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文档简介

1 工程概况花椒坡隧道位于青藏高原东南缘,横断山脉中段,属高原剥蚀构造中高山深谷地貌。隧址区地面高程为2 550~3 630 m,相对高差为1 100 m,斜坡陡峻,玄武岩、灰岩多形成陡崖,相对高差较大。区内植被发育,坡面多为松林灌木,隧道进口端有老214国道通往线路附近,交通较便利,而出口便道较少,交通不便。隧址区不良地质有岩溶、顺层偏压、断层破碎带、局部瓦斯等有害气体富集;隧址区发育冷都正断层、花椒坡断层、花椒坡平移断层、冲江河逆断层,主要受冲江河逆断层影响。该隧道为I级风险隧道,也是控制性工程。设计预计正常涌水量Q=23 450 m³/d,雨季最大涌水量Qmax=406 00 m³/d。2 溜塌特点和原因2.1 溜塌特点对于炭质板岩隧道施工中,监控量测数据要求具有真实性、及时性、准确性。在隧道初期支护溜塌之前,监控量测数据持续发生变化,日变形速率骤然变大,花椒坡隧道出口溜塌之前D1K 83+940日变形速率达到225 mm/d。溜塌之前监控量测数据的变形速率最能反映施工现场变形大小,同时加强炭质板岩监控量测数据的测量,为施工现场判定初期支护稳定性提供可靠性。掌子面溜塌之前以黑色的炭质板岩为主,围岩开始变软弱,岩层扭曲松散破碎,褶皱突出,并且含有石英脉,开挖后呈粉末状,遇水软化成泥,围岩自稳能力差,掌子面突然开始渗水和出现股状水。初期支护溜塌现状,喷射混凝土出现局部掉块剥落,纵向、环向裂缝和树状沟裂缝; 22HRB 400纵向连接筋出现脱焊和崩裂;拱架出现变形扭曲,拱脚出现局部移位,连接板出现脱焊和炸裂,螺栓断裂;因整体受力影响,初期支护出现嗡嗡的异响声。2.2 溜塌原因分析花椒坡隧道洞内揭示岩性为板岩夹叶页岩、炭质板岩、炭质灰岩,为薄层状,层面光滑,结合差,节理裂隙极发育,围岩整体破碎,完整性差,正面不能自稳,开挖时易发生溜塌、涌水、涌泥。花椒坡隧道地质构造和结构形式较复杂,施工过程中通过多个断层、褶皱地段,出现溜塌的概率较大。设计支护参数跟现场隧道施工炭质板岩受原生结构面、构造结构面、次生结构面地质成因的作用和炭质板岩受张性结构面、剪性结构面、压性结构面力学成因的作用不符,导致初期支护变形较大,出现溜塌现象。洞口段埋深较浅,洞内溜塌处洞顶埋深约7.5 m,洞内二次衬砌施工滞后时间太长,初期支护变形侵限,拱部换拱时围岩扰动过大,拱顶溜塌造成洞内围岩卸荷松弛、松散、无自稳能力,从而引起地表塌陷。洞口地表锚杆框架内锚网喷未喷射密实,浅埋段水系发达,且为雨季,降水较大,地表水渗入风化岩层后地表土松弛,使上部岩层自稳能力下降,增大土体对拱顶的压力,且地表土体进一步固结沉降,导致地表塌陷。施工过程中初期支护的拱架、锚杆和纵向连接筋施作不规范。对于变形隧道,加固措施相对滞后,都存在被动加固,导致加固不及时,易出现溜塌和换拱现象。初期支护封闭成环时间较慢。3 支护参数和溜塌处理措施3.1 设计与变更设计支护参数花椒坡隧道变形工点前期在使用I18b、I20b或I22b钢架施工过程中,由于围岩松散破碎、断层影响、偏压严重、围岩富水,岩体遇水软化崩解,开挖过程中拱顶及边墙发生滑层、溜塌、初期支护侵陷及塌方现象,初期支护施作完成后变形收敛速率频繁出现红色预警,最变形收敛速率504.2 mm/d,为控制变形项目通过增设套拱、边墙打设径向注浆钢管注浆、加大预留变形量、连接板优化加强、加快仰拱初期支护闭合成环时间和工序循环等措施进行控制变形,但塌方现象还是偶尔存在,需要从设计措施、施工措施上找到解决溜塌的方法和出现溜塌时能够有效应对的措施,以便于出现溜塌时为施工人员提供可靠的技术指导。(1)原设计支护参数。花椒坡隧道出口D1K 83+850~D1K 83+830段地层岩性为板岩夹炭质板岩、灰岩,节理裂隙较发育,完整性较差,围岩级别为Ⅳ级,设计采用车站C段Ⅳ级防灾救援复合式衬砌,按“丽香施隧–11”图施作;拱墙设置四肢格栅钢架加强支护,钢架间距1.0 m/榀,拱部设置 42小导管超前支护,纵向间距2 m,环向间距0.4 m,每根长3.5 m,b2=680 cm时每环41根、b2=640 cm时每环40根。拱部系统锚杆采用直径为25 mm组合中空锚杆,每根长3.5 m,间距1.2 m×1.2 m(环向×纵向),b2=680 cm时每延米14根、b2=640 cm时每延米13根;边墙系统锚杆采用直径为22mm砂浆锚杆,每根长3.5 m,间距1.2 m×1.2 m(环向×纵向),每延米7根。采用台阶法施工。(2)变更设计支护参数:D1K 83+850~D1K 83+830段由原设计C段Ⅳ级防灾救援复合式衬砌变更为车站C段Ⅴ级防灾救援抗震设防复合式衬砌,按“丽香施隧变Ⅱ–11–6”图施作。全环设置I25b型钢架加强支护,钢架间距0.6 m/榀;拱部设置直径为42 mm小导管超前支护,纵向间距1.8 m,每根长3.5 m,环向间距0.4 m,每环41根。采用CRD法施工,中隔壁和临时仰拱均调整为I25 b型钢架,钢架间距0.6 m/榀。3.2 溜塌处理措施3.2.1 回填反压掌子面出现溜塌现象时,首先暂停掌子面施工,撤出人员和机械设备,派专职安全员值班,观察溜塌部位,同时加强监控量测频次,及时掌握掌子面和初期支护变形情况,等掌子面稳定后,反压回填采用易压实的渣土或洞内相同的围岩压实,同时注意施工过程中,初期支护和掌子面变形状态,确保人和物的安全状态。对洞内溜塌段进行反压回填,反压至塌腔后方3~5 m,形成1∶1.5坡面,反压体表面使用挖掘机拍压实。3.2.2 封闭溜塌体厚度15 cm反压回填后,观察溜塌体部位是否出现异响和监控量测数据是否稳定,当溜塌部位稳定后,开始使用机械设备修整喷射混凝土平台和修整溜塌体部位为台阶,台阶高度为1.5 m,纵向长度为1.0 m,台阶分层根据隧道断面高度计算,一般为2~4个台阶。封闭溜塌体参数采取C 25喷射混凝土,厚度15 cm,溜塌体全部位置。溜塌体喷射混凝土施工工艺流程:施工准备→受喷面处理→机具就位、试机→喷射混凝土作业。在有水地段进行喷射混凝土作业时,应采取以下措施:先对渗漏水进行处理,当渗漏水范围大时,可设树枝状排水导管后再进行喷射;当渗漏水严重时,可设泄水孔,边排水边喷射;喷射时应先从远离渗漏出水处开始,逐渐向渗漏处逼近,将散水集中,安设导管,引出水,再向导管逼近喷射;改变混凝土配合比,增加水泥用量,先喷干混合料,待其与渗水混合后,再逐渐加水喷射。3.2.3 采用直径为76 mm中管棚注浆溜塌体往掌子面方向拱部设置1环直径为76 mm超前中管棚,每根长度为9~30 m。根据溜塌体大小和范围,确定中管棚的长度。中管棚技术参数设置范围为拱部133°38'范围,环向间距40 cm,环向布置45根,每根长9~30 m;管棚规格直径为76 mm无缝钢管,壁厚8mm;外插角1°~3°(不包括线路纵坡)。管棚上钻注浆孔,孔径10~16 mm,孔间距15~20 cm,呈梅花形布置,尾部留不小于150cm的不钻孔止浆段。注浆材料为M20水泥浆,水泥浆液水灰比0.5∶1。中管棚施工工艺流程:施工准备→钻孔→顶进钢管棚→清孔→放置钢筋笼→注浆管路检查→注浆→进入下一道工序。注浆前先将钢管口外径与导向管之间空隙用水泥砂浆密封,钢管上焊接1个注浆管和1个排气管,注浆时使钢管与孔壁环形空隙内的空气容易从此排气孔冒出。往管口注浆时直至浆液由通气孔冒出为止,注浆可采用多孔同时注浆,或先灌注单号

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