模萨沟隧道进口塌方空腔回填处理资料

1、模萨沟隧道进口塌方空腔回填处理1 概述模萨沟隧道进口段为风化严重的粉末状碳质泥岩，围岩非常破碎。其中K0+090K0+117段于2005年2月7日出现了大塌方，塌方后，塌腔右侧形成一个较大的滑移面，塌方面距设计开挖拱圈最大高差达17ml塌方长27m塌方量约为2700m3至2005年2月12日中午，塌方才停止。为保证模萨沟隧道施工工期，在塌方部位趋于自然拱稳定后，经现场研究决定，暂对塌腔进行喷锚支护，并将原设计的素混凝土衬砌改为钢筋混凝土衬砌，保证隧道施工过程安全。同时，在衬砌混凝土中预埋110无缝钢管，确保在完成隧道开挖及圬工施工完成后能顺利进行塌腔的处理工作。完成隧道施工后，2005年9月2

2、3日，在对模萨沟隧道塌方空腔部位钢筋混凝土衬砌钻孔时发现，拱顶出现57m松硝堆积体，并伴有渗水现象，且预埋的110无缝钢管也全部被堵塌碴封堵。2 确定处理方案由于模萨沟隧道是锦屏二级水电站场内唯一的出碴通道，洞内出麓重车来往频繁，且受断层F20影响，岩体破碎，呈弱强风化状，遇水易软化、膨胀，遇水膨胀后产生的推力作用在砼衬砌上，使隧道进口塌方段直边墙外表面出现拉应力，形成纵横交错裂缝。为确保塌腔处理施工安全及减少对原始支护的破坏，根据现场实际情况，经过多方论证，决定对模萨沟隧道的塌腔处理采取以下处理措施：(1)洞内直边墙段采用分序固结灌浆及锚杆束加强支护；(2)塌方空腔部位采用地表灌注纯水泥浆及

3、泵送C20混凝土回填。3 方案实施图1模萨沟隧道塌方处理断面图对塌方段加固具体处理步骤：第一步对K0+085HK0+124段的左、右侧边墙进行加固处理，先固结灌浆，灌浆深度为9m，灌浆采取n序孔、多循环方法，再采用325的锚筋束加强支护，并在边墙上补打深层排水孔排水减压，以减小膨胀后的岩体作用在衬砌上的拉应力；第二步对K0+09卜K0+119段顶拱进行磴回填，先对顶部的松散体采用水泥浆进行固结灌浆，然后，扫孔对空腔进行C20级磴回填。具体见“图1模萨沟隧道塌方处理断面图”。3.1 施工顺序模萨沟隧道进口塌方处理采用流水作业的施工方式。施工顺序为：直墙段灌浆、直墙段安装锚杆束、拱顶灌浆、拱顶回填

4、混凝土、回填拱顶与塌方面接触灌浆、洞内排水孔。3.2 施工方法与工艺3.2.1 搭设脚手架洞内灌浆孔施工平台采用钢管扣件式承重脚手架，工作平台宽3.54.0m,钢管间距1.5m,层高1.5m,钻机移动和施工部位铺5cm厚木板。脚手架应有足够的强度、刚度及稳定性，保证在施工期间在可能出现的使用荷载（规定限值）的作用下，不变形、不倾斜、不摇晃。3.2.2 直墙段固结灌浆3.2.2.1 直墙段造80孔在K0+08AK0+124直墙段用潜孔钻造80灌浆孔。为防止塌孔，造孔、安装灌浆塞及固结灌浆共分三次进行，造孔深度分别为：3.0m、6.0m、9.0m,第二、三次造孔从原孔钻进为复孔，造孔间距200cm

5、x150cm,呈梅花型布置。具体见“图2直墙段灌浆孔布置图”。3.2.2.2 直墙段安装灌浆塞完成直墙段灌浆孔造孔后，安装灌浆塞，然后进行固结灌浆，灌浆塞安装要密实，确保灌浆过程中不漏浆。3.2.2.3 直墙段固结灌浆固结灌浆共分三次，首先进行3.0m灌浆孔固结灌浆，终凝后取出灌浆塞从原孔进行扫孔，钻进造6.0m灌浆孔，安装灌浆塞进行6.0m灌浆孔固结灌浆，终凝后取出灌浆塞从原孔进行扫孔，钻进造9.0m灌浆孔，安装灌浆塞进行9.0m灌浆孔固结灌浆，灌浆孔为复孔。考虑到固结灌浆过程中保持压力平衡及松渣固结均匀程度，每次固结灌浆分I、n序，首先进行I序固结灌浆，然后进行n序固结灌浆，I、n序具体顺

6、序见直墙段灌浆孔布置图3。因塌方段为断裂层，渗水部位多，灌浆材料采用水泥水玻璃浆液，以减少终凝时间，加水泥重量1%的早强减水剂。水泥水玻璃浆液的注浆压力为0.10.3Mpa,当回浆比重与进浆比重相同时且吸收率小于0.4L/min时，停止注浆。考虑到边墙的稳定性,在K0+085HK0+124段拱座及边墙脚增加间距200cm,80灌浆孔。施工工艺同隧道直墙段灌浆。固结灌浆完成后，用M20水泥砂浆修复抹平。3.2.3 直墙段安装锚杆束直墙段完成固结灌浆后，在K0+085K0+124段施打325锚杆束孔，为保证该塌方段砼衬砌稳定，锚杆束孔从灌浆孔扫孔钻进。锚杆束采用3根25锚杆，L=9.0m,间距20

7、0cm<150cm的注浆锚杆束，呈梅花型布置。25注浆锚杆束注浆压力为0.3Mpa。325注浆锚杆束安装完成后，将锚杆孔口的衬砌磴刻150mme150mme50mm的糟，然后再将锚杆外露部位切除，焊接150mme150mme10mm的钢垫板，钢垫板要紧贴衬砌磴，最后用M20水泥砂浆修复抹平。3.2.4 拱顶固结灌浆3.2.4.1 拱顶段造80孔完成K0+085K0+124直墙段固结灌浆后，从隧道内在K0+09卜K0+117拱顶段用潜孔钻造80孔。灌浆孔分布在轴线及轴线两侧，间距为200cmK200cmi呈梅花型布置。具体见“图3拱顶灌浆孔布置图”。3.2.4.2拱顶段安装灌浆塞完成拱顶段

8、灌浆孔造孔后，安装灌浆塞，然后进行固结灌浆。3.2.4.3 拱顶段固结注浆考虑到固结灌浆过程中保持压力平衡及松渣固结均匀程度，每次固结灌浆分I、n序，首先进行I序固结灌浆，然后进行n序固结灌浆，I、n序具体顺序见拱顶段灌浆孔布置图。因塌方段为断裂层，渗水部位多，灌浆材料采用水泥-水玻璃浆液，以减少终凝时间，加水泥重量1%的早强减水剂。水泥-水玻璃浆液的注浆压力为0.10.3Mpa,当回浆比重与进浆比重相同时且吸收率小于0.4L/min时，停止注浆。固结灌浆完成后，用M20水泥砂浆修复抹平。3.2.5 拱顶回填混凝土根据现场实际情况及测量结果，由于隧道塌方脱空部位高，且进行塌方脱空部位混凝土回填

9、时，隧道拱顶已完成了回填、固结灌浆，如果从隧道洞内直接施打、埋设泵送混凝土管将对原始支护造成极大破坏。根据前期观察及探测，该段拱顶时常有石渣掉落现象，探测拱顶松渣厚度约5mr-7m,且将原预留泵送混凝土管道堵塞。通过分析，决定从隧道塌方部位地表造孔进行塌方脱空部位回填混凝土施工。模萨沟隧道出口塌方段洞顶覆盖层厚度见“表1塌方段覆盖层厚度表”，“图4塌方段覆盖层剖面图”。3.2.5.1.1 钻孔前准备采用XY-2PC国地质钻进行泵送混凝土管道钻孔，钻孔前应对钻孔机具进行全面检查，包括钻机机械部份和液压部份，以保证钻孔时钻机正常工作、无异常事故发生，从而加强钻进效率。3.2.5.1.2 钻机定位方

10、向定位：利用钻机专用钻塔定位，钻机立轴确保与孔位垂直；加固钻机：为保证钻孔时钻机稳固，确保钻孔精确，在钻塔下垫枕木减振、固定。3.2.5.1.3 开孔开孔时必须校正钻机立轴，使之与孔位垂直。开孔时要求低转速、低钻压，以保证成孔垂直度的精确。3.2.5.1.4 跟管钻进由于该段地质复杂，在钻孔过程中易出现塌孔现象，因此施工中采用钻进跟管式钻进方式（即下套管）。钻孔孔径为150,套管采用无缝钢管。3.2.5.1.5 XY-2PCG型地质钻成孔方式钻孔过程中，采用套管跟管护壁，直到孔底。具体施工过程中采用130钻具在150套管内钻取岩芯，钻具每钻进0.5m1.0m套管必须跟进0.5m1.0m,确保钻

11、进过程中不出现塌孔现象。3.2.5.1.6地质取芯根据现场钻孔实际情况进行塌方段拱顶地质取芯，取芯采用130钻具在150套管内钻取岩芯，钻具钻进0.5m1.0m后,在下套管时进行地质取芯，取芯样品采用木制箱子放置，做好地质编录，完成钻孔后根据地质编录情况做地质柱状图进行地质描述。3.2.5.2 安装输砼钢管直接采用150套管做为泵送混凝土预埋管，并确保管道畅通，预埋管应距离隧道塌方段回填灌浆部位顶部2.0m,保证回填混凝土施工质量。3.2.5.3 分层泵送混凝土泵送混凝土采用塌落度为17m-18cm的C20混凝土，C20泵送混凝土配比为水泥：砂：碎石：水=1：2.02：3.57：0.57，减水

12、剂掺量为0.7%（采用C25泵送混凝土配比配置C20泵送混凝土）。泵送混凝土应根据配合比计算出的每盘材料用量严格控制，制浆时应先润湿搅拌桶后加入配比材料，然后开始搅拌，最后再加外加剂，必须保证搅拌均匀，混凝土泵送过程中要及时做好全面记录，并取样，避免发生堵管现象。考虑到原衬砌砼的承压有限及受力均匀，泵送混凝土采用分层泵送法，要求对12个泵送孔进行均衡泵送、分层回填，每个泵送孔C20混凝土自流半径为3.0m,每层回填厚度不超过2.0m。混凝土泵送过程中，每回填一层将泵送混凝土管向上提2.0m，确保每层回填混凝土厚度为2.0m及保证回填混凝土质量。3.2.6 回填拱顶与塌方面接触灌浆考虑到泵送混凝

13、土完成后，由于混凝土水化过程中发生收缩变形，混凝土回填面与塌方面存在一定空腔，故需对回填拱顶与塌方面进行接触灌浆，接触灌浆直接从洞顶泵送混凝土管道孔灌浆。完成回填拱顶与塌方面接触灌浆后，将泵送混凝土管道孔用混凝土填实。3.2.7 隧道排水塌方回填处理完成后，考虑到隧道原渗漏水部位渗水压力大，隧道塌方段抗渗能力差，需进行隧道的排水处理，根据现场实际情况，拟采用半壁管引水法，具体施工方法是：首先将二次砼衬砌表面有水部位擦干，找出渗水点，以此向下凿一个暗槽（一般深度、宽度均不小于5cm）至边墙水沟，埋塑料半壁管，再用水泥-水玻璃胶泥抹平至污工表面（调配好配合比，尽量和混凝土污工表面颜色一致），将隧道渗漏水通过半壁管引至边墙排水沟内，达到排水目的。4 塌方处理结果在对模萨沟隧道进口段塌方处理过程中，通过洞内监控量测、地表钻孔等返回数据与理论数据基本吻合，泵送混凝土实际方量与理论计算方量一致，有力说明了该方案实施的正确性。隧道塌腔处理完成后持续了两个多月的收敛监测中，未发现因此证明了在实际施工生产中采用以上方案处理隧道塌腔是安全、稳定和有效的。5 结语以上措施是应用到工程事例中