隧道塌方原因分析及处理方案研究

第３４卷第９期　２　０　０　８年３月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＩ　Ｖ０１．３４　Ｎｏ．９　Ｍａｒ．２００８　・３４５・　文章编号：１００９—６８２５（２００８）０９—０３４５．０２　隧道塌方原因分析及处理方案研究　任文胜　摘要：从不良地质、地形地貌及地下水等方面分析了隧道塌方的原因，从初期处理与塌体处理两方面论述了处理隧道　塌方的方案，并提出了具体的安全保证措施，可为类似工程提供参考。　关键词：隧道，塌方，衬砌，地质条件　中图分类号：Ｕ４５７．２　文献标识码：Ａ　１塌方原因分析　隧道开挖时，因土压等作用和地层出现临空面后的应力调　２．１　初期处理　初期处理的目的是为了防止塌体的继续发展，一般分步采取　　整，在软弱围岩内产生裂缝或破坏，或者是由于围岩内已有的层　如下措施：１）封闭塌体，加固塌体后方。普氏平衡拱理论在塌方处理中　理和节理等松弛、剥离，使岩石和泥砂等发生大量塌落的现象，称　表明在一定的地质条件下，塌方高度与开挖宽度　之为塌方。它是和剥落相类似的现象，但塌落的规模比剥落大。　的重要性在于：就不会有新的坍塌，应用其塌方高　塌方过程大致为：开挖一围岩塑性变形一支护过大变形一支护局　成正比，即只要开挖宽度不变，初步判断目前塌方高度是　部破坏一支护与围岩破坏失稳一塌方。隧道开挖时、开挖后、施　度计算公式计算塌方高度的目的在于，否已达到对应目前宽度的理论计算值，进而判断塌方是否已趋于　工支护后，甚至在衬砌之后，都可能发生隧道塌方。　１，１　不艮地质　隧道穿过断层及其破碎带，或在薄层岩体的小曲褶、错动发　育地段，一经开挖，潜在应力释放快、围岩失稳，小则引起围岩掉　块、塌落，大则引起塌方。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，开挖后多引起坍塌。　稳定。　由于围岩并不象普氏理论假设的那样为均质，所以，实际塌　方轮廓也不是理想的抛物线形。在定性做出塌方稳定的判断后，　也不能排除个别小石块的松动吊落的可能。因此，就有应用“新　奥法”原理处理塌方的另一重要步骤：及时对塌穴作喷混凝土处　理，此步骤的重要性不在于喷混凝土本身强度对塌穴的支护作　用，而在于形成平衡拱的围岩本身具有一定自稳能力，但由于围　岩的不均质，可能有小石块松动掉落，进而引发较大的坍塌，而喷　混凝土附着在围岩表面上，围岩变形就会及时反映在喷混凝土表　面上，为准确判断围岩稳定提供强有力的依据。在塌方后方５　ｍ一　１０　ｍ范围内采用钢支撑及小导管注浆进行加固。　２）如塌方塌至地表，则应对塌方漏斗地表进行截水，必要时　１，２地形、地貌因素　１）隧道穿越地层覆盖过薄地段；２）隧道穿越地表水源如水　塘、水库、沟槽、冲沟等地段；３）隧道穿过地面建筑物，而且埋深浅　如城市地铁隧道，城市过街隧道等；４）影响隧道洞口安全与隧道　洞身稳定的不良地质和特殊地层崩坍、错落、岩堆、滑坡、人为坑　洞、泥石流、断层、流砂、膨胀岩、岩溶、岩爆等。这些都是常常引　发塌方的地质条件。　１．３地下水因素　水是造成塌方的重要原因之一。地下水的软化、浸泡、冲蚀、　溶解等作用加剧岩体的失稳和塌落。岩层软硬相问或有软弱夹　搭遮雨棚以防地表水灌人塌体内。待洞内处理完毕后，采用土石　夯填要略高出原地面，待填土下沉稳定后，用Ｍ７．５浆砌片石铺砌。　３）在塌体后方５　ｍ～１０　ｍ范围内施作二次模筑衬砌中，较稳　层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大为降低，因而发生　滑塌。　妥地巩固后方，并及时施工仰拱，使之形成完整的支护体系，以阻　止围岩继续变形坍塌。　２．２塌体处理　塌体处理一般是在初期处理完毕后或塌方暂时达到自稳时　进行。常用的方法有管棚法、小导管注浆法、三台阶开挖法、二次　衬砌加强法及回填法等，并在处理过程中加强监控量测工作，用　量测信息动态指导施工。　１）三台阶开挖法。“新奥法”原理要求软岩地段或塌方段施　工始终坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的　原则。三台阶开挖法，开挖台阶长度为３　ｍ～５　ｍ，以人工风镐配　１．４其他原因　１）隧道设计方面的原因：地质调查不细，设计支护方法不适　合围岩，支护设计强度、刚度不够。　２）施工方法、施工顺序和施工技术、工艺方面的因素：不适合　围岩的施工方法与施工顺序、不恰当的施工技术与不良的操作都　有可能引起隧道塌方。　２塌方处理方案　一般的处理原则是先加固，防扩展，后处理的原则，要求处理　合挖掘机为主，辅助微弱爆破，出碴采用挖掘机或装载机装，自卸　塌方宁早勿迟，宁强勿弱。实践证实塌方发生后在一段时问内就　汽车运输；每循环进尺为一榻拱架间距，这样就能在不扰动围岩　会趋于稳定，形成自然拱，而自然拱的高度、宽度与普氏平衡拱理　的情况下安全顺利地通过塌方体。　论计算结果基本相符，以普氏平衡拱理论和“新奥法”原理为依据　２）二次衬砌加强及回填法。因为塌方段衬砌荷载比在未塌　来指导塌方处理，经实践证明是行之有效的。对一般塌方可直接　前增大，所以衬砌要加强，加强衬砌应优先考虑采用提高混凝土　进行塌体处理，而对塌体破碎松散、影响范围大的塌方一般分为　标号和在衬砌内加钢筋或型钢或钢轨，以及进一步采取加固稳定　初期处理与塌体处理两部分。　收稿日期：２ｏ０７一ｎ．１Ｕ　塌穴以减小衬砌荷载等措施。回填材料避免采用松散材料，尽可　作者简介：任文胜（１９７４．），男，工程师，中铁十二局集团第三工程公司，山西太原０３００２４　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第９期　・３４６・　２　０　０　８年３月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＵＲＥ　Ｖ０Ｉ．３４Ｎｏ．９　Ｍａｒ．２ｏ０８　文章编号：１００９—６８２５［２００８｝０９—０３４６－０２　Ｔ形连续刚构桥合拢施工要点　杨余江　摘要：根据昭通至待补高速公路毛家村２号大桥的受力特点和实际施工进展，详细介绍了Ｔ形连续刚构桥合拢施工　要点，并确定了合拢顺序，为其他类似工程施工提供了参考。　关键词：Ｔ形连续刚构桥，施工工艺，合拢，箱梁　中图分类号：Ｕ４４５．４　文献标识码：Ａ　合拢段底模及外侧模板，将其对称支撑在悬臂端和边跨现浇段　上，然后将现浇段和Ｔ构上梁顶的杂物清理干净，将梁上的施工　１工程概况　昭通至待补高速公路毛家村２号大桥为双幅共用桥墩式Ｔ形　　连续刚构桥，上部箱梁为变截面单箱单室断面，全桥共有合拢段　机具放置在０号块上。２）为保证混凝土浇筑过程中合拢段始终处于相对稳定状态。　三段，其中边跨合拢段两段，中跨合拢段一段。合拢段长度均为　２．０　ｍ，高３．０　ｍ。根据设计“先边跨，后中跨”的原则，结合该桥受　应在Ｔ构两侧端部设水池作平衡重，根据结构特点和现场资源，　水池设于１９号　力特点和实际施工进展，确定合拢顺序为：２号墩Ｔ构边跨（左右　采用水池蓄水压重，每端压重合拢段重量的１／２，沿中轴线对称砌筑。　幅同步）一１号墩Ｔ构边跨（左右幅同步）一中跨（左右幅同步）。　段中部，边跨合拢采用支架法，中跨合拢采用挂篮法，边跨、中跨左右幅都　同步合拢。　水池修好后，及时进行防渗处理和试验，确保不漏水，在最下　部安装两个阀门，以便卸载时放水，为了准确掌握卸载重量，水池　内沿高度方向每５　ｃｒｉｌ做标记，注明蓄水重量。配重加载时均应　对称梁轴线进行。　３）配重加载完成后，将Ｔ构上的所有观测点精确测量一遍；　根据监控单位提供的控制高程比较边跨合拢段两侧两个梁端的　２边跨合拢段施工工艺　边跨合拢段长２　０　ｍ，高３．０　ｍ，混凝土数量为１７　０　ｍ３。在　１９号梁段张拉完成及现浇段混凝土达到设计强度９０％后进行，　采用支架法合拢，边跨现浇段在主墩Ｔ构悬灌１８号块施工完成　后５　ｄ左右浇筑，合拢段支架形式同现浇段。　顶面高程，观察调整合拢段两侧梁端标高、两侧模板标高，并将外　模系统准确就位。如果其高差△＜１５　ｎ＇Ｌｒｆｌ，则继续下步施工；若高　１）提前安装好合拢段支架，待１９号块完成后，同步移动Ｔ构　差△＞１５　ｒａｉｎ，则根据监控单位计算软件计算确定使△＜１５　ｎ＇Ｌｒｆｌ　前后挂篮，后退至０号块处，保留合拢用的外侧模，安装但不固定　能使回填本身具有自承能力且高度要求为６　ｍ。　察，遇有险睛，及时采取退避、加固等措施。　３安全保证措施　１）在塌方处理过程中，认真贯彻落实“安全第一、预防为主”　４结语　１）由于隧道地质条件复杂，在开挖施工过程中出现塌方现象　的方针，严格按照安全技术操作规程和安全规则组织施工。２）｛ＩＪ　在所难免，准确分析事故原因，并及时采取一系列有效措施，有效　强安全生产管理工作，提高预防能力，消除事故隐患，科学合理组　控制塌方。２）加深对“新奥法”的理解，坚持按“新奥法”原则施　织生产。３）实行安全生产岗位责任制，副队长、领工员、安质检及　工，“新奥法”施工原则应贯穿至日常施工各个环节，贯穿到每道　技术人员跟班作业，发现问题及时处理，堵塞漏洞，消除隐患。４）　工序、每个工班、每位职工。３）储备塌方处理预案，确保在原设想　施工用脚手架、模板支架、钢架等承重结构，严格按照施工技术交　方案无法实施和效果不佳时及时采取第二方案。４）做好抢险过　底施作，保证制作质量，满足安全要求。５）严格按照施工现场用　程中的安全防护工作，确保抢险人员和机具的安全。　电要求和用电安全的规程和规定，进行施工现场电力设施的布置　参考文献：　和使用，非电专业人员不使用和操纵专业电力机械和供电设施，　［１］闰东．隧道塌方分析及其整治［Ｊ］．铁道建筑，２００７（１）：２５—２６．　用电施工机械设施安装触电保护器。６）塌方处理现场设置足够　［２］申国锋．隧道塌方的处理技术［Ｊ］　山西建筑，２００７，３３（４）：８９—９０　　的照明设施，并有备用数量，设专人监控施工支护变化情况，发现　［３］关宝树．隧道工程施工要点集［Ｍ］．北京：人民交通出版社，隐患及时撤离。７）塌方处理严格遵循“管超前、短开挖、强支护、　领导批准。８）开挖前，首先由领工员和班长检查隧道工作面是否　处于安全状态。如有松动岩石，立即清除；在开挖过程中加强观　２００３　快衬砌”的原则。如在开挖过程中需要放炮，必须有副队长以上　［４］杜坤，王余富，张嚣．隧道塌方简易预测法及其应用［Ｊ］　山西建筑，２００６，３２（１）：８６．８７　Ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｃａｕｓｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ＲＥＮ　Ｗｅｎ－ｓｈｅｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｕｎｎｄ．Ｆｒｏｍ　ｔｗｏ　ａｓｐｅｃｔｓ：ｉｎｉｔｉａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｂｏｄｙ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏ—　ｄｕｃｅｄ，ａｓｗｅｌｌ　ａｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｕｒａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｓ，ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｇｏｏｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒｗｏｒｋｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｌｌａｐｓｅ，ｃａｕｓｅ，ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　‘　收稿日期：２００７—１１—０５　作者简介：杨余江（１９８０一），男，助理工程师，中铁二十局集团四公司，山东青岛４６１６８７