频率不够，信息反馈不及时，未能在塌方隐患出现前进行加强支护处理，如围岩径向注浆加固以防止塌方；D、施工过程未严格按照设计施工，特别是初支背后是否存在空洞，锚杆的长度及根数、钢架的型号及间距等是否符合设计还需要进一步确认。（五）塌方处理措施塌方处理分三个阶段，先对塌

7、方影响段围岩进行初步加固，然后处理塌方堆积体并重新施作该段初期支护，在完成塌方段二次衬砌后对塌方空腔进行回填。塌方处理全过程实施监控量测，实时提供围岩变形情况，以指导施工。1.塌方影响段处理A、洞内径向注浆加固：对塌方影响段DK365+169+174实施径向注浆加固，防止塌方范围扩大。注浆管采用22打孔钢花管，长4m，间距1.5m，梅花形布置，注浆液采用水泥-水玻璃双液浆。B、洞内空腔锁口：在洞内空腔边缘加设两榀I22a工字钢锁口，并在拱脚处分别打设4根锁脚锚管。C、塌腔边坡喷砼加固：塌方体空腔周边坡度较陡，为防止边坡掉块，首先对边坡按1:0.5进行刷坡处理，然后喷射15cm厚C25混凝土封闭

8、坡面。施工时在边坡角预留踏步与施工平台。2.塌方段处理A、采用环形开挖预留核心土法逐步开挖塌方堆积体，主要采用人工风镐掘进，小型挖机配合。每开挖循环进尺控制在50cm，并及时换除损坏的钢架，架设新I22a工字钢，间距50cm。钢架环向连接钢筋用22钢筋，间距50cm。铺设8钢筋网，网格间距20cm20cm。在未塌方边墙初支面加设径向锚杆，规格按设计图处理。B、掘进一段距离后，在钢架上部安装外模，模具采用木模，厚度不低于3cm，模板外侧利用钢筋固定稳固，模板之间缝隙要紧密，保证不漏浆。然后初喷25cm厚C30混凝土。C、当掘进到DK365+184时，为保证塌方前壁的稳定性，实施加强支护，即在拱顶

9、140范围增设双排42超前小导管并注浆，长度4m，间距40cm，环向搭接1m，上层外插角控制在35，下层外插角控制在510。对原剥落的初支面进行复喷混凝土至设计厚度。3.塌腔回填处理在该段围岩基本稳定后，及时施作仰拱、拱墙防排水设施与二次衬砌，待混凝土强度达到设计要求且未移动台车前，对塌腔进行回填处理。回填料采用坍渣，对称分层回填夯实。在接近表层应设置50cm厚隔水粘土层，防止地表水下渗对岩土体及隧道结构的破坏，表层土应用腐殖土覆盖。塌方空腔回填结束后，在塌方地表周边1m范围外修筑0.4m深，0.3m宽截水沟，防止地表水流入塌方空腔中的回填土体。4.监控量测在塌方处理全过程对洞内、地表进行监控

10、量测，及时反馈分析量测数据，指导施工。A、洞内周边收敛、拱顶下沉量测隧道内共布置两条水平测线、两条斜测线、一条拱顶下沉线。监控范围DK365+164+194，纵向5m一个断面，每天观测一次。如图5所示。B、地表沉降观测1）塌方腔回填结束前：在DK365+154+164与DK365+184+204里程段纵向10m、横向5m布置测点，横向布置范围为隧道中线两侧15m范围，每天观测一次。如图6所示。图5 洞内收敛量测点布置示意图6 地表观测点布置示意2）塌方腔回填结束后：在DK365+174+184里程段按上述方案布点观测。C、监控要求监控量测严格按照有关规范与设计进行，每天测量完毕及时进行数据分析

11、，向施工技术员与现场负责人反馈监测结论。当洞内水平收敛值大于5mm/d或地表监测发现异常应立即通知现场人员撤离，并及时向上级回报。当塌方段处理结束，洞内收敛小于0.2mm/d后方可停止监控。（六）进度计划及人机配置1.进度计划（见表1）表1 进度计划序号工序名称时间（天）备注1洞内注浆、锁口及塌腔刷坡、喷砼2坍方冒顶处加固3坍方开挖、初支204坍腔回填5合计242.人员安排（见表2）表2 人员安排计划工种类型人数（个）现场领导全面负责技术主管技术支持技术员现场指导测量员施工放样、监控量测专职安全员安全负责6施工班组45施工533.设备配置（见表3）表3 设备配置计划设备名称规格型号数量柴油发电

12、机200GF1台电动空压机20m3简易开挖台架1副挖掘机1.2 m31辆装载机3m3手风镐G11-A4套7强制式搅拌机1m38自卸汽车ZL50C3辆9湿喷机2台10高压双液注浆机11型钢冷弯机12电弧焊机2套（七）施工注意事项1、拱顶存在掉块可能，施工时必须佩戴安全帽。2、洞内主要由机械作业，缩短作业时间。现场有专人指挥，一有险情，立即组织撤离。3、塌腔必须分层夯实，并设置隔水粘土层。4、机械刷坡与回填土时，不得置于顺线路方向。5、及时跟进仰拱与二衬，保证该段围岩稳定安全。6、目前正在实施的掌子面开挖严格采用控制爆破。（八）处理效果根据以上方案结合现场实际，安全有序的完成元山隧道塌方处理各项工作，目前洞内及地表仍在进行监控测量，围岩情况与初支变形处于安全可控状态。四、经验教训总结1、软弱浅埋围岩段的隧道施工，须严格按照监控量测方案对洞内与地表实施动态监测，及时分析量测数据，反馈信息用以指导施工；2、对围岩破碎，自稳能力差的隧道开挖