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                钢花》管在隧道坍塌施工及处理中的应用
                发布时间:2022-11-10 10:35:14

                钢花管在隧道坍塌施工及处理中的应用 

                       要本╲文结合钢花管施工工程实例展开论述,分析了隧①道坍塌的原因,提出相应处理措施,有效地处理隧道塌方。

                一、工程概况

                隧道为单洞双@ 线隧道,起讫№里程为DK352+189~DK356+188,隧道全长3999m,隧道围岩级别以Ⅳ、Ⅴ级为主。隧道断面面积为142m2,上拱半径7.24m。进口左侧埋深厚度均大于右侧埋深厚度,处于地形偏压和构造偏压状卐态,且均在浅▽埋或超浅埋地段。

                隧道围岩大部分位于震旦系及上板※溪群地层中,以砂岩、页岩、板岩、变质砂岩为主,厚薄不等,软硬不均;洞身岩体节理、劈理及裂隙发︾育,围岩完整性较差。地下水发育,砂岩储水性较好,裂隙发育,含水带范卐围广阔,尤其向斜核部富水性强,隧道开挖有较大々的涌水量。

                二、隧道坍塌情况及原因分析

                1)坍塌情况。①地表情况。坍塌冒顶位置为里程DK352+238.0―DK325+245.3段线路偏右侧,地表出现◤一个近似圆形塌陷坑。塌陷坑周围地表呈现多处纵横向裂隙,裂缝宽度达1~3cm,冒顶处埋深为13.5m。隧道掌⊙子面已全被坍塌土体填满,将已开挖的洞身堵塞近10m。②洞内情况。近掌□子面的3榀钢支撑范围内的初期支护受到影响,洞内两侧边墙处产生纵向裂隙,裂隙宽度10mm,DK352+221.0左侧、DK352+223.5与DK352+229.0右侧,由于山体严重偏压产生环向裂缝共3条,裂隙宽度ㄨ约5~15mm,裂隙环向长度达4m。

                2)坍塌原因。①降雨或多次连续降雨,渗入隧道内的裂隙水和地表水流量增大是导致此次坍塌【的诱因。②在隧道内部不排水条件下,长期暴雨对隧道及其支护系统影响很大。受外界震动和洞内渗水量增大的影响,松散岩层与相邻岩层摩擦力减小,受重力作用发生下滑,是导致掘进掌子↓面前方未开挖段及已成形的初期支护段拱顶土体坍塌的直接原因。③洞顶上方岩体呈陡倾构造、裂隙发育,坍塌〖受产状陡倾的构造裂隙控制。呈陡倾状附着润滑层构造裂隙的存在,是导致坍方的重要原因。④根据地理环境,出现坍塌处在进口端DK352+243处,因为隧道进口紧靠山体外侧,隧道⌒ 右侧始终处于偏压状态,偏压也是引发此次坍塌的另一个重要因素。

                三、坍塌处理措施

                为了防止塌方的进一步扩大,保证施工进■度,根据隧道塌方后隧洞现场实际情况,在处理方ξ案上分为洞内、洞外分别处治2条线,总体方案为:先治水,再稳定洞内。治理过程≡为:地表排♂水处理―洞内清淤―固结渣体―工作面预注浆―小导管注浆加强―开ζ 挖与支护―陷坑回填。

                1)地表排♂水处理。采用塑料棚布对裂隙进行全方位覆盖,边缘部位用土压实,并沿四周开挖截水沟将地表水引排至隧道洞顶截水天沟。所有洞顶及附近裂缝全↘部用水泥砂浆进行▂封闭处理。沿塌陷坑周边开挖截水沟,用砂浆抹面;同时,为防止雨水直接进入坍穴,采用钢管搭设支架】,上覆彩「条布遮雨,并对坍穴四壁进行刷坡和初喷混凝土。

                2)地表注浆与坍穴加固。初喷完后沿塌陷坑四周打入长3m、42mm钢花管进行注浆,以加固坍穴井壁强◥度。然后沿洞顶地表塌陷口周边5m范围内同样打入42mm钢花管注浆,6~8m/根,间距1m,梅花形♀布设,注M20单水泥浆。(见图1)3)固结渣体。沿塌腔内松散渣体表面打入42mm钢花管,长度4m,间隔1.2m×1.2m,梅花形』布置,注水泥―水玻璃双液浆,以固结渣体。同时沿渣体顶部铺设一∞层8mm@200mm×200mm钢筋网︻成倒扣锅底状,并将网片与周边小导管连接,喷射厚20cm的C25混凝土,后挂设一层钢筋网,再喷射厚20cm混凝土,连续施作三次,喷混∮凝土共厚60cm。后用彩条布将塌腔顶封闭,以防雨天地表水进入塌腔内。

                4)初支及洞身段加强处理。①洞内施作临时支◣撑,采用2根I20b工字※钢焊接,每隔两榀对已完成的初期支护●钢拱架设置对撑及扇形支撑,扇形支撑交叉点及横向支撑下面用20cm×20cm大方▓木铺垫结实,确保已完成的初期支护不再▲发生更大位卐移和沉降变形。(见图2)②对已完成初期支护部分的洞身段,沿环向布置42mm钢花管,钢花管长度为4m,环向间距120cm,纵向间距100cm,梅▽花形布置,注单液水泥Ψ 浆。

                5)超前小导管注浆施工。①小导管参数。钢管规格:小导管采用42mm、壁厚3.5mm无缝钢管制成,沿管体每15cm钻6mm孔,四周▓梅花状布设浆孔。小导管单根长度为3.5m,环向间距为40cm,纵向间距为2.4m,外插角5°~10°,梅花形布置。②注浆参数。小导管注浆采用1:0.55水泥净浆,注浆↘口更高压力严格控制在0.5~1.0MPa,以防压裂工作面。控制进浆速度,一般每根导管浆液总进量控制在30L/min以内。

                6)开挖与支㊣护。采用交叉中隔壁开挖法开挖。初期支护采用钢拱架+小导管+钢精网+喷射C25混凝土的联合支护体系,掌子面◥采用双层42mm超前注浆小导管做超前预支护。超前小导管◢压注1:1的水泥―水玻璃浆液,有效固结松散岩体。安设超前小导管时,先立一榀全【断面I20b钢拱架,在钢拱架腹部打孔,拱架孔内打设超前小导管。为确保支护体系及时封闭成环,对∩隧洞上台阶已施工初期支护部分,钢架应及时落底接长,并尽早施作仰♂拱衬砌与仰拱回填混凝土,使支护结构尽快封闭成环,改善洞室结构的受力条件。

                在仰拱施工完后,将衬砌台车跳过塌方体出口端的拱☆架支撑加固段,移至仰拱施工完毕的塌方处理段进行二次衬砌施工。待塌方段二次衬砌施工◆完再拆除加固段拱架,进行加固段二次衬砌施工。

                7)地表陷坑处理〓。二次衬砌通过坍塌段以后,立即对塌腔进行回填:采用轻质粉煤灰将塌腔回填至距地面1m的位置,同时进行适∑当夯实,后采用地表原状土将塌腔回填略高于原地面 30~40cm。

                四、结语

                1)塌方施工方案和治理原则可简单概括为“管超前,预注浆,多循环,短开挖,强支护,勤量测,早封闭”。

                2)初期支护对于隧道的稳定起决定性作用,支护的目√的就是提高围岩的自稳能力,延长其自稳时间,以保证在施㊣ 作二次衬砌前不发生坍方,因此,必须确保初期支护的参数和质量达到设计要求。

                3)二次衬砌不得严重滞后初期支护,软弱围●岩地段应紧跟开挖,Ⅲ、Ⅳ级围岩需根据量测结果确定更佳施作时间。

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