杨公坑隧道塌方机理分析及处治.pdf

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1、Thesis杨公坑隧道塌方机理分析及处治文／广东省路桥建设发展有限公司林良活中交公路规划设计院有限公司沈然陈庆公路隧道在大断面开挖以及复杂地质条件下，极易发生塌方，不仅会造成施工工期的延误、工程治理费用的增加、施工设备的损坏，更是对施工人员生命的一种严重威胁。因此，对隧道塌方机理及治理措施的深入研究非常必要。本文以广东省梅州市梅县至大埔高速公路梅县三角至大埔三河段的杨公坑隧道左线施工过程中，发生的塌方灾害为研究对象，对隧道塌方机理进行了深入研究，以期为今后隧道施工过程中塌方灾害的防治提供参考。工程背景杨公坑隧道位于大埔县大麻镇竹头坑村和胡榕障村之间

2、，隧道为分离式长隧道，起止桩号左线ZK53+878至ZK56+185，长2307m；右线K53+888至K56+174，长2286m。隧道穿越杨公坑山，为丘陵地貌，起伏较大。线路总体呈南西一北东走向，洞身横穿丘陵一低山区，隧址区内地面最大高程约330m，隧道的最大埋深约195m。隧址区属于华南褶皱系粤东北一粤中拗掐带之永梅凹褶断柬内，并为中、新生代岩浆岩、火山岩、红色盆地和断裂所叠加，形态不完整；隧址区属于单斜地层，倾角200至560，岩性为侏罗系漳平组泥岩、砂岩。隧址区地层上部为第四纪残坡积层覆盖，下伏基岩为侏罗系中统漳平组(J2zh)泥岩、砂岩

3、。覆盖层为坡残积碎石土(Q3dl+e1)，以碎石土、粉质黏土为主，褐黄、褐红色，碎石呈棱角状，结构松散，含量约占60％，粒径为3．Ocm至5．Ocm，成份以粉砂岩为主。按岩石风化程度，此次勘察揭露有全风化、强风化和中风化岩带，按其风化程度分述如下：全风化砂岩：浅黄、灰褐色，岩石已风化完全，岩芯以土状为主，手可捏散，遇水软化、崩解；强风化岩：褐红、灰黄、浅灰等色，原岩结构清晰，粉细粒状结构，岩石裂隙发育，见铁锰质浸染，岩质较软，锤击易碎，岩芯呈碎石状及半岩半土状。物探勘察揭露强风化岩体的裂隙极发育，完整性极差，地震P波速度1100m，s至1700m，

4、s，视电阻率一般为100Q·m至3000n·m；中风化砂岩、英山斑岩：其中砂岩为青灰、褐红色，粉细粒状结构，中厚层状构造，岩石裂隙较发育，见铁锰质浸染，水平夹角为45。至65o，每米见l条至3条裂隙，岩质较硬，锤击声较脆，岩芯以碎块状、块状为主，一般节长为5cm至17cm，RQD=35％至65％；英安岩：浅灰绿、青灰色，斑状结构，块状构造，斑晶主要为长石及少量石英，基质为长英质，岩质较硬，锤击不易碎，裂隙发育，裂面见铁质浸染，局部见条带状石英脉发育，岩芯多呈10cm至35cm块状，仅见于SZKl4孔，厚度为11．1m。物探勘察揭露中风化岩体裂隙较发

5、育，完整性稍好，地震波速度2200m，s至4100m，s，视电阻率一般为120n·m至1200Q·m。隧址区属亚热带气候，受东南季风影响明显，且处于低纬度地区，太阳辐射强，冬短夏长，日照充足。多年平均降雨量1414．4mm，最大年降雨量2390mm(1960年)，最小年降雨量1046mm(1995年)，年内雨量分配极不均匀。其中，4月份至9月份降雨量占全年雨量80％以上，月最大降雨量483．00mm(2005年5月)，日最大降雨量190．6mm(2003年5月17日)。隧道进出口处附近均无常年性地表水流，地表水不发育，仅在雨季降雨后洞口两侧的沟谷内

6、会有短暂水流。回国固回国cjj杨公坑隧道掌子面开挖至ZK55+931．5处时，上台阶已开挖完成，并采用喷混凝土对掌子面进行封闭，临时仰拱也施工完毕。在进行中台阶开挖过程中，掌子面上方地表出现了塌陷，地表塌陷范围为7．7m×6．81m，深度为5．0m，桩号ZK55+929．908至ZK55+936．213。总体呈上小下大的形状，坑壁未见地下水，塌腔体地质主要以粘土为主，在底部出现强风化基岩，呈块石状。塌方区域围岩为中一微风化泥质砂岩夹砂岩，属于软硬岩石互层，并以软岩为主，岩体较破碎，呈镶嵌碎裂结构。围压较差的完整性削弱了岩石自稳的能力。另外，塌方发生

7、在雨季，雨水的侵蚀使得泥质砂岩强度大大减小，破碎的岩体结构特性为雨水的大尺度渗透提供了路径，使该区域的围岩承载力被减弱。在没有及时预警并加强支护措施的情况下，隧道继续开挖，掌子面上台阶的开挖给围岩变形提供了临空面。同时，中台阶的开挖对围岩产生进一步扰动，临时仰拱与围岩支护壁面间隙的存在使得围岩在开挖扰动下变形加剧，表现为初喷混凝土开裂剥落。围岩的大变形使得作用在仰拱上的荷载显著增大，临时仰拱被向外挤断。随着破坏的渐进发展，破坏面逐渐贯通，形成塌落体控制边界，最终导致塌方。塌方规模较大，掌子面前方20m范围被泥浆覆盖。塌方后，掌子面上部围岩出现大体积

8、空腔，使得围岩进入新的应力调整状态。塌陷腔体揭示底层主要为粘土，在底部出现强风化基岩。杨公坑塌方发生过程显示，不良地质条件