炭质千枚岩大断面隧道塌方处理施工方法

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1、炭质千枚岩大断面隧道塌方处理施工方法1.前言：随着我国铁路建设特别是高速铁路的快速发展，受到山区地形、城市建筑条件的限制，超大断面车站隧道的修建也必将越来越多。由我单位施工的兰渝高速铁路（双线）鲁坝隧道岩软弱破碎，开挖断面大，本文结合工程实例，对炭质千枚岩及位于软岩带、基岩裂隙水较丰富条件下的深埋大断面隧道洞身初支完成段较大面积塌方处理主要施工技术进行分析，介绍了施工中出现的问题及处理措施，并对类似工程施工提出了建议，对同类工程具有一定的借鉴作用。2.工法特点2.1在塌方堆积体坡脚砌筑黄土挡墙止滑带，防止岩体继续坍塌、塌方空腔进一步扩大。2.2整理

2、塌方堆积体，喷射混凝土将堆积体封闭。目的是防止堆积体漫过止滑带向前移动发展，也是为注浆作准备。2.3针对洞身岩体松散破碎、自稳性差的特点，采用大管棚超前支护贯穿整个塌方段，预支护前方塌方部位。2.4在塌方形成的掌子面施作超前小导管，超前注浆预固结。2.5向塌方影响段小导管注浆固结，防止进一步塌方发生更大面积连带变形。2.6塌方堆积体掌子面二次注浆。2.7三台阶七步开挖法掘进换拱。2.8沉降观测。2.9施作仰拱封闭成环，及时跟进拱墙衬砌。3.适用范围本工法适用于围岩软弱破碎地带的大断面铁路、公路、水电隧道（隧洞）支护后塌方及具有同类特点的塌方处理。4

3、.工艺原理及关键技术4.1工艺原理：根据施工中掌握的围岩及水文资料，此段围岩极其破碎疏软，粒径在3～20cm范围内，且松散堆积，一旦下部充当挡护体的被破环或撤除，这些堆积体将以流态向外溢出。破坏堆积体形成流态的条件是处理塌方的第一步，也是关键。石渣流形成条件就是其组成个体粒径小、相互间黏结差、岩质软。这种情况下就需采用一些辅助施工措施，辅助工程措施一般有大管棚、超前小导管、超前钻孔注浆、超前锚杆、地表砂浆锚杆、地表注浆加固、护拱、井点降水、深井排水等。处理前应根据设计提供的工程及水文地质资料，结合现场实际情况，制定超前支护方案，进行塌方处理。施工中

4、根据情况选择一种或几种措施进行超前支护组合进行预加固处理。表1辅助工程措施及其适用条件辅助工程措施适用条件地层稳定措施管棚法Ⅴ级和Ⅵ围岩，无自稳能力，或浅埋隧道及其地面有荷载超前导管法Ⅴ级围岩，自稳能力低，板状薄层水平相叠粘结性差。超前钻孔注浆法Ⅴ级和Ⅵ软弱围岩地段、断层破碎带地段、水下隧道或富水围岩地段、塌方或涌水事故处理地段以及其它不良地质地段超前锚杆法Ⅳ～Ⅴ级围岩，开挖数小时内可能剥落或局部坍塌地表锚杆与注浆加固法Ⅴ级围岩浅埋地段和埋深≦50m的隧道井点降水法渗透系数为0.6～80m/d的匀质砂土及亚粘土地段本段塌方处理时采用超前钻孔注浆，固

5、结前方松散体，使其内部相互粘结，形成一个整体或若干个较大体积的个体，利用其相互间的摩擦保持相对稳定，保证在掘进换拱时，没有松散坍塌体从塌方破环的豁口流出或挤压出来，导致大面积汇流形成二次滑塌。围岩参数按Ⅴ级考虑，以新奥法的基本原理为依据，每一分部均支护成环并进行充分的背后注浆，支护后形成整体的受力体系，结构稳定可靠。施工时，先施工拱部长管棚，然后封闭塌方堆积体，对堆积体附近拱部注浆固结。，然后对塌方影响段全环注浆固结，此时受影响段与未受影响初期支护体系结合成整体。再往回对堆积体附近围岩二次注浆固结，增强围岩自稳能力，最后机械配合人工开挖换拱，作用机

6、理明确简洁，结构合理，施工简便。4.2关键技术本工法的关键技术为：4.2.1长管棚施工4.2.2小导管注浆固结4.2.3开挖换拱4.2.4监控量测及变形控制技术5.施工工艺流程及操作要点5.1施工技术参数表2换拱参数表围岩级别预留变形量cm喷射混凝土锚杆φ42小导管I20b钢架施作部位厚度cm设置部位锚杆参数设置部位环向间距m设置部位间距m间距m长度mⅤ+26全环拱、墙27仰拱23拱、墙1.0*0.84.0拱部0.4全环0.6超前支护措施为：整个塌方段拱部150°范围采用Φ108大管棚,全环配合φ42小导管注浆。5.2施工工艺流程工艺流程为：设置挡

7、墙止滑带→封闭塌方堆积体→长管棚施工→塌方体附近拱部环向岩体注浆→塌方影响段注浆→塌方体附近拱部环向岩体二次注浆→上台阶开挖换拱，预留核心土→施作锁脚锚管，拱脚注浆固结拱脚→中台阶换拱，左右纵向错开拉槽施工→施作锁脚锚管，拱脚注浆固结拱脚→下台阶换拱，左右纵向错开拉槽施工→施作锁脚锚管，拱脚注浆固结拱脚→施作仰拱，短进尺，及时封闭→施作拱墙二次衬砌。5.3软弱围岩初支完成段塌方超前支护施工工艺及操作要点为保证拆换拱施工时的洞身结构稳定、安全，采用了长管棚配合小导管注浆组合的方法进行预支护。5.3.1长管棚施工关键技术：5.3.1.1试钻孔：长管棚的

8、施工质量直接决定着拆除变形钢架重新支护的顺利进行，为此，长管棚批量施工前，先进行钻孔试验，取得长管棚的施工技术参数；5.3