5-隧洞岩土共存段塌方处理

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1、隧洞岩土共存段塌方处理铁十三局二处李海宋连波提要：本文介绍了石灰岩水平岩层同N2土层共存段塌方的一种处理方法。关键词：岩土共存塌方处理塌穴处理大管棚加固钢管钢支撑边墙拱部一次衬砌一塌方情况由铁十三局二处隧道公司施工的山西省万家寨引黄工程南干线3#输水洞，全长4163．698米。净空为4米×4.24米(岩洞)或4.24米×4.24米(土洞)，根据纵剖面图，在桩号7+743．260处向下游围岩由寒武系崮山组石灰岩水平岩层向第三系N2土层过渡。过渡段洞身内岩土共存，开始施工时，通过距隧洞出口约900米的尧子峁施工支洞运行正洞施工，因当时

2、没有施工图纸，为了保证工程的顺利进行，经甲方同意，采取了下导坑掘进的方法，当施工到7+780时，见N2红粘土而停止下导掘进，随后接到施工图纸，于是开始进行扩挖及支护施工。1995年4月20日晚，进行7+744——7+746段扩挖落顶后，在施工人员进行危石处理过程中，于桩号7+736处发生拱顶塌落，后来塌方持续发展，纵向发展到7+733——7+746段，向上发展成通天。该塌方段地面横穿山沟，埋深仅13——15米，塌方断面见(图一)，塌方后可见拱顶岩层厚仅30——60厘米，岩层上部为N2红粘土层。由塌体可见N2土节理发育，成30——1

3、00厘米块状及片状，表面有光泽，含水量较大，土质较硬。经我们分析，造成塌方原因如下：1、没有探明拱顶岩层厚度，因而没有认清地质情况，且因拱顶岩石外观较完整而产生麻痹思想，冒险掘进。2、锚喷支护不及时，没有紧跟扩挖面，使围岩暴露时间过长，并受前方爆破扰动，从而引起塌方。3、塌方段正处在山沟下面：使洞顶N2土层因季节性流水汇集下渗形成大量滞水，滞水成为充填在土体节理面内的“润滑剂”，破坏了土体的自稳性，从而使塌方发展较快。4、因采取下导坑法，落顶后断面扩大，围岩应力释放过大，使塌方发展较快，并造成抢撑困难而不能及时施做。二塌方处理方案

4、的确定塌方发生后，我们决定首先进行抢撑，即在施做了塌方端头7+733——7+736段的排架支撑后：采取在塌方处拱顶横向插钢轨，搭棚架的方法抢撑，但因塌方发展较快，随时会发生掉土块的现象，施工人员无安全保障，所以取消抢撑，接着进行了7+788向后的衬砌工作，以彻底控制塌方向后的发展。后来塌方发展成通天，地面成1米直径圆孔，塌体填满7+738——7+746段洞身，塌穴成倒扣钟形。根据塌方发展情况，塌方段地质情况(上部为不稳定的N2土，下部为坚硬的石灰岩)及N2土粘聚性较好的特点，我们决定采取如下处理方案：先处理塌穴，然后以两循环穿越塌

5、方段的大管棚结合钢支撑支护拱顶，以分层打入钢管支撑洞身内塌体，紧跟边墙，拱部一次性衬砌。三塌方处理方法(一)、塌穴处理1、刷除不稳定土，先将地面塌孔扩大，并将四周不稳定土刷掉，至顶部成6米×8米椭圆孔，塌穴边壁原状土较坚硬，直立性较好，基本稳定。2、塌方端洞顶支撑：见(图二)A、拆除7+783——7+786段木排架(锯断横梁，使上部撑术垮落，保留主柱)，然后进行洞内出土，至塌方端7+733拱部可见通天，并有长×宽=2．5米×5．5米的空间。B、在露天处横向插入一层钢轨，钢轨的间距5O厘米，插入土体1米：下部再纵向插入三棍钢轨，间距

6、1米，钢轨前端打入土体3米，反向插入拱圈砼上部土内1米，纵向钢轨分段打入，中间焊接。钢轨规格15公斤／米。c、钢轨上部密垛枕木以支撑土体并防止土块下落。图一塌方段纵剖面图3、塌穴回填：在地面山坡上取N2红粘土回填．当回填至距地表1米后，采取分层回填并夯实，每层20厘米。回填后地表向沟底成坡状，塌孔周围迎坡面设浆砌石截排水沟。塌孔靠沟底侧浆砌挡水墙，以防雨季洪水大量渗如土体造成危害。(二)管棚支护：见(图二)1、管棚布置及参数：采取两排管棚穿越塌方段，每排8米，第一排由7+735至7+743，第二排由7+741至7+749，两排管棚

7、相叠2米，第一排管棚尾端与钢轨用Φ12钢筋绑焊一体。钢管采用Φ75毫米钢管加工而成，前端切割成尖锐状，钢管沿顶拱N2土层环向布置，间距20厘米，外插角3度。2、打管方法：采取人工大锤打入：钢管分段打入，每段2米，打入一段，接长一段。钢管间以三根Φ14钢筋绑焊联接。图二塌方段支护纵剖面图(三)加固钢管：见(图三)对充填洞身的塌体，为防止开挖过程中发生滑落，采取水平及斜向分层打入钢管的方法进行支撑。钢管层距1米，每层钢管间距50厘米。同时对下部立面土体采取钢管间焊连接筋，并插入木板以挡土。另外，必要时，在拱部两侧向土层内打入径向钢管加

8、强支撑。图三支护图(四)钢支撑：1、制作方式：采用Il4工字钢制作。制作时将工字钢均匀分段切割成V形口，然后冷弯成型，再将割口接缝处以15毫米厚钢板块焊接。2、架立方式：上弧导每开挖土米，架设1榀钢支撑，钢支撑与超前管掘及两侧底脚外八字锚杆焊接一体