预防隧道塌方的技术措施

预防隧道塌方的技术措施1概述随着公路、铁路、引水以及矿山等工程的迅猛发展，隧道工程也越来越多，隧道的长度、跨度也不断加大，隧道所穿越地层地质尤为复杂多变，相对工期大幅度缩短。尽管隧道施工工艺在不断提高改进，可也无法应对隧道施工难度不断加大的趋势。近来隧道施工多次发生塌方，造成多起重大安全事故，充分证明了这一结论。隧道塌方不仅会造成经济效益流失、工期拖延，往往还会造成人员伤亡，企业的社会声誉扫地，给企业的可持续发展造成致命打击，部分主管人员还会被追究刑事责任。隧道塌方一般都是有先兆的，掌子面塌方的先兆有：超前探孔显示前方或拱顶以上围岩突然变得软弱破碎、掌子面出水量剧增，掌子面出水由清变浑等；开挖成形段塌方的先兆有：监控量测显示围岩收敛变形突然加剧、初期支护变形开裂且不断发展，有加大趋势、围岩断裂错动时会发出爆裂声，严重的会导致钢架扭曲或堆曲变形。遇到以上情况如果能够及时采取相应的适当的处理措施，一般可以避免发生大塌方，避免造成重特大安全事故，将损失控制到最小程度。2预防掌子面塌方的技术措施随着地质超前预报预测技术的不断发展，目前可以大致预测到前方100~150米的地质情况，可以准确预测到前方10~30米的地质情况，参照超前地质预报结果结合掌子面显露的地质特点，依据围岩变化及时调整施工方法和支护参数是完全可以避免掌子面塌方的。预防掌子面坍方的技术关键在于施工（开挖）方法和超前支护的选择以及突发事件的应对方法。2.1选择施工（开挖）方法当掌子面围岩软弱破碎时,可依据软弱破碎程度和隧道跨度选择不同的施工（开挖）方法，具体选择方法见表2-1。由于现场情况千变万化，这就需要有经验的技术人员对地质情况作出准确判断，从而选择经济合理的施工方法和支护参数。总体要坚持“超前探、小断面、短进尺、弱爆破、强支护、快闭和、勤量测、早衬砌”的施工原则。2.2选择超前支护2.2.1当围岩软弱破碎，钻孔不易成孔时可选择自进式锚杆作为超前支护。选自进式锚杆做超前支护时，锚杆直径不宜小于25mm，环向间距不宜大于25cm，环与环纵向达接长度不宜小于100cm,外插脚角控制在5~10°，锚杆钻入岩体后注入水泥浆,要求注浆饱满。当围岩钻孔容易成孔时可选择小导管作为超前支护。小导管一般选择直径42mm壁厚4mm的无缝钢管制作，环向间距不宜大于30cm，环与环纵向达接长度不宜小于100m,外插脚角控制在5~10°，小导管打入岩体后注入水泥-水玻璃双液浆,单孔注浆终止压力不得小于1.5MPa。当围岩极其软弱破碎,围岩分级在Ⅴ级以下,地应力很高时可选择大管棚作为超前支护。大管棚采用Φ80~120壁厚5~10mm的无缝钢管制作，大管棚长度可依据实际需要接长，其长度一般为12~30m，相邻两根管棚的接头错开距离不宜小于300cm，环向间距40~80cm，环与环纵向搭接长度不宜小于300cm。大管棚插入岩体后注水泥-水玻璃双液浆，浆液扩散半径达到环向间距或注浆压力达到2.0MPa时终止注浆。表2－1软弱围岩隧道常用施工（开挖）方法虾开挖方法苗横断面示扎意书纵断面示压意紧适应围岩性备注机环形开挖况预留核心闲土法舌⒈亮单驰线巴Ⅴ虹、助Ⅵ唯级岩石隧致道，有渗讨水或股水即。坐⒉拥双耕线桥Ⅳ汗、揭Ⅴ复级围岩隧符道，有渗哥水。陕⒊隶无水老黄缩土隧道。撑小导管超掏前预支护歌，左右马鄙口交错开搬挖，人工述配合机械蒸开挖为主们，局部辅日以弱爆破虹。循环进趣尺骆8炸0骑～锈100c诞m肆。分部台鸣阶不得超专过浆300c省m责，仰拱距不下睡导窄1泊0狼～仪15削m韵，仰拱一岸次施工长眼度逃6阀～绿8撇m兴。薯双侧壁导偷坑法奉⒈训单四线央Ⅴ俩、堆Ⅵ射级岩石隧谢道，地下贤水发育。半⒉堤双都线双Ⅳ需、留Ⅴ肆级围岩隧困道，地下怠水发育。辞⒊婚无水新黄缩土和局部攀渗水老黄士土隧道。蓄中隔壁法除（良C劳D径法）章⒈芦单、双哀线谊Ⅴ案、惕Ⅵ乖级围岩、刺浅埋隧道瞒、三线隧雁道。需⒉留围岩软弱故破碎呈松赵散状堆积桑体，地下纷水发育。孩大管棚超抱前预支护紫，人工配切合机械开奇挖，严禁扁爆破开挖吹，循环进懂尺市5置0贡～固70c担m派。分部台雅阶不得超余过陆300c绳m靠，仰拱距顾下不导彩5慧～框8吗m灵，仰拱一掌次施工长衬度芳2还～惑3m共交叉中隔看壁法亏（贞CR龙D躺法）盈⒈卡双线、三准线隧艺道刷Ⅴ婚、链Ⅵ看级围岩、隐浅埋隧道照。条⒉夸砂层、淤嫁泥地下水毁极其发育反，围岩自驻稳能力极鸦差。2.3掌子面突发事件应对措施掌子面突发涌水突泥时，以最快的速度将人员设备撤离到安全位置，在远处观察突水突泥发展势态，待突水突泥基本稳定后，从后向前开始抽水或清理淤泥，抽水或清淤接近掌子面时对掌子面进行填堵封闭，填堵封闭完毕后选择超前支护和开挖方法。3预防开挖成形段洞身塌方的技术措施初期支护开裂有微型和巨型之分。微型裂缝是指初期支护局部开裂，开裂面积较小,裂缝浅而窄，裂缝没有固定规律呈网状交织，围岩量测表明收裂变形趋势没有大的变化，裂缝发展不快，这是局部掉块小塌方的征兆。巨型裂缝是指初期支护在短时间内突然开裂，裂缝长度较长（横向贯通，纵向超过10米），裂缝深而宽，裂缝发展迅速，围岩量测表明收裂变形曲线突然变陡，或变为反向曲线，甚至伴随围岩断裂时发出的爆裂声，有钢架时钢架会发生扭曲或堆曲变形，这是大塌方的征兆。预防洞身塌方的技术关键在于加固体系的选择。死3.1障微型开裂睁处理措施穗微型开裂各尽管是局直部掉块小北塌方的征标兆，也不栋会立即发娃生塌方，童但在施工欺中必须引蔑起足够的近重视，如价果处理不据及时或处壤理不当很皆可能在短洲时内发生各掉块坍塌候，继而引雄发大塌方台。对于微霉型裂缝可串以采取以会下方法进何行处理。您喷射混凝忍土封闭开压裂面，喷劈射混凝土敬厚度不得免小葱于骄3c铃m务，封闭后缘对其进行赌观测，如潮果不再开基裂就说明洲已经稳定勉，就无需距再去处理兽。如果封大闭后在短全时间内再何次开裂，摸则说明开果裂变形在畜不断发展挂，必须采婆取更强的晒加固措施跟。烂对于裂缝妄不断发展币、素喷混亭凝土封闭卡无效的开伯裂面可以警采取小导算管注浆挂允网喷射混草凝土处理男。遭①拖在开裂面倦上钻孔施算做注浆小杂导管，小树导管采员取梨80×8筝0c熊m笛梅花形布夕置，小导在管长度不公得小狠于鸦4.5m潜,披小导管覆外盖范围要姑超过开裂班面短边长杏度却的涉1/3钢,概最小不得牢小役于形1.0阀m乓。当围岩姿破碎难成商孔时可用透自进式锚妄杆代替。存②女小导管打梨入围岩后龙铺挂钢筋守网，钢筋膨网采渣用姐Φ萍1滑0跌钢筋加工婶成搬15×1弓5c碍m绵的钢筋网秃片，钢筋皮网片全部何与小导管腊焊接牢固翻。给③菊将小导管曾用子Φ秋1啄6扯钢筋纵横黑连接，形欲成大钢筋响网。冻④切用水泥水粉玻璃双液眯浆通过小铜导管对岩批体进行注愉浆，注浆啊压力不要埋过大，裂青缝流浆后福停止注浆牙。滤⑤胡注浆后采犯用独C2棍5际喷射混凝嫌土进行封摄闭，厚度懒不得小咱于宗8c沙m老，将钢筋必网片和大歌钢筋全部吼覆盖。缓3.2邻巨型开裂垦处理措施蚊巨型开裂扩裂缝发展累迅速，在患短时间内到可能导致晃大规模塌麦方，如果桥不能立即穴采取果断舅的有效处显理措施，纪很可能将主设备人员侍堵在洞内个，甚至被岸塌坍体埋赠没，造成邪重大人员严伤亡、设搬备毁坏的欣安全事故膀。对于巨趋型裂缝可阶以采取如仿下措施进羊行处理：看首先将洞巾内设备和卖人员撤到池安全地段线，防止塌渐方时将人刘员和设备岁堵到洞内火或被塌坍皮体埋没。缎停止洞内遇一切爆破春作业，防伙止爆破冲玩击波加快念裂缝的发逃展速度，予使塌方提洁前到来。卫在离开开门裂和段铜1桶～威2册m玩开始立套缎拱加固初捡期支护。震套拱采庭用落I1就8撒以上工字新钢按初期蒸支护轮廓贫加工，依其据隧道断逮面和开裂抖变形程度壁可以采用葡更大型号恋工字钢，竹工字钢架提立好后沿拦钢架两侧语紧贴钢架今施做径向锯锚杆，锚至杆长度不绒得小疮于仓3.5m奉,司环向间蝇距看1.0m醋,华要求锚杆侮注浆密档实厕,蚀锚杆可以雨采用普通备砂浆锚杆沿或自进式签中空锚光杆决,雅锚杆全部晃与钢架焊软接牢固。棍锚固完毕那后钢架与若围岩之间扩仍有间隙灾，可用木观楔将空隙烟楔紧，让息钢架均匀致受力，充塑分发挥钢设架的支撑仗作用。按初上述方法撇逐步向前兴推铲进付,轧钢架间距酒一般不要藏超验过举80cm宜,奉如果粱初期支护管中有钢易架视,鞋套拱最好此立在初期熊支护钢架卡之苏间摆,艰拱架与拱丽架全部厅用如Φ魔2尘2漂钢筋连富接长,露连接筋间涌距不得超房过岔100c惧m蛮。套拱后湾仍能确保灶二次衬砌扩厚度达碰到道30c纤m走，可喷射组混凝土将畅拱架全部拘覆盖，二牢次衬砌时奋拱架不再速拆除。如砍果套拱后高二次衬砌塑厚度达不缘到逃30c泰m宵，可用喷弓射混凝土说将拱架与侦初期支护奸间的缝隙疯喷填密实傅即可，在锦二次衬砌祸时将拱架絮逐个拆除谊，将拆除芽的钢架再均逐个放入堂二次衬砌口防水板里怕侧，拆一惹个放一个寒，拱架顶管紧防水板竟但不要挤询破防水板仪，以加强别该段衬砌哲，一次拆损除拱架和阶衬砌长度宾不要超谎过衔6暑m隙。如果套披拱后依然旁不能阻止钩变形开裂茫继续发展温，可以给串套拱增加劝横撑或门僻形框架支晴撑。洞身匪套拱加固徒见妖图堆3-裹1慈。裂4彻团工程实例实例一埋200埋3导年明7旦月牙1味5却日兰临高阳速公路新春七道梁隧模道上行线蜡进口施工固至谱K19+豆64乎7落，掌子面神围岩节理悉裂隙发咏育偶,芝局部有裂抢隙水渗出集。爆破、邻出碴完毕能后，挖掘竞机进行排良险作业，帐发现掌子汪面破碎体享愈排愈多额，渗水量拾也愈来愈最大，此时捞不得不停梅止排险作刚业，转为单锚喷封闭暖作业，几廉分钟后，并掌子面突佛发小坍塌蛾，紧接着剃是糊状流缎泥，再接事着就是涌史水，涌水权量大约翁在尚60m飘3钢/寒h旷，由于当辛时涌水量毕较大喷射坐砼来不及妻凝固就被婶冲走，而震坍塌范围舞仍在不断恼扩大，向看地表、掌轧子面及洞熟口三个方款向延伸，身同挡时丙K19+概62按0减～少+64珠0贼段初期支于护变形加妥剧，钢拱贴架发生严血重扭曲变历形，喷射脂砼呈不规匪则碎裂性渣开裂。形淋势极其危呢机，极有咏发生大塌庸方的可能略。在当时辰采取了以效下处理措结施和施工党步骤，得页以安全顺叠利通过该栏危险段。禾第一步：墨执行本方文音2.春3航要求，首柿先尺将人员设臭备撤离到披了安全位兆置，在远禽处对突水袄突泥发展惧态势进行纺观察，突屯水突泥基左本稳定后泪，从后向钞前抽水并林清理部分主淤泥，接袖近掌子面斥时对掌子输面进行了蜓填堵封闭贴。布第二部：挨执行本存文傅3.疗2丹要求，对趣K19+奴62夹0康～惯+64禁0浇段初期支堵护进行套挖拱加巩固愁,瑞套拱钢架橡采南用溪I1镰8召型钢钢架荡。由于套携拱后仍能绕确保二次杏衬砌厚度怒达粉到健30c截m致，采取了乘喷射混凝漫土封闭钢太架。毛第三步：这执行本闭文缺2.测2咳要求选择冰大管棚超谦前预支护惜，执行本泄文轰2.资1渡要求选择兆开挖方谊法咳,肌按当时的柔开挖断面未和围岩情胞况盟,玩选择了上位狐导预留纺核心土三那台阶开挖袖法。循环注进尺控制件在程50c跨m府。实例二脂200志2闯年信1魄1财月拆1犹6汽日励兰临高速祥公路新七抱道梁隧道屋上行线进距口负施工荒到蚀K18+讽77晒0井，鱼19:剧3笔0渴掌子面突雕然发生类泳似岩爆的槽炸响，岩颜块从掌子她面不时崩列塌。同时磨在不到半服小时征内萍K18+凝72矿0原～火K18+吓76融0姻段饮40激m过长初期支桃护拱顶形有成两道纵稳向贯通裂壁缝，裂缝颜宽度最大共处达燥到脚5c熄m译，从裂缝烤处不断掉铅下小石块蚕，同时围斯岩断裂错姻断布炸响频繁劫，这是大跟塌方的先诵兆邻,牧形势危急岗。相在当时果昨断地采取萝了以下处毕理措施和恭施工步骤律，得以安酸全顺利通济过该危险押段。测第一签步纵:蚀执行本惕文舌3.2.弯1互要求，将露洞内设备稳和人员撤搏到安全地婆段，停止诵洞内一切酸爆破作业暴。火第二步：仅执行本稼文赠3.2.置2殖要胀求镜,斜从榜K18+爷71日3通开始立套负拱对洞身类进行加宵固指,匀一直加固闪到掌子面贯。套拱钢币架采狗用涝I1界8哗型钢钢架救。由于套畜拱后二次魄衬砌厚度骗达不粒到停30c火m劣，只用喷狂射混凝土众将拱架与划初期支护恼间的缝隙醋进行了喷侦填。林第三步：昆组织施工嚷人员全力才以付加紧口仰拱施工蛮，减小断酬面空间，稀使套拱闭明合成环。蜂第四步：胆开裂段加拥固完毕后组，经围岩巷量测表明妥洞身开裂托变形稳定冬后开始掌桑子面施工少。封第五步：扭加紧二次丽衬砌施工躬，将将拱教架逐个