浅谈隧道塌方处理方法

摘要:随着我国铁路建设事业的蓬勃发展,隧道建设的规模也越来越大,隧道施工过程中安全性问题也更加突出。本文针对隧道塌方的产生原因和处理方法进行了探讨。

关键词:隧道;塌方;处理方法

在隧道施工工程中,控制总体施工进度的关键工序就是掘进施工,同时它也是控制隧道施工质量的关键因素。隧道掘进施工中,由于地质水文条件不良或施工方法不当,经常出现各种形式的坍方现象,致使施工成本大幅上升,施工人员生命受到严重威胁,企业财产受到巨大损失。

1.塌方产生的原因

1.1地质因素

(1)隧道穿过断层及其破碎带,一经开挖,潜在应力释放,承压快、围岩失稳而塌方。

(2)当通过各种堆积体时,由于结构松散,颗粒间无胶结或胶结差开挖后很容易引起塌方。

(3)在挤压破碎带,岩脉穿插带、节理密集带等碎裂结构地层中,岩块间互相挤压钳制,一经开挖则失稳,常见围岩掉块、坍落。在软弱结构面发育的情况下,或泥质充填物过多,都易产生较大塌方。

(4)地壳在构造运动的作用下,薄层岩体形成小褶曲,错动发育地段,隧道施工从此处通过,经常发生塌方。

1.2施工方法和措施不当

(1)地质勘察不准,而施工人员经验又不丰富,在不良地段没有做好钻探工作,施工不认真引起塌方。

(2)施工方法选择不当或工序间安排不合理,各工序拉得较长,一旦暴露时间过久,引起围岩松动、风化、招致塌方的发生。

(3)喷锚不及时或喷射混凝土质量、厚度不符合要求,锚杆没有达到设计要求的数量及间距。锚杆的拉拔力不满足设计要求。

(4)采用钢支撑时,支撑架设质量欠佳,支撑与围岩不密贴,两者间的空隙填塞不密实或联接不牢固,不能满足围岩压力所需要求。

(5)爆破作业不当,用药量过多。

(6)处理危岩措施不当,引起危岩坠落,牵动岩层坍塌。

从这些隧道塌方产生的原因可以看出,地质因素是坍塌产生的决定因素,加强施工地质工作是避免和防止塌方事故的根本手段,加强地质预报、不断总结经验,就可以避免一些塌方的产生。

2.塌方的处理方法

2.1喷锚法

在拱顶岩层结构易分化脱离、开挖面又较光滑的洞段采用喷锚法,为了简化支撑过程,节约材料和劳动力,加快隧洞的衬砌速度,采用喷锚法,即在拱顶岩层面上打锚眼,安锚筋,用6mm单层双向筋(网格为15×15cm)挂网,喷枪操作法:即控制喷射距离在1米左右,喷射角度在90度最佳,喷射稠度控制0.4～0.5的水灰比,喷射拱顶时加速凝剂底层厚应在5cm左右,面层应在5cm左右,喷射总厚度10cm左右,在施工过程中,保持间隙时间,待凝固后,再次喷射厚度,最后一次喷浆使整个拱顶岩层有平整光滑感。隧洞两边岩为了减少冲刷和水流糙率,用钢筋混凝土衬砌边墙。对拱顶开挖面较光滑的易分化脱离的洞段采用喷锚法,这种方案很适应。

2.2支护法

对已塌方段的边墙,先排险清渣,再在隧洞边墙的外口塌方段,用浆砌毛石档墙支护来抵抗塌方的侧压力。然后按设计位置及设计几何尺寸浇筑混凝土边墙,这就形成了二次支护,并且由档墙和边墙来共同支撑荷载,很稳定的抵抗着围岩的再次塌方。

2.3对顶支撑法

在针对顶拱塌方严重段,采用对顶框架支撑法,即在两块10余吨重的大孤石下,首先在原隧洞断面上开挖0.3m宽的垂直小边槽,深度开挖到设计的边墙衬砌位置,高度沿垂直方向至顶,边槽开挖好后,把型材做底脚用混凝土固定好,作为边立柱,独立顶在大孤石下口,因为施工难度大,只能沿流向一个槽一个槽的用人工凿挖,一边挖槽一边出渣,每清除渣1.0m左右时就开挖一个对称边槽,建一品立柱,到两品后,可以在隧洞顶拱以上采用纵横拉杆连接,中间(顶拱以上)对着边立柱位置在横拉杆上做两根垂直支撑,再加固转移受力(支撑)的斜拉杆,就初步形成了一个对顶支撑框架,很稳固的支撑着顶拱上两个危险的大孤石;然后开始进行边墙扩挖,待边墙扩挖好后,再焊接边墙内(流向)的横拉杆,形成了对顶框架支撑法,有效的控制了塌方的危险范围,在这种特殊情况下使用,取得了良好的效果。

在顶拱塌方量不大次数平凡的段落,隧洞两边岩层结构较好的洞段,采用φ48mm钢管来棚架,即在设计的起拱线以上用风钻凿一斜洞(20cm左右),用钢管栽到洞内另一头分别支撑到斜对顶、中顶,然后把各斜拉杆、顶杆、节点、水平拉杆用焊接方式分别连接好,这样就构成了棚架法,它很稳固的支撑着顶拱,有效的控制了塌方的危险范围和不再扩大,这种方案支撑速度快,省劳力,节约材料,费用低。

2.4灌浆法

隧洞衬砌达到一定强度后,进行灌浆。先用回填灌浆来填塞满衬砌与岩石的空隙,再用固结灌浆来固结隧洞周围的岩石。首先在拱顶预留管,待衬砌钢筋混凝土拱顶凝固后进行灌浆,当通气管开始漏浆时,就说明在拱顶压入的混凝土已达到预计数量,拱顶已灌浆回填满。

建设者的经验教训总结出:对裂隙扩张造成的小塌方,宜采用喷锚法、挑梁法、替换支撑法等进行处理。对塌方体窄长的小塌方,可采用对顶支撑法、挑梁法等处理。对中塌方宜用喷锚法、插筋排架法、支互法、钢管棚架法等处理。对大塌方可采用灌浆法,环形导洞法,混凝土纵梁法等处理。地下水活动强烈时,宜先治水后治塌。

3.总结

目前,隧道塌方事件已经引起了越来越多的人士的重视,通过实践证明,施工中有些塌方是可以预防的,隧道施工人员如果了解和掌握了塌方的原因,塌方前的征兆,提前采取果断措施,就会避免有些塌方的产生。

总之,减少塌方事件的发生,从而减少施工成本,减少施工人员的伤亡,同时还可以减少企业财产的损失。

参考文献:

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