浅析不良节理发育地段小范围塌方处理方法

摘要：金温扩能改造工程Ⅱ标梅店隧道进口位于缙云县七里乡黄明村，为低山丘陵区，地形起伏不平，坡度约30o~40o。隧址区主要地层为侏罗系上统磨石山群西头山组J3x流纹质含角砾晶屑玻屑熔结凝灰岩，表层覆盖第四系坡残积层粉质粘土。当开挖至DK71+308处，埋深为185米，原设计围岩为Ⅱ级围岩，但由于围岩出现不良节理发育，基岩裂隙水较多，岩体硬度较低，自稳能力差，至 DK71+308初支完成以后，DK71+297～DK71+307拱顶出现塌方，坍塌总量约175m3(纵向*环向*深度=10*7*2.5)。塌方堆积体为大量青灰色压碎岩。因现场处理及时，未造成人员和机械损伤。

关键字：节理基岩裂隙岩体塌方

中图分类号： U455 文献标识码： A

一、分析原因：（1）内因：DK71+280～DK71+370段围岩节理裂隙较发育，岩层软硬相间，构成挤压强烈，岩体呈现稍破碎结构，岩体在开挖后自稳能力较差，围岩在重力及围岩间应力作用下产生塌方现象。

（2）外因：随着隧道的开挖，在隧道一侧形成了临空面，原来闭合的裂隙张开（所谓构造中的释压节理）。而前方爆破开挖振动进一步促进节理构造面的张开程度。随着时间逐步加长，由于临空面和爆破振动扩展的裂缝进一步加剧，导致DK71+297～DK71+307隧道左拱腰至拱顶岩体沿着节理构造面塌落。该段岩体塌落后隧道成拱作用失效，在第一次塌方体的牵引下沿着周边发育的节理构造面岩体塌方逐步扩大，直至形成目前的塌腔形状。

二、采取的措施：

1、为防止坍塌进一步蔓延，应对未变形初支部分进行加强锁定。DK71+290～DK71+295.6拱部加装长4.5m的Ф22全螺纹砂浆锚杆，并使用锚固剂封口。加设Ф8钢筋网片，网格间距25*25cm。DK71+295.6～DK71+298加装5榀I20a工字钢架，间距0.6m/榀临时加固。当钢架不侵入二衬限界时，就用混凝土喷射密实。当钢架侵入二衬限界时，若整榀拱架全部侵入，则需要打自进式锚杆稳固基岩面。自进式锚杆采用长度8m,直径Ф25，间距1*1m梅花型布置。在自进式锚杆打设完毕后拆除钢架。拆除钢架应逐榀拆除，禁止多榀同时拆除。若钢架部分侵入二衬限界时，应用乙炔切割除去侵限部分。

（施工人员切除侵限拱架）

2、DK71+297.1～DK71+307塌方段施作初支时，必须一榀一个循环的施作，即先立一榀拱架 锁脚锚杆 打锚杆、挂网片 喷射砼施工。必须保证前一榀拱架全环支护完成后再施作下一榀拱架。经过断面测量后，发现局部欠挖较严重的部位，使用风镐处理，避免侵入二衬。初期支护采用I20a工字钢，间距0.5m/榀，锁脚锚杆设置为 Ф22砂浆锚杆，长4.5m，纵向连接采用Ф22“八”字型连接筋，间距1.0m，并按照间距2.5m布置水平纵向Ф22连接钢筋。拱顶坍塌处采用8mΦ25自进式锚杆，间距1*1m，梅花型布置，加固后分多次进行喷射混凝土回填，每次回填厚度不超过50cm，直至喷填完毕。

每次喷射混凝土时，应以上个循环的喷射面为基础，从大里程往小里程回喷，喷射以形成30o~45o倾角为宜。为防止空腔喷射混凝土回填不密实，喷射完毕后，预留回填注浆孔，设置3道Ф50镀锌钢管 (左右两道管口至拱顶以下1m处，中间第三道管口至塌腔顶部以下30cm处)。具体视塌方范围大小而定回填注浆管的数量及位置。

（断面仪精确测量塌方处断面）

（预留注浆孔注浆）

3、施做衬砌

不良节理发育段的二次衬砌应采用Ⅴb复合式衬砌，即采用C35钢筋混凝土，二衬厚度45cm。钢筋参照Ⅴb复合式衬砌二衬钢筋布置形式，即环向主筋采用双层Φ22螺纹钢，间距0.2m，纵向钢筋采用Φ12螺纹钢，间距0.25m，环向主筋之间设置Φ8联系筋，间距0.25m。

4、监控量测：

梅店隧道DK71+280~DK71+320施工过程中加强监控量测，并且按照现场实际情况进行加密。特别是DK71+295～DK71+310里程段的监控量测点位布置断面设置为5m间距。在施工过程中，监控量测按照每4小时一次测量，包括拱顶沉降和水平净空收敛，真实记录从塌方前至塌方后处理结束过程中的数据变化值及累计沉降值。当发现数据突变时，及时向上级领导汇报，以免造成二次事故的发生。

a、量测频率及变形管理等级

量测频率：洞内观测分为开挖工作面观测和初期支护状态观测两部分。

开挖观测应在每次开挖后进行，地质情况基本稳定无变化时，可每天进行一次。对初期支护的观测也应每天至少进行一次。

开挖观测应在每次开挖净空水平收敛和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。量测频率见下表。

拱顶下沉及周边收敛量测频率表

B表示隧道开挖宽度。

变形管理等级：监测人员根据工程的实际情况，制定出变形等级管理标准指导施工，变形等级可参考下表。

变形管理等级表

表中：U n-最大位移值，

U 0-实测位移值

U n的确定：U n的确定考虑围岩类别、隧道埋置深度等因素并结合现场条件选择。

选择好管理等级标准和允许变位值后，可根据《监测信息管理流程图》进行信息管理。

b、量测数据的处理与反馈

及时对现场量测数据绘制时态曲线和空间关系曲线。

当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理、回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律

当位移-时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时增加量测频率、密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。

隧道周边任意点的相对位移值或回归分析推算的总相对位移值均小于允许相对位移表所列数值。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或喷层表面出现明显裂缝时，立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。

二次衬砌施做在满足下列要求时进行：各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；已产生的各项位移已达到预计总位移量的80%～90%；周边位移速率小于0.1～0.2mm/D，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/D。

c、量测注意事项：

根据地质条件、量测目的、施工进程，由技术主管编制量测计划，组织专门监测队伍，由具体工程技术人员负责实施。

量测点埋设宜尽量靠近开挖工作面，要求不超过2米，应能保证爆破24小时内及下一次爆破之前测读初读数。

应准确及时做好各项量测原始记录，及时提供给设计人员，不得随意涂改。

要采取措施保护好在施工中各项量测元件工具及仪器。

施工与设计人员必须紧密配合，协调一致，及时研究和解决实施过程中出现的问题，确保施工安全。

三、隧道安全指导方针

坚持“安全第一，预防为主”的方针，建立健全安全管理组织机构，完善安全生产保证体系，杜绝安全特别重大、重大、大事故，杜绝死亡事故，防止一般事故的发生。消灭一切责任事故，确保人民生命财产不受损害。创建安全生产标准工地。

参考文献：

1、金华至温州铁路扩能改造工程施工图《梅店隧道设计图》。

2、中铁二十四局集团有限公司与业主签订的施工合同协议书。

3、铁道第四勘察设计院提供的施工设计图纸、设计文件、设计资料。

4、国家和铁道部现行施工技术规范、规程及标准。

5、《中华人民共和国安全生产法》、《建设工程安全管理条例》及金温铁路施工安全管理的有关规章制度规定。

6、《建设工程安全生产管理条例》（中华人民共和国国务院令第393号）。

7、《铁路建设工程安全生产管理办法》[铁建设[2006]179号]。

8、《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》铁建设【2010】120号文。