小平羌隧道出口塌方冒顶浅析及施工处理.doc

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1、小平羌隧道出口塌方冒顶浅析及施工处理摘要：文章介绍小平羌隧道岀口塌方冒顶，造成一次重大安全事故，文中对坍方原因进行了详细的分析，以确定处理方案，并对处理方案作了详细介绍，探讨了隧道不良地质地段预防坍塌措施，对同类隧道的施工提供一定的参考价值。关键词：隧道坍塌注浆处理一、工程概况小平羌隧道位于新建兰新铁路第二双线西宁至张掖段的站前工程。隧道设计出口里程桩号DK349+312,洞口轨面高程3300.9623,明暗洞交界里程DK349+281,明洞长度31m。为双线I级电气化铁路隧道,位于直线上。全隧道洞身纵坡为20%。的下坡。地层岩性：本段地层主要为第四系全新统坡积碎石土、下伏基岩为石炭系灰

2、岩、砾岩、页岩及泥盆系砂岩。地质构造：本隧道位于北祁连褶皱系构造单元及其边缘部位，祁连褶皱系为北西向展布，沿线涉及次级构造单元为：中祁连中间隆起带、北祁连优地槽带，各构造单元多以深大断裂分界。隧道通过区无断层构造发育，但褶皱构造十分发育，石灰系灰岩、页岩、砂岩等岩层产状沿线路变化频繁，发育多处次级小褶皱,岩体节理裂隙发育。水文地质：隧道区地下水的形成受地形地貌、岩性构造、植被、降水量等多方面因素的控制和影响，特别在构造作用下，断层破碎带、节理密集带、岩性接触带，为地下水的储存运移创造了良好条件，地下水主要为第四系孔隙潜水，基岩裂隙水和构造裂隙水，与隧道关系密切的为基岩裂隙水和构造裂隙水。

3、设计情况：设计文件中：小平羌隧道出口洞口里程为DK349+312,DK349+312-281为明洞段，DK349+281-210为V级，DK349+210-060为IV级围岩，DK349+060-DK348+580段为III级围岩。在DK348+940将穿越一背斜。其屮：DK349+312-281明洞段采用明挖开挖；DK349+281-256V级暗洞段为超前大管棚①108、I22a全环支护，间距50cm,三台阶法开挖；DK349+256-210V级喑洞段为超前小导管①42、I22a全环支护，间距50cm,三台阶法开挖；DK349+210-160IV级围岩段为超前小导管①42、118全环支

4、护，间距100cm,台阶法开挖;DK349+160-060IV级围岩段为局部超前小导管①42、I18拱墙支护，间距100cm,台阶法开挖；DK349+060-DK348+860段III级段采用Illa-2支护，无钢架，台阶法开挖。2011年3月29HDK349+060-040变更为川级，支护采用IHb-2支护，即拱部180。范围采用格栅钢架支护,1.2m间距。2011年4月4日DK349+055-035变更为IV级，支护采用IVb-2支护，即全环采用I20&钢架支护，60-80cm间距。实际地质情况：实际施工揭露地质情况：DK349+281-251时为浅埋地段，进洞方向右高左低，存在偏压

5、，且进洞左侧冰冻严重，以至后期变形较大，目前在DK349+281-260段已侵限，计划5月份将采取换拱。2011年3H29U实际施工屮根据施工及监理记录在DK349+060时出露灰岩、泥质砂岩及页岩，并分布一小向斜，岩层破碎，节理裂隙发育，节理面充填方解石脉，岩层走向与洞身方向基本一致，倾角在掌子面左侧几乎直立，右侧70。o设计部门现场确认后将围岩DK349+060—040段变史为IIIb-2,即拱部180。范围釆用格栅钢架1.2m/®支护，现场未出变更纪耍。2011年4月4日开挖至DK349+035时发生片帮小坍方，建设单位及设计部门查看现场后将围岩重新变更为IV级，采用I20按0.6

6、-0.8m/®支护，上下台阶法开挖。实际施工时因无I20工字钢，现存122工字钢，就采用了122工字钢代替I20进行支护，间距控制在60-70cmo塌方前掌子面开挖里程为上台阶DK349+035,下台阶左DK349+075,右DK349+070,仰拱里程DK349+094,二衬里程DK349+110.8。2011年4月19日14:00-23:10时DK349+040-037段支立I22钢拱架后，喷浆班开始喷射混凝土作业，到20日凌晨4:05时DK349+037-050段突然坍塌，塌方量在370方左右，并不时有掉块现象。塌方形态为松散堆积体自DK349+035向洞外坡至DK349+050附

7、近；DK349+050〜035段面向掌子面左侧及拱顶以上岀现高8—10m左右的塌腔，面向掌子面右侧DK349+050〜040约13棉钢架在拱腰钢架连接处被整齐切断。塌体成分以灰岩为上，少量泥灰岩及页岩。二、坍方原因分析坍方发生后，建设、咨询、设计、施工、监理和其它相关单位多次到现场勘查和研究，确认其坍方原因有：1、自然原因-冰雪融化的影响：祁连山地区海拔3000-4100米，广泛分布多年冻土和季节性冻土，冻土深度1-3米，每年4-6