浅埋隧道土质覆盖层坍方冒顶治理

浅埋隧道土质覆盖层坍方冒顶治理中国葛洲坝水利水电工程集团有限公司第四工程有限责任公司二00五年十二月浅埋隧道土质覆盖层坍方冒顶治理【摘要】本文以向家坝水电站对外交通专用公路岩门溪隧道进口塌方冒顶处理为例，介绍了坍方原因、坍方机理和处理方法以及坍方处理后的掘进及支护。【关键词】浅埋隧道土质覆盖层塌方冒顶治理【Abstract】ThearticleisexamplethatthoughtprocessingforthecollapseofcavingforimportofYANMENXItunnelinXIANGJIABAhydroelectricinstallationfortrafficwayforaspecialpurposeoutside,afterintroducedthereason,themechanismandtheprocessingofthecollapseasalsotunnelingandtimberafterprocessingofthecollapse.【Keywords】Thetunnelofshallowsubmersioncoverstratificationofsoiltexturethecollapseofcavingharnesing一、工程基本情况和地质条件向家坝水电站左岸对外交通专用公路岩门溪隧道全长716m，为单洞双向交通隧洞，隧道净空9×5m。进洞口开挖断面宽11.72m，高8.82m，按上下台阶分层开挖，上台阶高度5.86m。进洞桩号K5+053，隧道轴线与山体边坡走向成斜交锐角，属偏压进洞。岩门溪隧道进洞口处埋深约5.8m左右，属浅埋段隧道，根据隧道进洞口洞脸边坡开挖地质情况显示，该洞段岩性均为侏罗系中统沙溪庙组的泥岩，为沉积岩，岩体节理裂隙发育且破碎。洞口起拱线上2.2m处有一煤层，煤层厚39cm左右，煤层上部岩石为强风化紫红色泥岩，节理发育，极为破碎，岩石整体性、结合力差，煤层下部为中等风化灰色粉砂质泥岩，较为破碎。边坡岩石上覆盖层厚度在3-5m，局部有6m，覆盖层主要为红色粘土夹孤石，覆盖层与岩石接触面土壤含砂性。洞口右侧有部分土质覆盖层在开挖线内。整个洞口段围岩节理裂隙发育，且较破碎，结构松散，自稳性极差，右侧山体土质覆盖层非常薄弱，易发生塌方。二、施工及坍方情况隧道洞口段施工开挖单循环进尺要求0.8m，超前支护参数：超前锚杆Φ28，L=4m，石质围岩部位间距0.3m，土质部位间距0.15m，排距1.2m。初期支护参数：系统锚杆Φ25，L=4m，间排距1.0×1.0m；I18型钢拱架间距1榀/0.6m；钢筋网φ6@0.15×0.15m，喷砼23cm。施工至K5+065桩号之前，隧道右侧土质覆盖层出现局部少量坍塌，比较正常。2005年12月24日，掘进到K5＋065桩号后，掌子面右侧与岩石接触面的黄土出现不停往下掉落、坍塌，直至坍穿地表坡面，形成冒顶坍方，塌出一个凹型漏斗形状，坍方垂直高度为9～12m，坍体下部为2.2×7m，上部为9×8.8m的椭圆型。坍方方量约200m3。具体见下图：三、坍方机理、坍方原因分析1、坍方机理土质类隧道或洞室开挖后，由于围岩的C、φ值较低，周边一定范围内很快发生松弛变形，随着这些变形的逐渐扩展，围岩的整体强度降低，同时土压增加，进而引发局部的塑性破坏，在围岩（土质体）内部出现空洞导致局部发生坍塌，局部（浅埋时在地表）出现下沉，塑性区进一步扩大，土压力剧增最终导致整体失稳，大面积坍塌，这就是坍方。这类坍方表现为：坍体为松散的砂、土（或碎石）混合体，数量较大，坍腔形状较为规则，一般为圆弧形或拱形。2、坍方原因针对本次隧道洞口段坍方，我们分析认为是以下原因：①该段左侧为风化破碎泥岩，右侧为潮湿的粘性黄土覆盖层，中间形成土与岩石的大接触面，因黄土的结构松散，无结合力，整体的稳定性极差。②近期连续十多天阴雨，地表水浸透洞挖断面内的黄土，开挖后，黄土极容易形成坍方、掉落；③爆破进尺存在一点问题，经检查得知，本次开挖实际进尺达到1.7~1.8m。四、坍方处理1、坍方处理的总原则安全，塌方的处理必须安全可靠，做到万无一失；快速，即处理时间最短，以保证工期；保质，即保证工程质量，不得留下任何隐患；节约，即整个塌方处理费用要最低。2、坍方处理的要点①地表处理，并做好防排水；②防止坍方的扩大；③坍方段的支护。3、坍方处理的要点①待坍方稳定后，对坍腔漏斗四周壁及坍口进行喷射混凝土，厚度为10cm，封闭坍腔四周土壁，防止继续坍方。②坍口地表周围挖截水沟进行截水，以防止雨水等灌入坍腔内。③待坍腔处理完毕后，在洞内挖运坍方土渣。④对坍方部位施工初期支护，立拱架、打锚杆、埋设排水管、挂网喷砼。型钢拱架由原设计参数改为1榀/0.3m。⑤坍方漏斗底部再铺设一层ф4@100×100的钢丝网，喷砼，加强坍体底部支护作用。在钢丝网上面埋设两排环向透水管，并用土工布包住透水管，环向透水管与埋原设的排水管相连接，使水排到洞内临时排水沟中。⑥坍腔内用煤渣填充4～5m，以卸荷坍腔四壁土压。因煤渣重量轻且透水，可确保下导开挖安全。⑦坍腔上部待二次衬砌完毕后，再用土回填，回填高度超出原地面0.5m。五、隧道K5＋065后段的开挖支护1、加强隧道内的监控量测，在坍方段洞内再增加一个监控量测断面。2、超前支护除原方案规定的Φ28@300×1200，L＝4.5m的超前锚杆继续外，右侧土质部分增设Φ42@300×1200，L＝4.3m的超前小导管。超前小导管注浆，注浆压力为1Mpa。见下图：3、隧道开挖严格按照“短进尺、弱爆破、强支护、勤观测”原则施工，爆破进尺严格按爆破设计0.8m/炮掘进，并及时做好初期支护后，再进入下一循环掘进。4、K5＋065后段5m内的钢拱架调整按1榀/0.3m。六、结语本次岩门溪隧道洞口坍方冒顶，在隧道施工中，属小坍方，但耗时10天，影响了工程进度。对该坍方段进行处理后，该段没有发生开裂、下沉等不良现象，说明坍方处理措施是有效的。本文为隧道坍方总结了一些经验教训,望能服务于隧道施工。参考文献《隧道工程施工要点集》关宝树编人民交通出版社《岩土锚固技术手册》苏自约编人民交通出版社《公路隧道设计规范》JTGD70－2004人民交通出版社《隧道施工及组织管理指南》吴焕通编人民交通出版社作者介绍：张晓瑞现任葛洲坝集团向家坝公路项目部常务副经理袁小明现任葛洲坝集团向家坝公路项目部总工冀德征现任葛洲坝集团向家坝公路项目部技术部部长张志平现任葛洲坝集团向家坝公路项目部技术员史宝聚现任葛洲坝集团向家坝公路项目部技术员二00五年十二月