对某公路隧道施工塌方处治方案探讨

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摘要:本文作者结合公路隧道施工实例及分析了在隧道施工过程中遇到隧道的塌方问题，并提出了处治方案措施。

关键词:公路隧道；塌方起因；处治方案；

1 工程实例

国道某线通道改建工程是省干线公路改造重点项目,全长39.324km,起于山岭重丘二级公路技术标准,设计行车速度40km/h,路基宽8.5m,路面宽7.0m。独岩隧道地处大镇,在A1标合同段内,起止桩号k1+685～k1+945,全长260m,隧道主洞建筑限量净:1.0m+0.5m+2×3.5m+0.5m+1.0m=10.0m(按60km/h预留),隧道建筑净高5m。隧道进口端k1+685～k1+715地层为风化板岩及亚粘土层。亚粘土层厚1.5～5m,全风化板岩层厚2.5～6m,岩质风化较为严重,节理裂隙较发育,围岩较弱、层间胶结差。参照有关设计规范,结合钻探及物探资料,该段围岩设计评定为Ⅳ级。

2　长管棚施工

1)长管棚设计参数:钢管规格:为热轧无缝钢管Φ108mm、壁厚6mm、节长3m或6m;管距:环向间距50cm;倾角:仰角1°;方向:与路线中线平行;钢管施工误差,径向不大于20cm;隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管的接头至少错开1m。

2)长管棚施工:①配备xy—28—300电动钻机,钻孔并顶进长棚钢管;②本方案采用C25钢筋混凝土套拱作长管棚导向墙,套拱在明洞外轮廓线以施作;③管棚应按设计位置施工,应先打有孔钢花管,注浆后再打无孔钢管。钻机立轴方向必须准确控制,以保证孔口的孔向正确,每钻完一孔便顶进一根钢管,钻进过程应经常采用测斜仪测钢管钻进的偏斜度,发现偏斜超过设计要求,及时纠正;④钢管接头采用丝扣连接,丝扣长15cm,为使钢管接头错开,编号为奇数的第一节管采用3m钢管,编号为偶数的第一节管采用6m钢管,以后每节均采用6m长钢管;长管棚的长度大于25m,越过隧道塌方区。

3)长管棚注浆:长管棚注浆按管棚周围有限范围内土体设计,浆液扩散半径不小于0.5m,注浆采用分段注浆。其注浆顺序为:先注内圈孔,后注外圈孔,从拱顶向下顺序进行：

①注浆机械:BW—250/50型注浆泵2台;

②灌注浆液:水泥—水玻璃浆液,浆液的浓度、胶凝时间应符合设计要求,不得任意变更;

③注浆参数:水泥浆水灰比1∶1、水玻璃浓度35波美度、水玻璃模数2.4;

④注浆压力:初压0.5～1.0MPa、终压2.0MPa;

⑤注浆前应先进行现场试验修正注浆参数,以利施工;

⑥注浆结束后及时清除管内浆液,并用M30水泥砂浆充填密实,增强管棚的刚度和强度。完成长管棚注浆施工后,将长管棚周围破碎地层固结为整体,在长管棚支护环的保护下,由地面向下逐步清理洞内塌方。随着塌方的逐渐清除,初期支护逐段推进,初期衬砌快速成环,接着施工二次衬砌;在二次衬砌完成后,然后进行明洞和洞门的施工,最后完成明洞洞顶回填。

3 隧道进口端仰坡段塌方起因分析

为加快隧道施工进度,施工单位决定由两端同时向中间掘进,隧道进口端的施工始于2007年10月,仰坡刷坡处治完成之后,按着进洞掘进。施工开挖时,围岩坡碎、岩层为全强风化板岩、节理裂隙十分发育,裂隙间软弱夹层,开挖后不能自稳,极易发生塌方。由于地质情况变化,为确保工程质量及施工安全,结合有关监控量测报告,该段初期衬砌由原设计S4b复合衬砌,调整S5复合衬砌,并加强超前支护。通过采取上述措施后,于2007年11月底掘进到k1+710处,掘进了25m。由于受到冰冻和今年春季长时间雨水冲刷,已经刷坡处治过的进口端山体发生大面积塌方,洞口被封,已开挖且已初期支护的25m隧道也同时发生塌方。

4　坡面锚喷支护

1)从坡面顶开始,由上至下施工,第1排布置长400cm、间距100cm×100cm、42×3.5mm注浆小导管,管壁每隔20cm交错钻孔,眼孔直径为Φ8mm,第2排、第3排按梅花形布置长400cm、间距100cm×100cm、Φ22水泥砂浆锚杆;以下按上述方法依次布置注浆小导管和水泥砂浆锚杆。

2)注浆小导管安装:用xy—28—300电动钻机对准标定的孔位钻至设计深度,孔口位置与设计位置的允许偏差为±10cm,钻孔结束后应掏孔检查,在确认无塌孔和探头石时,然后顶进注浆小导管,顶进至设计深度,即完成注浆小导管安设。

3)注浆小导管注浆:注浆时采用全孔一次灌入,且速度由快到慢,单孔注浆结束标准是用注浆量和注浆压力控制,当单孔注浆达到设计要求,可结束本孔注浆。小导管注浆顺序为:先注无水孔,后注有水孔,从上至下进行。如果窜浆或跑浆,可间隔一孔或数孔灌注。注浆结束后,应利用止浆阀保持孔内压力,直至浆液完全凝固。

4)水泥砂浆锚杆钻孔:用xy—28—300电动钻机对准标定的孔位钻至设计深度,孔口位置与设计位置的允许偏差±10cm,钻机结束后应掏孔检查,在确认无塌孔和探头石时,用高压风将孔眼冲洗干净,并用塞子塞紧孔口,以防止石渣或泥土掉入孔内。

5)水泥砂浆锚杆注浆:①砂浆标号不低于C20,砂浆配合比为水泥∶砂∶水=1∶10∶0.5,砂浆应拌和均匀,调整好其和易性,随拌随用,应在初凝前用完;②先注浆后插杆时,注浆管应先插到孔底,开始注浆后,徐徐均匀地将注浆管往外抽出,并始终保持注浆管口埋在砂浆内;③注浆时应堵塞孔口,随水泥砂浆的注入,缓慢匀速拔出注浆管后,随即迅速将锚杆插入,若孔口无水泥砂浆溢出,应将锚杆拔出重新注浆;④锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%,杆体到位后,要用木楔或小石子在孔口卡住,防止杆体滑出。一般3d内不得随意碰撞和敲击锚杆。

6)挂钢筋网喷射混凝土:待整个坡面注浆小导管和水泥砂浆锚杆均安设完毕及注完浆后,由上至下挂20cm×20cmΦ6mm钢筋网,喷射10mm厚C20混凝土,混凝土的和易性及配合比要满足设计要求;至此坡面锚喷支护全面完成。

5　仰坡段塌方处理方案

隧道仰坡段塌方后,为保证施工安全和工程质量,特邀请了有关专家和设计单位设计人员对现场进行了实地勘察,经现场专题会议确定了详细的处理方案,其施工工序为:施作截水沟-清除坡面松散土形成多级仰坡-每级仰坡坡脚设置排水沟-坡面由上至下锚喷支护-施作长管棚-清理洞内塌方-施作初期支护-施作二次衬砌-施作明洞-施作洞门-明洞洞顶回填。

6　坡面刷坡处治

在离坡面顶5m远的上方,设置一条截水沟,截水沟用水泥砂浆浆砌片石而成;在坡面由上至下清除坡面松散土,并形成多级仰坡;在每级仰坡坡脚处设置排水沟,排水沟用水泥砂浆浆砌片石而成,排水沟应将水排至仰坡以外截水沟中。

参考文献:

[1] 任会,赵明华,张进华,等. 土地坳隧道塌方段注浆方案综述[J]；

[2] 公路隧道施工技术规范[S]；