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1、隧道塌方问题处理研究潘峰中交路桥南方工程有限公司仁赤项目摘 要:塌方是隧道施工中常见事故,如何超前采取预防隧道塌方措施尤为重要。本文通过对发生塌方的原因及塌方的一般处理方法进行分析,并提出了相关安全保证措施。关键词:隧道塌方原因处理办法1 塌方产生的原因1.1地质因素(1)地壳在构造运动的作用下,薄层岩体形成小褶曲,错动发育地段,隧道施工从此处通过,常发生塌方。(2)隧道穿过断层及其破碎带,一经开挖,潜在应力释放,承压快,围岩失稳而塌方。(3)通过各种堆积体时,由于结构松散,颗粒间无胶结或胶结差,开挖后引
2、起塌方。(4)隧道穿过浅埋或隧道进出口附近,围岩自稳能力差或受偏压影响,开挖中引起坍塌。(5)岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体,在地下水的作用下,软弱面的强度大大降低,因而发生塌方。(6)地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用,加剧岩体的失稳和塌方。(7)围岩比较差、断层或节理面呈楔型状态,构成不利组合,在内应力或地下水的作用下,产生突然塌方,这种塌方是最不易观察和发现的,也是比较危险的。1.2施工方法和措施不当(1)地质勘察不准,而施工人员经验又不丰富,在不良地段没有做好钻探工作,施工不认真引起塌方。(2)
3、施工方法选择不当或工序间安排不合理,各工序拉得较长,一但暴露时间过久,引起围岩松动、风化、招致塌方的发生。(3)喷锚不及时或喷射混凝土质量、厚度不符合要求,锚杆没有达到设计要求的数量及间距。锚杆的拉拔力不满足设计要求。(4)采用钢支撑时,支撑架设质量欠佳,支撑与围岩不密贴,两者间的空隙填塞不密实或联接不牢固,不能满足围岩压力所需要求。(5)爆破作业不当,用药量过多。(6)处理危岩措施不当,引起危岩坠落,牵动岩层坍塌。从以上原因可以看出,地质因素是坍塌产生的决定因素,加强施工地质工作是避免和防止塌方事故的根
4、本手段,加强地质预报、不断总结经验,就可以避免一些塌方的产生。2隧道塌方的一般处理方法一般的处理原则是先加固,防扩展,后处理的原则,要求处理塌方宁早勿迟,宁强勿弱。实践证实塌方发生后在一段时间内就会趋于稳定,形成自然拱,而自然拱的高度、宽度与普氏平衡拱理论计算结果基本相符,以普氏平衡拱理论(前苏联学者M.M.普洛托雅克诺夫,简称普氏,以松散理论为基础,认为在松散介质中开挖隧道后,隧道上方将形成抛物线形的平衡拱)和“新奥法”原理为依据来指导塌方处理经实践证明是行之有效的。对一般塌方可直接进行塌体处理,而对塌
5、体破碎松散、影响范围大的塌方一般分为初期处理与塌体处理两部分。2.1初期处理(1)封闭塌体,加固塌体后方。普氏平衡拱理论在塌方处理中的重要性在于:表明在一定的地质挑拣下,塌方高度与开挖宽度成正比,也即只要开挖宽度不变,就不会有新的坍塌,应用其塌方高度计算公式计算塌方高度的目的在于,初步判断目前塌方高度是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稳定。由于围岩并不是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。在定性作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
6、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上,其重要性是,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,可能有小石块松动吊落,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而有力的依据。在塌方后方5-10m范围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,必要时搭遮雨棚以防地表水灌人塌休内。待洞内处理完毕
7、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5-10m范围施作二次模筑衬砌,较稳妥地巩固后方,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(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3-5m,以人工风镐配合挖掘机为主,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的情况下安
8、全顺利地通过塌方体。(2)二次衬砌加强及回填法因为塌方段衬砌荷载比在未塌前增大,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,尽可能使回填本身具有自承能力且高度要求为6m。3安全保证措施(1)塌方处理过程中,认真贯彻落实“安全第一,预防为主”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)加强安全生产管理工作
