岩溶隧道大溶洞综合处治措施研究

1、最新【精品】范文 参考文献 专业论文岩溶隧道大溶洞综合处治措施研究岩溶隧道大溶洞综合处治措施研究摘要：南平隧道浅埋岩溶段DK42+399处发生大溶洞突泥塌方地 质灾害后，采用固结渣体稳定塌方区、超前注浆、超前管棚+小导管注浆和强支护的灾害综合治理方法，并对处理全过程进行监控量测， 从突泥塌方的发生到全部处理完成不过 1个月时间，迅速、有效、安 全的处理了此次特大地质灾害事故。 为浅埋岩溶地质条件下，隧道的 快速、安全掘进提供了有效的灾害治理方法。关键词：岩溶隧道；大溶洞；处治措施 中图分类号：U45文献标识码：A 1引言岩溶是水对可溶性岩石如碳酸盐岩（石灰岩、白云岩），硫酸盐 岩（石膏、硬石膏

2、）和卤化物岩（盐岩）等的溶蚀作用所形成的地表 及地下各种景观。岩溶系统中，最普遍的是CaCO3-H2O-CC复相平衡 体系中的物理化学过程，在此过程中，气相、液相和固相都参与反应。 岩溶的发育开始于水流对可溶岩石原有狭小通道的溶蚀扩展，岩溶体系中地下水通道包括岩体中各种规模的构造裂隙和原生孔隙，溶蚀下来的岩石成分通过水流循环不断被带走，水流通道被加宽，反过来， 被改造的裂隙网络又作用于地下水流，形成新的水动力场。隧道开挖 使得地下水的排泄有了新的通道，破坏了原有的补给循环系统，加速 了径流循环，同时也促进了地下水对岩体的改造作用。岩溶地质对隧道修建极为不利。我国建成和在建的岩溶隧道几乎 都发生

3、过不同程度的地质灾害。其中突泥和塌方由于其具有突发性， 往往容易造成隧道内施工机具和运输轨道等机械设备被掩埋或淹没， 施工中断，工期延误，有的甚至造成人员伤亡事故，浅埋岩溶隧道更 由于覆盖岩层较薄，极易在突泥和塌方后引起地表沉陷，引发更大的 灾害问题。因此，研究其岩溶溶洞塌方处治措施的研究的研究对以后 的岩溶隧道溶洞的处治均具有重要的指导和借鉴意义。2工程简介南平隧道全长9865m位于重庆市南川区南坪镇，测区中部属中 切割的侵蚀，剥蚀低山地貌，山脉走向Ni NV，隧址区总体地形呈一山两槽的形态，中部隧道洞身大部地段为侏罗系“红层”形成的突 起条状山岭，山岭沟槽相间，溪沟发育。两侧隧道进出口地段

4、为飞仙 关组及嘉陵江组石灰岩形成的岩溶槽谷，槽谷内溶蚀洼地呈串珠状发 育。在施工过程中遇到溶洞不良地质问题。隧道设计为铁路单线隧道，进口里程为 DK42+260出口里程为 DK52+125进口为6%。的上坡，出口为5%。的下坡；隧道最大埋深290m3溶洞塌方灾害概况2013年9月11日上午5:30,隧道掘进至DK42+399时，爆破后， 掌子面左侧拱肩出现一个直径为 3.5m的溶洞，右侧拱肩出现一直径 为3m的溶洞，溶洞均倾斜向地表延伸，并发生大块的坍塌和少量突 泥，在中线右侧拱顶出现掉块，右侧已做好的初期支护被破坏，坍塌牵引至DK42+392位置，现场施工人员紧急采取初喷稳定等措施。9:30

5、 溶洞右方掉块部位突然发生大规模突泥，大量粘性泥浆夹碎块石涌出 溶洞，速度较快，两名正在进行初喷的工人被突泥冲出约 30m远，受 轻伤。突泥一直延续至9月13日上午10:0 0,泥浆从掌子面冲出50 多米远，平均覆盖厚度超过1m初步估计突泥方量约600m3掌子面 掉块仍在继续。图 1 DK42+399处4溶洞突泥综合处治4.1止浆墙的设计及施做由于DK42+399处掌子面前方突出物较多，无法清理至当前掌子 面，为避免清泥过程中发生第二次突泥，经过研究决定，止浆墙在 DK42+392+39处进行施做，止浆墙厚度厚 2m(1) 对隧道DK42+394+39啲突泥体进行一定数量的回填，按 照施工作业

6、平台的宽度要求用沙包袋或者碎石袋进行加固、填筑，并按3台阶数量进行设置，形成掌子面反压，支撑住掌子面，并用C25喷射混凝土厚20cm对砂袋挡墙和掌子面中突泥体进行封闭，起到止 浆的作用。(2) 止浆墙采用C25混凝土，一次浇注完成，施作过程一定要保证质量，周边与开挖轮廓线的接触部位必须密实，防止出水、漏浆。(3) 施作止浆墙时，在止浆墙与初期支护之间预埋注浆管，在 周边渗漏时，进行注浆堵漏，保证止浆墙周边密实，止浆墙设计和施 作。4.2全断面超前预注浆根据岩溶隧道突泥前方围岩探测的资料及钻机能力， 确定纵向注 浆加固长度采用 60X 6mm长度为8米的长导管进行加固，并结合现 场实际情况，开挖

7、时保留45m的止浆墙厚度，开挖完前方固结的 3m后，及时重新设置止浆墙，即重新布孔进行下一个循环的注入液 浆。4.3超前大管棚及超前小导管的施做虽然在坍塌体内进行了长孔注浆加固措施，为保证溶腔中突泥的稳定，不因下部开挖继续突泥，在隧道拱部外缘施作长管棚并注双液 浆进行加固超前支护。超前大管棚采用 108,单根长20 m环向间 距60 cm,搭接长度5 m,仰角设置为3°,拱部按150°范围布置。大管棚注浆超前支护，一般是承受上部荷载，大管棚施工以仰角 3°向前推进，管棚下方至拱顶外缘形成一个三角体，根据经验，在 开挖时三角体易坍塌，而加大超挖量，为保证三角体的稳定

8、，同时对 大管棚注浆补强，采用密排超前小导管注双液浆进行加固。超前小导管采用42X4，长度为6m,环向间距30cm，纵向间距设置为2m, 仰角设置为510°。为使前进方向及径向均能形固结成一整体， 以增加围岩和钢拱架 整体连接性及稳定性超前大管棚和超前小导管焊接在工字钢上。4.4开挖及支护(1) 开挖掘进过程中严格遵循“弱爆破、短进尺、勤量测、强 支护、快闭合”的原则进行，开挖时采用“三台阶”进行施工。第一 个台阶的高度不宜大于3m开挖一环支护一环，达到成环条件时立 即闭合成环。开挖后，要进行拱底围岩情况触探，下导坑开挖时，及 时对拱底进行钻探，如遇淤泥质，则在拱底设置42 X 4,

9、长度为4.5m，梅花形布置，间距为50cmX 50cm小导管注浆设置拱底止浆带，先对拱底进行固结围岩，然后开挖，开挖时预留3m左右的止浆带，保证泥浆不会由拱底冒出。直至开挖完毕后，在拱底进行固结处理。(2) 采用118b工字钢间距为50cm并封闭成环，挂网、喷射 混凝土，钢拱架拱脚位置要用工字钢或者枕木垫起，保证拱脚立于稳定基础上，其中钢筋网为 6mn布置间距为20X20cm,喷射混凝土 为25cm厚的C25早强混凝土。(3) 为加强加固后的周边围岩的整体性，采用50x 50cm的22mm 组合中空注浆锚杆长度3.5m进行径向加固，使拱顶围岩成一个整体 性，保证隧道的稳定性；(4) 二次为衬砌

10、、仰拱为45cm厚的C25钢筋混凝土。(5) 塌体开挖初期支护的每一部位都加强了观测，上台阶初期 支护完成后设置了一对拱脚、拱顶的观测点，下台阶、仰拱封闭完成 增设拱腰拱脚的收敛观测点，并加密了观测的频率。4.5处治效果突泥处治段的监测从2013年10月1日起，直到2013年11月1 日结束，量测工作持续30天，从所量测的数据来看，在突泥进行注 浆，加固及初期支护完成后的一段时间内拱顶下沉和水平收敛变形较 大，水平收敛在前10天内变化较大，最大当日变形速率为0.80mm/d, 16天后水平收敛开始进入基本稳定期，围岩变形速率接近为零，累 计水平收敛量为量9.46mm拱顶下沉在前13天内变化较大，最大当 日变形速率为1.00mm/d, 30天后水平收敛开始进入基本稳定期，围 岩变形速率接近为零，累计水平收敛量为量 16.75mm由此可见，突 泥处治后围岩收敛已基本稳定，此次突泥塌方的处理是成功的。5结论在突泥塌方处理中及处理后，洞顶沉陷区未发生进一步扩大，洞 内涌水明显减小，可见对溶洞及岩溶孔隙的封堵起到了明显的效果。 通过对DK42+392突泥塌方段