河卡山隧道塌方治理方案

1、河卡山隧道塌方治理方案【内容摘要】介绍了河卡山隧道几种不同程度、不同类型、不同规模的塌方采取的不同治理方案，为相似围岩破碎、地质复杂隧道施工提供借鉴。【关键词】河卡山隧道 塌方 治理方案1.概况河卡山隧道地处青藏高原青海省兴海县境内，工程地质构造和水文地质复杂，主要地质构造为下三叠统（T1a、T1b）变长石砂岩、砂岩、钙质板岩、粉砂质粘板岩和第四系坡积物Q4d1，第四系上更新统冲、洪积物（Q3+4a1+p1）组成。隧道正常涌水量大，主要地质灾害为围岩破碎、粉砂质粘板岩遇水变泥、隧道穿越岩层复杂多变、含泥夹层多等问题。河卡山隧道施工中，由于地质原因，先后出现了2次大塌方和2次中等塌方及多次小塌方

2、，根据不同形式的塌方及采取的不同处理措施，总共可归结为4类：第一，直接形成坍塌空腔。坍塌后围岩稳定，如K233+249K233+237处；第二，处于破碎带的大塌方，塌方直接堵塞掌子面，情况不易掌握，如K231+810K231+825塌方；第三，水量大，围岩自稳性差，出现滑塌，如K233+418K233+355段落内；第四，坍塌成块状，不停的间断掉块，人员无法靠近掌子面施工，如K233+045K233+036处。2.塌方治理方案河卡山隧道塌方治理，主要采取了直接支护回填治理、大管棚应用、导管注浆施工、泵送混凝土回填及其综合应用措施。2.1直接支护回填治理K233+249K233+237段塌方，塌

3、方后形成坍塌空腔，空腔壁围岩相对稳定，塌方拱部呈椭圆顶倒漏斗形，影响范围隧道纵向10m、横向14m、塌方高度12m，塌方数量达2000m3。本段围岩为岩层缓倾角薄层层理构造发育，岩性以粉沙质粘板岩为主，岩石破碎，节理裂隙发育，层间夹泥，失稳坍塌，拱部坍塌后相对稳定。本着安全、快速、保质的原则处理塌方。2.1.1初期支护充分利用围岩塌方后处于一种相对的暂时稳定状态，抓紧时间处理塌方，在塌方范围内沿塌方面进行初期支护。2.1.1.1速喷混凝土封闭采取挖掘机等大型机械配合快速的对空腔壁素喷5cm-8cm喷射混凝土，封闭岩面。2.1.1.2支立拱架根据具体情况出渣，尽早、快速的支立工字钢拱架，采取加强

4、支护，I20工字钢拱架间距45cm，在拱架两侧拱架离空腔壁距离小处，加强锁脚锚杆设置，保证拱架稳固，支拱架同时预埋注砂浆管。2.1.1.3拱架喷射混凝土在拱架上方设置1m厚浆砌片石护拱，增强初衬受力结构，同时保证拱架喷射混凝土能进行，再在护拱上方铺盖1m厚草垫，作为初支的临时缓冲。然后及时进行喷射混凝土施工封闭整个空腔，形成整个初衬。2.1.2空腔回填初衬形成后，通过预埋管，向空腔内吹填砂填满空腔，然后根据需要，向空腔内注浆固结回填砂，消除砂重对衬砌的压力。2.1.3后续工序施工为不影响塌方，在下次掘进时采用台阶法开挖，人工配合风镐、弱爆破、短进尺。加强监控量测，对塌方段进行变形量测，从拱顶下

5、沉数据进行分析，最大沉降5cm7cm（设计预留沉降量），经过观测，变形基本稳定，满足衬砌条件时，及时衬砌。见图1：K233+249K233+237段塌方治理图。图1：K233+249K233+237段塌方治理图2.2大管棚塌方治理应用K233+810K233+825段塌方，坍塌物细小、松散体积大，产生压力大，充填满整个空腔，不进行固结，很难进行开挖，为了快速、安全、有效的处理，设计院及相关部门确定坍方处采用大管棚施工方案。2.2.1小导管注浆、初期支护利用50超前注浆导管提高工作面净空，创造大管棚施工条件，为管棚工作及套拱施工做准备，保证施工后管棚、套拱不侵入衬砌净空，在开挖工作室前，在拱部打

6、两环50超前注浆导管进行预注浆，固结岩体。50钢管环向间距30cm，长度4.5m，成梅花型布孔，使用水灰比1:1水泥浆压浆。然后扩大范围进行初期支护，开挖时遵循“短开挖，强支护”的原则，确保稳固、安全。2.2.2套拱施工及时采用沙袋及沙浆配合封闭工作室坍物面，防止坍体失稳和下一步注浆液向外扩散。在扩大初期支护的保护下，施工套拱作为在管棚施工支撑点和角度控制点。在正常初期支护范围内，按照正常要求支立3榀I18工字钢拱架，间距30cm，三榀拱架焊接为一个整体；在拱架外圈焊接长为1.0m的108导向管，导向管间距、角度同管棚设计，分别为40cm、5。利用工字钢拱架作为支撑和骨架，扣内模、封端浇注套拱

7、混凝土，如图2。图2 套拱安装示意图2.2.3大管棚施工在套拱达到设计强度的60%后，开始管棚钻孔施工，钻孔采取低压低速，防止产生坍孔、卡钻；钻孔深度应保证达到前方稳定围岩1.52.0m左右；钻孔孔口排水采取收集集中外排，防止造成平台失稳、坍塌或影响施工环境。成孔立即装管，以保证装管的成功率。钻孔、装管全部结束后，即开始管棚注浆，首先对导向管管壁和注浆管间空隙用锚固剂封口防止压浆时，浆液顺导向管流出。采取1MPa压力注浆，以浆液扩散范围大、均匀为最终目标。管棚施工总体见图3。2.2.4坍体处理管棚压浆24小时后，进行坍体开挖严格遵循短进尺、强支护、早衬砌原则。采用正台阶开挖，先拱后墙，施工时采

8、用环形开挖，预留核心土，进尺限定在1.0m内；开挖后及时安装120工字钢拱架（间距0.5m）和喷砼支护。下断面为预防开挖过高马口失稳，进行分层开挖、支护。下断面完成，立即进行衬砌。图3 管棚治理塌方施工总体图2.3导管注浆施工治理滑塌在隧道浅埋及中间部分段落围岩十分破碎、不稳定，以K233+418K233+355段尤为突出，破碎带内岩石节理裂隙发育，容易引起掉块和小塌方，对隧道稳定性有一定影响，隧道地下水对隧道危害极大。根据地质雷达预报掌子面前方和勘察掌子面围岩情况，综合判定该围岩类别。施工中使用超前小导管注浆施工，水量大处采取双排导管注双液浆，再采用台阶法开挖，短进尺（每循环进尺不大于120

9、cm）、弱爆破、强支护以及加快二次衬砌进度。2.3.1超前小导管注浆超前加固小导管采用50mm、=4mm钢管加工制作，风枪打眼，锤击法打入。小导管长450cm，花管部分长350cm，每240cm一循环，环距35cm。依靠型钢拱作支撑构件和定位。用活塞式压浆泵进行一次性压浆。初压0.5Mpa，终压1.0Mpa。每个孔注浆量按：Q=R2h计算，式中：R扩散半径，取0.30m损耗系数，取1.2浆液在孔隙中充填系数，取0.9岩石孔隙率，取5%h管长（m）2.3.2加强初期支护及衬砌拱架采用20b工字钢，间距50cm，纵向25钢筋连接，型钢拱与岩面用楔块楔紧，并保证型钢拱与岩面间喷射混凝土厚度不小于4c

10、m；8钢筋网片，网眼尺寸1515cm；喷射混凝土25cm，特别注意型钢拱背部混凝土的密实度；径向RD25N锚杆长350cm，纵向环向间距=50100cm，与型钢拱及钢筋网焊接牢固，保证支护共同受力。二次衬砌厚度45cm，内设双层22钢筋。2.3.3加强现场监控量测、调整参数监控量测重点放在对拱顶下沉、周边收敛量测项目上。经过观测发现渗水量大的地段拱顶下沉量测值随时间推移逐渐增大，并有扩张趋势。 通过分析，及时采取措施调整处理：掘进施工时采取双排导管，一排角度变大增加注浆范围，同时使用水泥水玻璃双液浆，保证注浆效果；已经完成施工段，及时布置导管注双液浆止水、稳固围岩。经处理后观测结果显示效果明显

11、，确保了施工安全和质量。2.4泵送混凝土回填治理塌方K233+045K233+036处坍塌，坍塌体顶面高度接近开挖控制高度，空腔成倒圆锥体，周边稳定，顶部不停的掉块，人员无法靠近施工，而发生又靠近贯通面，贯通时间要求紧迫。为此，经过统一各方意见，为了保证施工的时间要求和安全，我们采取直接泵送混凝土回填，利用稳固的倒圆锥壁支撑混凝土，隔离掉块，保证施工，再开挖加强支护，最后再填充空腔处理。整体图如4。图4 K233+045K233+036塌方治理图2.4.1回填轮廓处理 根据现场实际坍塌体形状、稳定状态，采用沙袋砌筑封堵墙，利用挖掘机配合把沙袋送到塌落物不够初期支护高度段落，控制泵送混凝土不侵入

12、初衬，在轮廓顶部可适当沿隧道纵向放入钢筋，增强混凝土的抗折和支撑作用。同时，预埋好混凝土输送管和空腔回填用的吹沙、注浆管。2.4.2混凝土浇注 在加固处理的基础上，采用砼输送泵通过预埋管直接向空腔内浇注C25混凝土。为了保证混凝土质量，必须严格控制配合比，并且为了保证早期强度、施工时间，可适当加入早强剂。混凝土量根据坍塌物和空强大小控制，保证开挖时起到隔离、保护作用。2.4.3开挖、支护 待混凝土强度达到60%，即可进行开挖、支护。循环进尺严格控制在5060cm，采用I20工字钢拱架进行支护，间距45cm，纵向25钢筋连接，型钢拱与混凝土面必须紧贴，局部空隙用楔块楔紧，8钢筋网片，网眼尺寸1515cm；喷射混凝土25cm， 型钢拱背部混凝土必须保证饱满、密实。加强监控量测，及时进行二衬施工。2.4.4空腔处理 上下导开挖完成、支护封闭成环后，立即进行空腔回填。根据混凝土顶部塌落物多少，适当的吹入细砂充填大空隙，然后进行注浆凝结混凝土上部松散物，增强其自身支撑力、减少支护的压力。3结束语隧道塌方处理要根据坍塌的具体情况、围岩的