铁路软弱围岩隧道施工塌方处治技术

摘 要:结合某铁路软弱围岩坍方处治的成功实践,详细阐述了坍方原因,并提出了有针对性坍方施工处治方法,为铁路软弱围岩隧道施工积累了新的技术资料,

关键词:铁路 软弱围岩隧道 施工 坍方处治 中图分类号:u455.49 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2012)07(a)-0114-01 1 工程概况

某铁路隧道全长953m,沿线地表多处分布有冲沟陷穴,最小埋深为19.84m,最大高差为83m,存在严重偏压现象。塌方时,掌子面里程dk60+753,仰拱距掌子面27m,二次衬砌距掌子面52m,出现变形侵限的里程dk60+805～dk60+753,变形最大下沉40cm,最大收敛达28.5cm,dk60+800～dk60+980仰拱产生纵向裂缝,裂缝最大宽度达3cm,错台最大达1cm。dk60+755～dk60+773地表出现塌陷,横向宽32m,右侧深度18m,前后及线路左侧深度为2.5m。塌方段为第三系粉质黏土,具有弱膨胀性,节理较发育。 2 隧道塌方处治

隧道坍方主要是塌方段处于浅埋、偏压段,最小埋深19.84m,线路左侧为深切冲沟,山体偏压影响较大;地层为第三系粉质黏土,呈松散结构,自稳性差;洞内开挖土富含水,实测含水率达到22%,下导位置可见渗出状地下水,使洞内开挖土整体呈泥状塑性,自身稳定性极差,极易掉块和滑落;围岩应力较大,致使初支开裂,下沉量大,引

起地表开裂下沉,导致洞内坍塌、漏顶。具体处治方案为: (1)洞外地表处理。dk60+753～dk60+851段山顶地表采取卸载以减小偏压对隧道的压力,卸载高度37m,卸载宽度为裂缝往线路右侧30m外,卸载的土体用于反压线路左侧深沟。坡率按1:1刷坡。由于线路左侧沟底有渗水现象,采取在沟底施做盲沟,以避免沟底积水。盲沟从dk60+650开始往外施做,具体长度根据卸载段的长度确定,保证盲沟长度大于卸载长10m。对盲沟处地表进行50cm深换填沙砾石,宽度为5m,然后进行碾压,保证碾压后的地面标高低于周围地面线。换填碾压完成后施做盲沟,盲沟高1.2m,宽4m,盲沟底层及上表均覆盖土工布,防止土体进入盲沟影响其透水功能,盲沟采用粒径大于15cm的粗圆砾石填筑,粗圆砾石必须保证具备良好的透水性。盲沟顶采取土体反压,每填筑1m将其碾压密实。(2)侵限段换拱施工。洞外取碴回填洞内dk60+805～dk60+763段,上台阶填筑高度为据拱顶3m左右,机械平整压实,填筑至dk60+780,其中dk60+805～dk60+780段填筑成坡道形状,方便各种材料运送至上台阶,上台阶处采用i20工字钢临时仰拱。其中dk60+778～dk60+771段作为管棚施工洞室,即从dk60+771处开始进行管棚的施工,换拱后高度和宽度均比普通断面大80cm以方便管棚的施工。对dk60+805～dk60+763段继续加强监控量测,包括地表沉降、洞内拱顶沉降、拱脚沉降、收敛、横向位移等。临时仰拱施工完毕后,施做径向锚管,梅花型布置,长度5m,环向间距1.0m,注双液浆,保证围岩的整体性。对侵限的初期支护严禁采用爆破拆除,采用小型风炮机或风镐,每

次拆除一榀,对已施工仰拱段换拱间距按原施工的间距处理,换拱钢拱架采用i25a,所有换拱钢拱架均采用此型号工字钢,每榀钢架拱脚处设置6根4m长的锁脚小导管。拱部拱架拆换严格控制每次拆换数量为一榀,从边墙往拱顶(自下而上进行)逐节拆换。以每一分节为一作业单元,在每一作业单元内遵循:破除原砼及背后围岩→拆除原拱架单元→轮廓及位置测量→更换新拱架单元→施作超前小导管、系统锚杆、挂钢筋网片→喷射砼封闭→下一工作单元施工,拆换后新立的拱架预留沉降变形量30cm。初期支护厚度为32cm,换拱顺序先大里程后小里程进行,换拱完成够8m及时进行衬砌施工,二衬施作完成后,临近二衬段中下台阶换拱施工,每次换拱长度不超过两榀,换拱完成后进行仰拱施工,仰拱每次开挖不得超过3m,如此循环。由于dk60+805～dk60+736段围岩松散,围岩压力较大,采取衬砌紧跟的方式,以确保安全。下台阶初期支护完成5m立即施工仰拱,仰拱每次开挖不得超过2m,换拱完成5～8m及时进行衬砌施工。该段围岩松散,围岩压力较大,采取随支护随衬砌的施工方式,作到衬砌紧跟,确保安全。在换拱时注意留足足够的预留沉降量,二衬砼厚度为60cmc40,环向钢筋采用φ25,间距20cm,纵向钢筋采用φ16,间距25cm。换拱初期支护采取的支护参数为32cmc25网喷砼,φ8钢筋网片,网格尺寸20×20cm,设i25a钢拱架,间距60cm,预留沉降量30cm,下台阶增设大拱脚,加宽20cm,每榀钢架上台阶拱脚12根长4mφ42锁脚锚管,中下台阶各8根长4mφ42锁脚锚管,每榀钢架施做3根/mφ42超前小导管,长3m。(3)dk60+763～dk60+753塌

体段施工。在管棚洞室内利用换拱回填土作为管棚操作平台,平台距离拱顶高度为3m左右,平台至大里程方向土体刷成坡道,坡道长度可根据现场实际情况进行确定,在施工平台的施工中要保证土体被压实,确保以后的工作面安全可靠。洞身管棚采用外径为108mm、壁厚为6mm的钢管,环向间距40cm,长度30m,纵向搭接长度为3m,外插角1～3°。地表采用三七灰土回填封闭,高出地面一定高度,恢复原地表,防止地表水流入隧道内。上述工序施作完成后,开始洞内开挖,每次开挖一榀钢拱架间距50cm,钢拱采用i25a工字钢,每榀钢架拱脚处设置6根4m长的锁脚小导管,初期支护厚度30cm。该段围岩松散,围岩压力较大,采取随支护随衬砌的施工方式,做到衬砌紧跟,确保安全。二次衬砌厚度加厚至70cm,环向钢筋采用φ25,间距20cm,纵向钢筋采用φ16,间距25cm,该加厚衬砌的长度按照一个台车位长度12m考虑。施工过程中要加强地表的沉降观测,观察围岩及地表的变形。为了保证塌体段施工后的稳定,塌体段前方采用i25工字钢支护,钢拱架间距60cm初期支护厚度30cm,每榀钢架拱脚处设置6根4m长的锁脚小导管。衬砌厚度60cm,环向钢筋采用φ25,间距20cm,纵向钢筋采用φ16,间距25cm进行加强。 3 结语

采用上述处理措施,顺利完成了该隧道塌方段施工,表明该隧道塌方处治技术是成功的。在软弱围岩隧道施工时,长距离不衬砌,片面追求进尺,不设超前支护,抢工期心切,忽视地质因素,支护不到位等是造成塌方或使塌方扩大的原因,软弱围岩隧道施工时,应搞

好不良地质调查,严格控制超前支护,短进尺、紧衬砌、强支护、勤量测,遵循“岩变我变”的原则,加强监控量测,随时掌握围岩的变形情况,加强隧道观察量测,严格控制进尺长度,及时封闭仰拱,二衬紧跟,确保施工安全。 参考文献

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