超前支护在预防和治理隧道塌方上的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 超前支护在预防和治理隧道塌方上 的应用 【摘要】隧道塌方是目前隧道工 程施工中经常出现的问题，本文归纳了 塌方产生的原因和处理方法，结合甘肃 省定西市隧道实际工程概况，阐述了塌 方段的综合处理措施和相关的工艺，提 出了比较全面的防护措施，为类似地下 隧道工程的开挖施工提供了经验。 中国论文网 /2/view-12911576.htm 【关 键 词】 隧道塌方超前支 护小导管注浆管棚 1前言 隧道塌方是目前隧道工程施工中 经常出现的一个问题，这是为什么呢？ -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 简言之，这是因为，隧道中的岩石结构 发生了变化的缘故。隧道开挖后，原有 的岩体结构和受力平衡被破坏，岩体在 自重的作用下，很容易造成塌方。因此， 如何采取措施有效预防和治理塌方，将 塌方造成的危害降至最低，是隧道施工 中最重要一个课题。 2隧道塌方产生的原因 隧道塌方产生的原因是多方面的， 其中包括地质条件方面的客观因素，包 括施工时人为方面的主观因素，还有设 计时考虑不周方面的因素等。 3隧道塌方的支护和处理方法 目前对于塌方问题已经有较多的 治理方法，而且还有很多专家致力于这 项研究中。其中围岩塌方主要是由岩体 失稳所引发，从治本的角度考虑，首先 应从加强围岩的自稳能力方面着手。主 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 要有锚杆法、注浆法、小导管注浆支护、 管棚法。 4工程实例 每种支护方法都有其适用的地质 和实际工程条件，必要时结合起来应用， 可以达到更好的效果，以下就以小导管 注浆、管棚、锚杆等超前支护方法在某 浅埋偏压及软弱围岩隧道塌方段中的应 用为例，来阐述了塌方段的综合处理。 4.1 隧道工程概况 定西隧道位于定西高速公路段， 甘肃省定西市境内，是一座高速公路长 大隧道，呈南北向展布。隧道全长 2505 米，计算行车速度为 80km/h，隧道净 空高 5.0m，建筑限界净宽： （0.75+0.5+3.752+0.75+0.75） =10.25m；本隧道围岩可分为 IV、V 二 级，其中，IV 级围岩衬砌长度为 2365m，V 级围岩衬砌长度为 140m。隧 道出口 SK327+890SK327+810 段属 V 级围岩。洞口覆盖层厚 09m，围岩 整体性差，上部主要为浅黄色、半坚硬 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 新黄土，土质疏松，垂直节理裂隙发育， 具湿陷性；下部为全风化泥岩，结构完 全破坏，风化成土状及碎屑状，次生节 理裂隙发育。成洞困难，无支护或支护 不及时可产生较大坍塌。给隧道出口施 工和隧道的稳定性带来较大的困难。 4.2 问题的提出及方案确定 隧道施工自准备进洞开始，随着 表土清除，洞口开挖工作面形成，正值 雨季，长时间降雨造成围岩受泡富水饱 和，洞口段围岩软化，仰坡地表产生裂 缝，洞口开挖工作面有发生塌方的危险， 施工进洞困难。 根据现场实际情况，结合有关类 似隧道的施工经验，认为采取超前支护 措施进行施工比较合理，这种施工方法 是，先采用大管棚超前预注浆，结合超 前注浆小导管或超前锚杆对洞口段进行 固结处理，再进行开挖。进洞后，如遇 IV 级围岩破碎，即采用超前小导管及 超前锚杆加固，从而保证了洞身施工的 顺利进行。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 4.3 超前支护在隧道中的施工 本隧道跨度大，净空高，施工难 度很大，为保证施工安全，确保质量和 工期，采取了超前长管棚、超前小导管 及超前锚杆等施工措施与初期支护配合， 从而保证了施工的顺利进行。 4.3.1 管棚施工 4.3.1.1 混凝土导拱施工方法 用砼套拱作为超前管棚导向墙， 洞口开挖至成洞面后，停止开挖，整平 地面，做一洞面临时支护，搭设管棚施 工平台。进洞口段明洞施工完毕后，以 大管棚作为超前支护。在洞外衬砌外缘 施作 C25 级钢拱架混凝土套拱（厚 80cm，宽 200cm） ，套拱内按间距 80cm 埋设 3 榀 I20 工字钢拱架，管棚的导向 管用 25钢筋固定在钢拱架上，对称浇 筑套拱混凝土，布置图见图 1。 4.3.1.2 管棚施工方法 管棚长约 32m，外插角度 13 度，沿导向管用地质钻机钻孔后，用高 压风清孔；管棚用外径为 108mm的热 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 轧无缝钢管加工制作，用钻机逐根顶进 接长安装，管棚内采用水泥-水玻璃浆 注浆。 图 1 管棚布置图 4.3.2 注浆小导管施工 在隧道开挖前，采用风钻钻孔、 高压风清孔之后，将小导管放入孔内， 沿隧道开挖轮廓外排列，管内注入水泥 浆液。将预先弯制好的工字钢支垫于小 导管之下，并在拱脚处用锁脚锚杆锁定。 人工配合风镐开挖上导坑，开挖完成后 及时安装工字钢拱架、一次衬砌封闭。 这样注浆小导管与工字钢共同组成预支 护系统，支撑和加固自稳能力极低的围 岩，一次衬砌混凝土将不连续的岩层层 面胶结起来，并产生楔形效应而增加岩 块间的摩擦系数，防止岩块沿软弱面滑 移。 4.3.3 超前锚杆 在本例中，采用 22超前早强砂 浆锚杆进行隧道施工，杆长 4.3m，环向 间距 40cm，纵向每 3.0m 设一环，外倾 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 角 1020。锚杆由 22螺纹钢筋外 加药卷锚固剂组成，超前锚杆采用钻孔 打入法，其安装的方法和步骤如下： （1）用 YT28 风钻打孔，然 后用吹管将孔内岩粉吹出成孔。 （2）插入锚杆，如果插入困难 时，可用带冲击锤的 YT28 风钻辅助 顶入，或者直接用重锤锤入。 （3）超前锚杆采用锚固剂固结。 施工时，应根据岩体来确定锚杆 的最佳插入位置和方向。为起到共同支 护的作用，要求将超前锚杆尾端焊接在 钢支撑的腹部。具体布置图见图 2。 图 2 超前锚杆布置图 4.4 注意事项 4.4.1 保证整体的稳定性 我们知道，超前支护的主要作用， 是防止开挖面的顶部坍塌，在相邻已施 工的现场，只有当初期支护抑制了围岩 层的有害变形时，超前支护才能承受纵 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 向“次生拱”的压力。因此，施工时一般 要求初期支护能可靠地承受超前支护端 传来的荷载。在施工实践中，特别要注 意距掌子面 1.01.5 倍洞径范围内的初 期变形和收敛情况，如果发现有不正常 现象，要及时加固，否则就可能出现坍 塌事故。 4.4.2 掌控爆破技术 不管什么原因，如果超前支护的 顶部被掏空，超前支护的效果就会大大 降低。因此，采用爆破技术时，一定要 控制好，严禁支护顶部超挖，以便使超 前支护起到应有的作用。 4.4.3 选择开挖方法 隧道掌子面前方正面如果发生坍 塌，造成的直接后果是，超前支护的失 效。所以开挖时，应尽量降低开挖高度， 以保证掌子面的稳定，从而保证超前支 护的作用能得到有效的发挥。 4.4.4 喷射砼 如果掌子面不整齐，那么在使用 钢拱架支护时，掌子面的顶部与钢拱架 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 之间，就会有一定的空隙存在，对这道 空隙的处理，可先喷射一层砼，使之与 钢拱架外缘齐平，可以起到加强超前支 护的作用。 45 总体评价 在本文所叙的示例工程中，为检 查超前支护施工的实施效果，施工单位 专门组织了对隧道洞口段下沉位移量的 多点观测，现根据各观测点的高程数值， 绘制出口断面地表下沉的位移图，图中 Y1Y5 表示出口断面的 1-5 号观测点。 地表下沉位移图显示，从开挖起， 各点下沉趋势明显，20 天后