青藏铁路西格二线尕布沟隧道进口塌方处理施工技术

青藏铁路西格二线尕布沟隧道进口塌方处理施工技术（通用2篇）

篇1：青藏铁路西格二线尕布沟隧道进口塌方处理施工技术

青藏铁路西格二线尕布沟隧道进口塌方处理施工技术

详细介绍了青藏铁路西格二线尕布沟隧道进口塌方处理方案和施工技术.对塌方体后方围岩和初期支护采取回填碴石、径向锚管注浆或加密拱架、增设锁脚锚管等方法进行加固;对塌方先封闭掌子面及堆碴顶面,尔后采用大管棚与小导管相结合的超前预支护,最后用分部开挖法掘进,尽早进行二衬并对塌腔充填密实.经过上述措施处理,顺利地通过了塌方地段,其经验可供类似工程参考.

作 者：贾常志 Jia Changzhi 作者单位：刊 名：国防交通工程与技术英文刊名：TRAFFIC ENGINEERING AND TECHNOLOGY FOR NATIONAL DEFENCE年，卷(期)：20097(3)分类号：U457关键词：铁路隧道 塌方 处理 注浆 支护 塌腔 封填

篇2：青藏铁路西格二线尕布沟隧道进口塌方处理施工技术

尕布沟隧道是青藏铁路西宁至格尔木增建第二线工程XGZHQ2标段上的一座双线隧道, 进口位于湟源县尕布沟, 出口位于湟源县老虎沟, 起止里程为DK23+640-DK26+356, 全长2716.0m, 进口段2336m位于直线上, 其余位于R=6000m的曲线上, 线路纵坡坡率为14.0‰的上坡。线路经过处山体起伏较大, 在尕布沟至老虎沟之间山体走向与湟水河河道大致平行, 隧道埋深最大约240m。隧道主要穿越震旦系的片岩及花岗岩, 岩石受到地质风化作用和地质构造的影响, 岩体破碎, 岩层软硬不均, 自稳性差, 局部固结程度较低的岩石在开挖过程中极易坍塌, 节理多以顺层剪切性质为主, 节理密集发育段易发生崩塌、掉块、侧壁失稳等不良地质灾害, 危及隧道施工安全。

截至2008年12月1日, 尕布沟隧道进口仰拱施工523.0m (里程DK23+640-DK24+163) , 二衬施工490.0m (里程DK23+640-DK24+130) 。DK24+150-19段原设计为Ⅲ级围岩, 现DK24+150-17段变更为Ⅳ级围岩, 格栅钢架, 间距1榀1.2m, DK24+180-190段变更为Ⅴ级围岩, Ⅰ20b钢架, 间距3榀/2m。DK24+170-180段维持原设计。DK24+130-142段防水板、钢筋单层已完成。

二、塌方情况

2008年12月2日凌晨, 在进行下台阶左侧DK24+166.6-DK24+169格栅拱架喷射混凝土作业时, 发生DK24+163-180段突然从小里程往大里程方向的坍塌, 2008年12月2日15点左右DK24+150-163段又出现塌方。现塌体范围为DK24+150-184, 拱顶以下碴石充满, 塌腔净高17.0m左右, 拱顶以上碴石厚度1.6m左右。同时, 坍塌段DK24+150后方12m范围拱顶出现裂缝, DK24+150-146拱顶侵限, DK24+142-139左边墙侵限, O2基线处3榀拱架接头向内鼓出且歪斜。坍塌段前方DK24+184-230段 (46m) 为塌方影响段, 围岩扰动大。塌方情况如图1所示。

根据现场分析, 造成本次隧道塌方的主要原因是地质实际情况与勘探设计的差别大, 原设计围岩为Ⅲ级, 实际是Ⅴ级围岩。

三、塌方处理方案

(一) 塌方处理需解决的问题

1、塌方体后方已做支护开裂和侵限的处理

坍塌段DK24+150后方8m范围拱顶出现裂缝, DK24+150-146 (4m) 拱顶侵限, DK24+142-24+139 (3m) 左边墙侵限。

2、塌方体处理

坍塌体范围长约30m, 处理时间长塌腔范围存在继续掉块、坍塌现象, 安全隐患大。

(二) 塌方处理方案

1、加固塌体后方支护结构

为保证坍塌范围不再向后方延伸, 保证施工人员安全, 首先对坍塌体DK24+150后方长20m范围的初期支护进行摸查和加固。从已浇筑二次衬砌部位开始 (DK23+130) , 拆除钢筋、防水板, 每次拆除2m范围, 初期支护无裂缝、无侵限部位不做处理。有裂缝、有侵限部位按下面方法进行加固。

(1) 加固围岩DK24+130-142段 (有防水板段) 全断面打φ42径向锚管, 锚管长度5m, 间距1m×1m, 有裂缝及侵限变形部位, 锚管加密, 加密范围为在其周边扩展3.0m, 锚管间距0.5m×0.5m;注1:1水泥单液浆加固岩体, 注浆压力2.5MPa以上。DK24+142-150段 (防水板至塌体外缘段) 危险性大, 全断面斜向 (朝前) 45°打φ42放射向锚管, 锚管长度5m, 间距1m×1m, 有裂缝及侵限变形部位, 锚管加密, 加密范围为在其周边扩展3.0m锚管间距0.5m×0.5m;注1:1水泥单液浆加固岩体, 注浆压力2.5MPa以上。

(2) 增设锁脚锚管:在已完成初期支护O2基线以下, 增设φ42mm锁脚锚管, 锚管长度5m, 每榀12根 (拱架两侧各6根) , 并与拱架焊接牢固, 并注1:1水泥单液浆对围岩进行加固。锚管前部钻注浆孔, 孔径6-8mm, 孔间距15cm, 呈梅花型布置, 尾部100cm不钻孔做为止浆段。

(3) 进行拱顶下沉、周边收敛观测, 待围岩确实稳定后, 测量断面, 如边墙侵限部位不能保证二次衬砌厚度在25cm以上, 用风镐将其凿除, 及时施做一板二衬。塌体后方初期支护断面和加固情况 (见图2) 。

2、塌方体处理

(1) 封闭掌子面:在坍塌体后方回填碴石, 达到形成三台阶作业条件。塌腔洞室边缘 (DK24+151) 与塌体间顶部相连, 但下部与塌体间有深3m左右的空腔, 需回填。在塌体边缘第一榀拱架 (DK24+150) 下方堆码草袋, 之后在空腔内泵送回填C20混凝土 (见图3) 。

(2) 超前预支护。穿越塌方体采用φ89×5大管棚加φ42小导管超前预支护 (见图4) 。

大管棚:φ89×5大管棚长9m, 入岩长8.5m左右, 设在拱部120°范围, 环向间距40cm, 纵向搭接长度不小于3m, 外插角10°左右, 注浆孔孔径30mm、孔距15cm、梅花型布置。由于塌方体块石多, 孔隙大, 先用混凝土泵泵入1:2水泥砂浆, 用以填充石块缝隙, 砂浆注入以混凝土泵不能泵入为止;管棚端头安装法兰盘, 钢板厚2cm, 孔数、孔径与泵管法兰相配套。砂浆泵完后, 即再用注浆泵注入

1:1 (体积比) 水泥浆, 大管棚端头旁侧焊接φ42小导管40cm长, 用于与注浆泵管连接;注入水泥浆前, 泵管端头用钢板焊死。大管棚管钻进时如产生坍孔、卡钻现象, 可旁位重新钻孔或采用导管与钻头同时钻进的方法, 导管前端安装硬质钻头。

小导管:φ42小导管长5m, 设在拱部120°范围, 环向间距30cm, 纵向搭接长度不小于1.0m, 外插角30°～45°, 注1:1水泥单液浆, 固结塌腔内的坍塌体。

根据小导管长度、打入角度、打入难易程度, 结合地质超前预报结果推测上部碴石厚度, 如碴石厚度小于3.0m, 需先通入φ100泵管, 管顶口高出拱顶线3m以上, 泵入C20混凝土 (塌落度180-220) , 再打小导管注浆加固松散碴石, 保证拱顶以上固结碴石加混凝土厚度不小于3.0m。泵送混凝土可与坍塌体后方初支加固同时进行。

大管棚、小导管水泥浆液要充满塌方体, 注浆压力2.5MPa以上。

(3) 采用“三台阶七步平行流水作业法”掘进塌方体。“短台阶七步平行流水作业法”是采用三层短台阶, 分步平行开挖, 分步平行施作拱墙初期支护混凝土, 混凝土仰拱超前施作及时闭合构成稳固的初支体系。上部碴体大管棚加小导管预注浆固结后, 上部弧形导坑短开挖施作拱部初期支护, 再左右错位开挖及施做边墙初期支护;混凝土仰拱紧跟下台阶并及时施做, 尽早闭合成环构成支护受力体系。

第一, 工艺流程。“三台阶七步平行流水作业法”的工艺流程可简述如下:超前预支护———开挖上部弧形导坑, 并施做初期支护———左右错位开挖中台阶并施作初期支护———左右错位开挖下台阶并施作初期支护———施做混凝土仰拱使初期支护闭合成环———监控量测反馈, 施做防水层, 灌筑混凝土衬砌。

第二, 开挖、支护。采用三台阶分步平行开挖法, 施工顺序如图5所示。上半断面环形部分采用人工风镐开挖, 其余各部分采用挖掘机开挖、装碴。待注入坍塌体内浆液强度达到10MPa以上 (一般注浆两天后即可) , 围岩稳定后, 开始进行塌方段损坏初期支护恢复, 采用三台阶开挖, 从外向里一榀一榀施工, 逐榀架设I20b型钢拱架, 间距50cm, 在拱架内外侧分别加设φ8双层钢筋网片、间距20×20cm, φ22双层连接筋, 环向间距50cm, 拱架尺寸按Ⅴ级围岩预留变形量加工安装。上台阶高度2.5m-3.0m, 拱脚以上1m范围内两侧各打设4根φ42锁脚小锚管, 长5m, 注1:1单液水泥浆, 拱脚钢板以下松散碴体也要注浆, 保证拱脚稳固。拱架范围喷射C25混凝土, 与坍塌体间必须保证密实, 不许有空洞。上台阶施做I20b临时仰拱, 及时封闭成环。

上台阶进尺5m后, 施工中、下台阶, 各级台阶错台长度5m左右。在施工钢拱架时, 要逐榀架设, 每循环开挖进尺不得大于50cm。施工中, 对边墙部位打设φ42小导管注浆加固, 小导管长5m、间距1.0×1.0m、梅花型布设, 注1:1单液水泥浆。中台阶也加设临时仰拱, 封闭成环。临时仰拱待正式仰拱浇筑完毕后拆除。其他按Ⅴ级围岩参数施工。

架设工钢拱架时, 在坍塌体部位及后方3m范围视情况, 分高度架设I20b竖撑 (底部设钢板, 保证受力面) , 顶在拱中心线部位, 增强整体刚度。

第三, 拱部回填。在塌方段加固处理时, 在拱顶留设φ100泵管, 范围在拱顶以上高5m, 待二次衬砌施工完成达到强度后, 在加固的护拱上方泵送水泥粉煤灰砂浆 (水泥:粉煤灰=1:2, 坍落度140-180) 形成缓冲层 (2.0m) 厚。

3、塌方体前缘 (DK24+150-146) 拱部侵限部位处理

当二次衬砌最小厚度不能保证25cm时, 需进行侵限处理, 方法是进行换拱。换拱施工时, 在拱部120°范围打设φ42超前小导管预以保护。小导管长度5m, 环向间距30cm, 外插角5°-10°, 注1:1水泥单液浆。同时, 对侵限部位打径向φ42锚管进行加固, 锚管长5m、间距1.0×1.0m, 之后进行换拱施工。换拱时, 原拱架先不动, 在侵限范围内的两榀拱架间进行切槽, 拆除喷射混凝土和钢筋网, 安装Ⅰ16工钢拱架, 每榀新换拱架拱脚1m范围两侧各打设4根φ42注浆锁脚锚管, 与拱架焊牢。同时, 拱架与径向

锚管也要焊接牢固。换拱要逐榀进行, 稳扎稳打, 步步为营。

4、监控量测原则

(1) 量测断面间距按5m考虑, 每个量测断面各布置一个拱顶下沉点和3条净空水平收敛量测线 (3个台阶各一条) 。

(2) 各测点尽量靠近开挖面布置 (不大于2m) , 在开挖后24h内或下次开挖前, 读取初读数。

(3) 周边收敛、拱顶下沉各测点应尽量集中断面布设, 以便量测成果的协调分析、综合运用。

(4) 当下半断面开挖靠近上半量测断面, 量测频率应适当增加。

5、技术控制要求

(1) 技术员24h跟班作业, 做好旁站记录, 尤其是注浆作业, 部位、间距、锚管打入长度、注浆量、注浆压力等要详细记录清楚。此项要求每日填写表格, 工区总工签字确认, 指挥部每日检查, 如有不实, 追究相关人员责任。

(2) 工字钢拱架必须按设计图纸尺寸加工, 连接时对准中心、钢板密贴 (有间隙填加钢板) 、螺栓对位、螺丝拧紧。

(3) 锁脚锚管在拱脚处向下斜向打入, 锚管必须注浆, 与拱架焊接牢固。

(4) 拱架要与围岩 (初喷混凝土) 紧贴。钢架与围岩间的空隙, 用喷射砼充填密实。当间隙过大时用混凝土楔块顶紧, 其支点间距不大于1m。严禁使用木材或片石回填。

(5) 钢架安装在墙脚处长度不够时, 不得悬空, 也不得用土石回填, 必须采用钢垫板或混凝土楔块垫高顶紧。

(6) 开挖中如发现塌体注浆效果不理想, 须重新进行补注。

(7) 喷层后面决不能有空洞, 不得垫石棉瓦喷射混凝土, 如超挖较大, 可分层回填片石, 片石间缝隙喷混凝土浆砌紧密。

(8) 注浆时, 如遇浆液溢流、长时间不能注满时, 可注水泥-水玻璃双液浆。

6、安全控制要点

(1) 领导跟班作业, 提高整体协调能力。

(2) 指挥部安全员、项目部安全员及技术员、旁站员、施工队负责人必须现场值班, 发现如下异常情况及时处理:开挖工作面的稳定状态, 顶板有无坍塌;喷混凝土有无裂隙或垫板脱离围岩现象;钢拱架有无被压变形情况。

(3) 坍方体后面围岩加固没有达到预期效果, 不能向前推进。塌体段每循环掘进时, 必须检查碴体固结效果, 特别是钢架拱脚部位固结效果。

(4) 在靠近塌腔已完初期支护拱顶、边墙上建立观测点, 每天早、中、晚各进行一次观测, 密切注意拱顶下沉、周边收敛情况, 如数据异常, 立即停止施工。

(5) 所有作业过程必须有安全员现场值班僚望, 随时观察周围围岩变化情况, 如有异常情况及时组织人员撤离作业区。

(6) 对塌体进行开挖前, 必须待塌腔充填密实并能产生作用后进行。

(7) 当塌体穿过后, 对原岩进行开挖时, 需精心组织, 小心掘进, 不能麻痹, 更不能冒进, 必须在确保安全的前提下进行施工。

四、结束语

经过业主、设计单位和施工企业共同审定, 认为本文所述的塌方处理方案符合现场实际情况、安全性和操作性都有保障, 再加上施工企业有处理类似隧道塌方的成功经验, 决定将本处理方案付诸实施。经过施工单位近两个月的紧张施工, 圆满完成塌方处理工作, 取得了显著的社会和经济效益, 同时也为类似隧道塌方处理工程提供了技术参考。

摘要：文章详细介绍了西 (宁) 格 (尔木) 铁路增建第二线工程尕布沟隧道坍方的基本情况、坍方原因分析和坍方处理的实施性施工方案 (主要包括加固塌体后方初期支护、塌方体处理、塌方体前缘拱部侵限部位处理) 。工程实施后表明, 文章所述坍方处理方案安全、合理、可行, 获得良好的社会和经济效益。

关键词：双线铁路隧道,坍方,原因,处理

参考文献

[1]、冯卫星, 栾显国, 孙茂明.朱家垭隧道坍方处理施工方案[J].现代隧道技术, 2006 (2) .

[2]、刘光新, 宜昌市北海路隧道塌方处理技术[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2007 (7) .

[3]、关宝树, 隧道工程施工要点集[M].人民交通出版社, 2003.