注漿導(dǎo)管和模筑砼對畔上隧道塌方的處理

PAGEword文檔可自由復(fù)制編輯注漿導(dǎo)管和模筑砼對畔上隧道塌方的處理[摘要]湖南邵懷高速公路畔上隧道圍巖突變塌方地段，應(yīng)用注漿導(dǎo)管、模筑砼，結(jié)合超前支護(hù)的施工方法，綜合治理隧道的塌方冒頂。[關(guān)鍵詞]畔上隧道塌方冒頂卸載噴射砼管棚超前小導(dǎo)管注漿模筑砼加固1工程概況畔上隧道是一座上、下行合建的四車道雙聯(lián)拱高速公路隧道，位于湖南省邵陽市江口鎮(zhèn)東北400m處。隧道起點(diǎn)樁號K93+576，終點(diǎn)樁號K93+900，隧道全長324m。根據(jù)地質(zhì)資料表明，隧道區(qū)地表大部分被第四系殘坡基層所覆蓋，基巖出露較少，下伏地巖屬震旦系下統(tǒng)；隧道區(qū)域內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層等大的地質(zhì)構(gòu)造，基本為單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀310°∠75°，與隧道軸線斜交。隧道最大埋深75m，圍巖主要為II、III、IV類。而在K93+581～K93+640是III類圍巖（K93+609處是初期支護(hù)S2a與S2b的交界處），巖層為強(qiáng)風(fēng)化砂（泥）質(zhì)板巖，薄～中層狀，巖性較軟，偶夾硅化砂質(zhì)板巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，碎塊狀結(jié)構(gòu)，圍巖穩(wěn)定性較差，開挖后拱部無支護(hù)時可產(chǎn)生較大的塌方。2塌方過程左洞開挖方式采用上下臺階法開挖，從洞口一直開挖到K93+609處都是進(jìn)行上半斷面的開挖，下半斷面暫未開挖。在2005年6月3日晚上21：30左右，左洞洞身上半斷面開挖至K93+609（此處也正好是長管棚的尾端位置）時，首先在拱頂偏左的位置發(fā)生掉塊，根據(jù)觀察掌子面有被擠出的現(xiàn)象，為確保施工安全，隨后立即組織人員迅速撤離，施工人員、設(shè)備剛剛撤離完畢，也就是在21：45左右掌子面被擠出，而出現(xiàn)大面積的塌方。在塌方趨于穩(wěn)定后進(jìn)洞觀察，從塌方的最后一榀鋼拱架往洞口方向5～6榀拱架，靠近左側(cè)曲墻的位置鋼拱架發(fā)生嚴(yán)重變形。從山頂觀察在K93+609前后地表出現(xiàn)坑穴，其形狀為6×12m橢圓形陷穴，深約1.2m；周圍有不規(guī)則裂縫。3塌方后的臨時處理塌方發(fā)生后，洞內(nèi)立即拉運(yùn)洞渣回填反壓，以穩(wěn)定掌子面；同時在洞內(nèi)塌方體處噴射一層砼以加固穩(wěn)定土體；在山頂塌方體處四周挖環(huán)型臨時截水溝，防止地表水流入塌腔體，同時在塌腔體的上方搭設(shè)塑料布棚子，頂部略高，把水引到四周的截水溝內(nèi)，并和原有截水溝接順，排到山下。4塌方原因分析4.1畔上隧道進(jìn)口位于沖溝地段，水系豐富，上覆蓋土層較厚且為淤泥質(zhì)稻田，下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化層，中為小塊石夾土，結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)定性較差，遇水易坍塌。4.2在施工過程中，開挖斷面正好是長管棚的尾部，還沒有進(jìn)入山體，加上土體松散，巖石破碎，雨季施工，土體處于飽水狀態(tài)，主動土壓力較大，對主洞開挖不利。4.3在塌方體前后，左洞山體埋深4～10m不等，開挖時對山體可能產(chǎn)生不同的影響。4.4K93+609為S2a與S2b交界處，洞身穿越地質(zhì)構(gòu)造破碎帶，圍巖是巖石夾雜土，巖石破碎（這與設(shè)計(jì)上所給地質(zhì)資料不太相符，有經(jīng)驗(yàn)的承包商無法不能預(yù)見），可能引起地質(zhì)塌方。5塌方體的處理措施由于塌方體影響范圍較大，圍巖擾動強(qiáng)烈，塌方體巖石風(fēng)化較強(qiáng)，且塌方體已經(jīng)冒頂，塌渣松散而無任何自穩(wěn)能力，若再次擾動可能造成塌方體繼續(xù)擴(kuò)大；為了保證施工安全、迅速通過塌方體，于2005年6月9日召開了專家論證會，根據(jù)畔上隧道塌方冒頂?shù)馁Y料和專家們的分析論證，最后確定本次塌方的處理措施為卸載減輕土體對拱頂?shù)膲毫?、小?dǎo)管注漿加強(qiáng)護(hù)壁、長管棚和模筑鋼筋砼套拱相結(jié)合穿越塌方體，穿過塌方體10m后再回頭開挖下半坑道。塌方體處治的施工流程為：卸載、塌腔體四周小導(dǎo)管注單液漿、掛網(wǎng)噴漿護(hù)壁、長管棚、立鋼拱架、模注鋼筋砼套拱、偷梁換柱（換掉變形鋼拱架）、開挖下半坑道與支護(hù)、底板開挖與支護(hù)、仰拱回填、二次襯砌施作。6塌方體的處理6.1洞頂塌方體的四周挖截水溝在塌方體出現(xiàn)裂縫的最外面一條裂縫外側(cè)2m處挖截水溝，然后用7.5#漿砌片石砌筑截水溝，以截?cái)嗨闹艿牡乇硭飨蛩襟w。環(huán)行截水溝與原有的截水溝接順，引至山下。6.2卸載本次塌方冒頂之后，塌方體上面的土體全部松散，圍巖失去原有的穩(wěn)定性，不能在其上注漿對土體加載，只能卸載減輕土體對已經(jīng)成型的初支（K93+609以前）的壓力，卸載的方法是：從洞內(nèi)塌方體的掌子面K93+609處掏渣，上面的土體往下漏，這樣就形成了一個漏斗；每漏下1.5m～2.0m停止卸載（如圖1、2），使土體趨于穩(wěn)定后，返回到塌方體的上面，到陷穴內(nèi)排除四周的坡面浮土、危石，接著打注漿小導(dǎo)管、掛網(wǎng)噴漿。6.3小導(dǎo)管注漿和掛網(wǎng)噴漿穩(wěn)固土體在修整好的塌腔體內(nèi)，首先向四周打小導(dǎo)管，小導(dǎo)管環(huán)向間距1m，豎向間距1m，小導(dǎo)管長3.5m，且除小導(dǎo)管外露端1m范圍內(nèi)不打孔外，其余部分都打孔，小孔洞按梅花型布置，間距15cm（如圖3），小導(dǎo)管注漿完成且具有一定的強(qiáng)度后，開始掛鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑用Φ8、鋼筋網(wǎng)片為20×20cm的方格網(wǎng)，方格網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)與外露的小導(dǎo)管尾端焊接或綁扎，緊接著進(jìn)行噴射砼的施工，噴射砼的厚度5cm，且均勻噴射，為了提高噴射砼的早期強(qiáng)度，在噴射砼加入適量的速凝劑，加入速凝劑的比例為4%。等噴射砼的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時，可以再次卸載，重復(fù)6.2的步驟掏渣，然后重復(fù)6.3的步驟打小導(dǎo)管注漿，掛鋼筋網(wǎng)噴射砼，如此循環(huán)往復(fù)，直至把塌腔體內(nèi)的土全部漏下，完成卸載和塌腔體的護(hù)壁，以穩(wěn)定土體，保證施工安全。6.4立鋼拱架，澆注鋼筋砼套拱此施工段為S2a的支護(hù)形式，首先對清空的掌子面噴射砼，防止掌子面掉塊，小的塌方，起到穩(wěn)定掌子面的作用，然后按照50cm的間距立鋼拱架，拱架采用20b的工字鋼，根據(jù)塌方體的縱向長度為3m左右，所以立6榀鋼拱架，每完成一榀就用Φ22的鋼筋兩兩連接，環(huán)間距為1m。6榀拱架全部完成后，在鋼拱架的上面和下面布設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)，緊接著在拱架的上面布置半環(huán)行鋼筋骨架，骨架的高度為100cm（如圖4），其次在再下層鋼筋網(wǎng)的下面立拱形模板，使其拆模后的模筑砼的內(nèi)邊緣線與初期支護(hù)的內(nèi)邊緣線基本一致，以保證二次襯砌的厚度和行車道凈空；同時自塌方體K93+609處后退兩榀拱架開始增設(shè)一層Φ70mm超前鋼管，長度6m，間距40cm，直至通過塌方段，進(jìn)入巖體2.5m以上。拱架、鋼筋網(wǎng)模板檢查合格后，立即進(jìn)行砼澆注，砼標(biāo)號采用C25，澆注砼時，利用砼輸送泵從塌方體的上方接下來澆注，澆注的順序是，先從兩個拱腳對稱澆注，然后在中間合龍攏；在澆注砼的同時，在靠近內(nèi)側(cè)拱腳處預(yù)埋一D110mm的鋼管，管的下端通向中導(dǎo)洞的水溝，上端與砼的頂面平齊，用于排除塌腔體內(nèi)的水。在澆注砼時，使拱腳的左側(cè)的砼略高于右側(cè)，形成一個坡面，便于塌方體內(nèi)的水流向PVC管內(nèi)，再通過中導(dǎo)洞的水溝排出洞外。砼澆注完成后，從Φ70mm的長管尾端向管內(nèi)注漿，使?jié){液進(jìn)入巖體，形成一個環(huán)向的穩(wěn)定體。這樣就形成了鋼筋砼套拱和長管棚結(jié)構(gòu)，有利于巖體穩(wěn)定和洞內(nèi)再次掘進(jìn)。（圖5）6.5偷梁換柱（換掉變形鋼拱架）鋼筋砼套拱的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度、塌方體穩(wěn)定后，把塌方時已經(jīng)成型且變形了的鋼拱架換掉，從K93+609處向洞口方向第六榀拱架開始，鑿出噴射砼，露出鋼拱架，割斷與鋼拱架連接的鋼筋網(wǎng)片和縱向連接筋，拆除變形的鋼拱架，刻出溝槽，使其到鋼拱架的設(shè)計(jì)位置；然后把新加工好的鋼拱架放進(jìn)刻好的溝槽內(nèi)，把鋼筋網(wǎng)片和縱向連接筋分別焊到鋼拱架上面，最后用噴射砼噴平符合規(guī)范要求。等到噴射砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再用同樣的方法換掉第四、二榀，等砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在依次換第五、三、一榀，直至全部更換完畢。至此塌方體全部處理完畢。6.6繼續(xù)掘進(jìn)塌方體處理完成后，在每榀拱架位置增設(shè)4.5m長Φ42mm注漿小導(dǎo)管，環(huán)向間距40cm，搭接長度1m，注單液漿對巖體注漿固結(jié)。超前支護(hù)完成后，采用環(huán)形掏槽法以50cm循環(huán)進(jìn)尺掘進(jìn)，上半坑道向前掘進(jìn)10m以后，再按照正常的施工順序，開挖下半坑道與支護(hù)、底板開挖與支護(hù)、仰拱回填、二次襯砌施作。7作用機(jī)