大断面黄土隧道塌方处理技术浅议

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1、大断面黄土隧道塌方处理技术浅议　　摘要：对黄韩侯铁路张庄隧道3号斜井大里程侧塌方进行了原因分析，针对现场塌方的实际情况，确定了合理的处理方案。探讨了大断面黄土隧道施工预防坍塌措施，以供类似工程参考和借鉴。关键词：大断面；黄土；隧道；塌方；处理技术中图分类号：U45文献标识码：A一.工程概况黄陵-韩城-侯马铁路线路全长204.58km，其中增建二线并电化121.63km，新建双线段82.95Km。沿线隧道共计9座，总长31073m。设计速度目标值120Km/h。张庄隧道位于合阳县甘井镇北张庄村，设计为双线隧道，起讫里程:DK59+250～DK6

2、6+432，全长7182m，为大断面浅埋黄土隧道。隧道地处黄土台塬区，地形平坦，地面高程一般为715～803m。二.塌方情况及原因分析1.塌方段现场情况92013年9月2日下午13时左右，挖机在进行仰拱开挖作业时，仰拱开挖段右侧钢架挤入，约2分钟左右，塌腔填满整个作业面，塌方段为DK63+850～+872。现场采用三台阶法施工，上台阶掌子面里程DK63+872，仰拱里程为DK63+850，二次衬砌里程为DK63+830。塌方段洞顶埋深约85m，为深埋隧道，地表平坦，地形无偏压。塌方段侧面图见“图2-1”。图2-12.塌方段工程地质及水文地质2

3、.1工程地质DK63+872～DK63+850塌方段洞身通过地层为黏质黄土（Q2eol3）：棕黄色，土质不均，孔隙发育，夹多层古土壤层，局部含零星小砾石及少量钙质结核，硬塑，局部软塑，上部具湿陷性，Ⅲ级硬土，σ0=200kPa，为Ⅳ级围岩。2.2.水文地质塌方段位于合阳县北部黄土台塬区，台塬表面完整平坦。沿线上部广泛分布第四系孔隙潜水，富存于黄土孔洞－裂隙中，下部为基岩裂隙水。洞身位于地下水位以上，地下水不发育，单位正常涌水量为0.28m3/d。3.塌方段设计情况拱部140°范围设Ф42超前小导管，小导管长度3.5m，环向间距40cm，纵向2

4、m/环，外插角5～10°，纵向搭界长度不小于1m；断面采用大拱脚，宽度60cm。9拱墙设I16型钢钢架，间距1榀/1.0m，钢架纵向采用Ф22钢筋进行连接，环向间距1m；边墙设Ф22砂浆锚杆，长3.0m,间距1.2m×1.0m,梅花形布置；拱墙设置Ф8钢筋网,间距25×25cm；拱墙喷C25混凝土，厚度23cm。断面开挖宽度12m，开挖高度11m，断面图见“图2-2”。图2-24.塌方段原因分析黄土隧道塌方的产生主要受现场施工工艺、开挖工序、施工机械的操作、地层特性、地形条件、水文地质条件等因素的控制和影响。本段塌方的原因主要是前期持续降雨增

5、加土体负荷、含水量增大，现场人员认识不足，未及时提出进行加强处理。三.塌方处理方案1.监控量测为保证张庄隧道3号斜井DK63+850附近塌方段施工安全，避免次生灾害的发生，现场要求加强洞内、外监控量测。1.1洞内量测频率为3次/天，设置专人24小时不间断观测DK63+818～掌子面段初期支护、二次衬砌变化情况，发现异常立刻通知隧道内所有施工人员先行撤离，并采取紧急处理措施。1.2DK63+840、DK63+850、DK63+860、DK63+870、DK63+880各布置一个量测断面，每个断面观测范围为隧道中线两侧各10米。①监测频率每天量测

6、1次。9②地表设置警戒范围及明显的警戒标志，范围为60×80m（横向×纵向）。③地表应派专人值守，观测人员应密切关注地表情况，确保自身安全，发现异常应立即撤离并及时向有关负责人进行汇报。2.地表处理2013年9月10号，现场地表监测人员发现，塌方段地表出现塌陷，塌陷位于隧道正上方，尺寸约为6m×6m（纵、横）。地表处理措施如下：a.在地表塌腔外围设立警戒线，并设专人守护，保证安全。b.地表设截水沟及雨棚，防止雨水灌入塌方体。c.待本段二次衬砌施作完成并达到设计强度后，对地表陷坑进行回填处理，地表50cm采用三七灰土进行分层夯实，换填后应高出原

7、地表至少30cm，避免积水下渗威胁结构安全。3.塌方处理3.1塌方处理分段a．DK63+830～+847塌方影响段，经现场测量，未侵入二衬。主筋由原设计φ22调整为φ25钢筋，间距由原设计20cm调整为15cm，混凝土由原设计C35钢筋混凝土调整为C40钢筋混凝土。9b．DK63+847～+872段塌方处理采用Φ108大管棚、小导管+三台阶临时仰拱的综合方案，其中：①DK63+847～+850已施工仰拱段，初支侵限严重，对初期支护进行拆换，拆换段采用加强初期支护措施。②DK63+850～+857段施工Φ108大管棚后，由于角度影响，初期支护侵

8、限，待上台阶开挖完成后进行拆换。③DK63+857～+872段，施工Φ108大管棚后，按设计工序进行施工。塌方段纵剖面图见图“3-1”。图3-13.2塌方处理流程：