隧道坍方案例分析.pdf

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下水的作吊所产生的膨胀侧压,使墙体产生小量凸变形,采用密集砂浆锚杆和系统离压灌浆, 可提高围岩整体强度,阻止地下水渗透,增强墙体抗压能力。 (2)对水敏性极高的松散体和近似流塑的泥沙粘土地层,由于毛细管水的渗透,使土层吸 水膨胀,逐渐形成强大侧压,造成墙休严重外凸变形。针对这种情况,必须彻底改善墙体的力 学结构。因此、采用马蹄形墙体结构代替直墙结构,以弧形的结构形式抵御来自水平方向强大 的压力。衬砌结构中锚杆和钢筋网的布设,大大提高了衬砌体的强度,保证了港道的稳定。 (3)为实现巷道加固改建的设计原则,采用的锚固、高压灌浆以及马蹄形钢筋混凝土衬 彻等技术猎施符合实际,达到广道加固和改造的题期自的,

宝中线堡子梁隧道衬砌变

堡子梁隧道位于宝中线宝安段DK33+029~DK34+933,全长1904m,为单线曲墙式。 隧道工程于1990年10月开工,1992年底主体完工,1994年10月隧道整治工程全部完工。 堡子梁隧道埋深65~120mCBDA 20-2018-T 医疗洁净装饰装修工程技术规程,主要穿过第三系砂粘土层和二送系砂类夹泥岩,属I~亚 类围岩。隧道DK34+180~+650段的岩石以砂岩及灰绿色泥岩为主,节理裂隙发育、岩体 破碎松散,有裂隙水渗流,泥岩具有膨胀性,自由膨胀率为46%~66%。

隧道DK34+180~+650段在施工阶段曾多次发生方事故,也采用了多种手段 但是在衬砌完成后,拱部衬砌仍出现了开裂变形,裂缝宽度为50~620mm,错 0mm,严重影响了隧道的稳定。

因为该段隧道从堡子梁古滑坡后缘下部的岩层中通过,滑面距隧道顶部只有10cm,因 此隧道的施工引起了古滑坡的复活,使地表出现了开裂,隧道期方事故频繁发生。其中最大 方高度为10.8m,宽8.0m,排架整体下沉0.61.2m,侧面向中间挤压位移为0.4~0.8m。

3年4月,铁道部有关专家对堡子梁隧道进行了技术论证,根据“宁强勿弱”的】 对隧道的围岩及衬研变形进行加固处理,以保证隧道的安全使用。

(二)导轨式钻机 为了满足施工需要和确保运营行车的安全,结合实际,会同有关风动工具厂设计和加工 了用于锚杯和压浆孔施工的导轨式钻机。 钻机安置在自制的平板车上,钻机的导轨有效行程为3m,能旋转360°,可用于任何角 度的施工,操作简便。 通过实践和摸索,对钻进工艺总结出了一些经验。在土夹层钻进时速度要慢,风压不宜 过大,应控制在2~4kg为宜,钻进时应反复用钻具扫孔,其进尺应控制在0.23~0.5m之 间,以防止钻进过程中钻孔被堵住无法达到注浆的目的。在破碎围岩钻进时,风压应控制在 4~6kg之间,钻孔速度可以适当地加快。总之,钻进完毕后,应保证钻头上的水孔畅通, 从而确保注浆的可能性。

(三厂深扎注浆 深孔注浆采用两根3m长的迈式锚杆相连作为钻杆钻孔,注浆花管为Φ42mm的无缝钢 管,应用M400型迈式泵进行压浆。

深孔注浆采用两根3m长的迈式锚杆相连作为钻杆钻孔,注浆花管为Φ42mm的无 应用M400型迈式泵进行压浆,

(1)隧道衬砌变形整治采用迈式锚杆注浆346t,深孔压浆1964 (2)在隧道项部和拱部对锚杆进行非破坏性拉拔试验,其抗拉力均达到11t,未出现任 可破坏。 (3)在整治范围内,由监理工程师任意指定位置、用钻机钻孔检查。在DK34+200处 158

钻深4.4m,DK34+300处钻深5m,DK34+505处钻深5m,三处钻进速度均匀,未出现 突变的现象,说明注浆填充密实。 (4)通过迈式锚杆的加固及深孔压浆,围岩与衬砌共同形成了一个封闭的承载体,达到 了加固和控制变形的官的。 (5)1995年4月、铁道部有关专家对堡子梁隧道滑坡体的监测进行评审。评审分析结 果表明,隧道的变形和滑玻的位移得到了控制,隧道趋于稳定,从而说明隧道衬砌变形的整 治工艺方法是有效的。该工程被评为优良工程。 (6)堡子梁隧道衬砌变形的整治工程实践表明,迈式锚杆和深孔压浆是一种整治病害隧 道的有效方法,并目在复杂地层的隧道施工中,作为加固手段也有着广阔的应用前景,

渣洋隧道是一座地方专用线上的铁路隧道,全长391m,建成于1972年,投入运营后 20年未进行维修,病害十分严重。隧道穿越地层为石英砂岩夹炭质页岩,石英砂岩坚硬但 节理发育,岩层破碎,炭质页岩很疏松,且有遇水膨胀现象。整个地层相当于我国铁路隧道 围岩分类Ⅲ~IV类。衬砌混凝土受围岩挤压开裂,洞内裂缝纵横交错,拱腰有两条纵向贯 通裂缝长达200多米。洞内到处漏水,每逢雨天,洞外下雨,洞内也下雨,洞外不下了,洞 内还下,由此而引起的道床病害土分严重。1992年开始整治,采用了喷锚加固、洞内注浆,

设置排水暗槽等措施综合治理,历时数月竣工。经 整治后的隧道洞内已无漏水,道床干燥,达到了预 期的效果。 渣洋隧道洞内衬砌裂损严重地段采用全拱墙网 锚喷(双侧共70m长)和拱部与单侧边墙网锚喷 (32Ⅲ长)整治方案。根据隧道建筑限界要求,拱 部只需凿毛,边墙侧需凿除10cm厚的既有衬砌(见 图5一22)。原设计为人工凿除,但实际施工时人工 凿除效率太低,每天工作6小时才凿除面积2m², 照此进度,凿除450m²边墙将耗时200多天。为此, 改用浅层控制爆破的方法,从而大大缩短了凿除时 闻

层控制爆破单孔装药量与炮眼间

渣洋隧道为浅层爆破,最小抵抗线W远小于1m。在爆破总消耗能中,破裂剪切

0 f(q +q,H)

21.36 1= =0.081 (m²) 1.15(13/0.06+150×0.1)

取炮眼间距与排距相等,则炮眼间距a为0.285拉,取为0.30m。 以此数据为依据,现场选取了三种炮眼布置情况进行试验。 (1)炮眼间距、排距为0.3m,出现超挖,若干地方爆破深度达到12~13cm,超过了 爆破10cm的要求。 (2)炮眼间距、排距为0.4m,爆破后壁面不平整,留下欠挖,有些地方炮突出约3~ 5cm。 (3)炮眼间距、排距为0.35m,爆破后壁面基本平整,满足设计厚度。故炮眼间距 排距实际定为0.35m。

三、每次爆破面积与齐发总药量

每次爆破面积必须严格控制,爆破面积过大则齐发总药量过大,对既有衬砌产生损害; 过小则不能充分发挥爆破效率。因此最佳齐发总药量应以不损害衬码为原则,而又能使每次 爆破的面积最大。 在渣洋隧道中,爆破最小抵抗线W只有6cm,爆炸时释放出的能量除一部分消耗在介 质的剪切破坏外,余下能量的绝大部分将从最小抵抗线方向发泄,从雨形成空气冲击波。地 下洞室中爆被形成的空气冲击波超压公式为

AP= 0.29 E +0.76, 4.19×R V4.19×R

+0. 35 , 0. 35 b 0. 35 o 0 0 0 0 0 0 0 O 0 O O 0 0 Q ?

经现场观察,实际爆破效果比较理想,爆破后壁面只有少量松石,经清除后混凝土壁面 圣实、无爆炸裂隙,满足凿除设计厚度要求。炸落的混凝土碴块块径为5~10cm,但边墙 质有10cm×15cm×30cm的大渣块掉落,经分析主要是该隧道先拱后墙法施工,拱脚的 藿注间歌面起了临空面的作用;且炮眼设计时,为保护拱脚,距拱脚0.3m处还设暨了一排 空眼,致使该处爆破破碎效应减弱,碴块过大,则壁面欠平整。后将空眼至拱脚的排距减为 0.15m,块就减小了,爆破效果满足设计要求。

隧道或地下洞室在施工过程中发生的方形式是多种多样的,根据铁道部立项的有关科 研成果,可以列出如下的一些形式: 1.根据施工隧道方的地点不同划分 (1)洞口期方:在刚进洞施工时就发生了方,这类方有时也称为洞口滑坡: (2)洞口段方:在进洞一段距离(一般为50~200m)后才发生的方,这类方一 般因埋深浅而期至地表; (3)洞内工作面期方:在开挖工作面发生的期方; (4)洞内滞后工作面方:距开挖工作面一定距离发生的方。 2.根据方规模和形式划分 (1)整体方:往往发生在软弱围岩中,从边墙或拱脚变形增大开始,进而波及到拱部 从而形成整体場; (2)顺层方:亦称为“顺层滑”,当岩层的层面较光滑,层间结合力差,或受节理 相交的影响,岩体相对破碎状,在开挖后出现顾层的滑移现象; (3)局部掉块:严格地讲,局部掉块不能归入方范畴,因为它没有引起整体失稳。但 掉块可大可小,当大到几立方米甚至儿十立方米,也称之为方。这类方大都因为节理发 育所致。 3.因来用的施工方法不同划分 (1)上(下)台阶方:因采用正台阶法施工时,在台阶的上(下)部分发生的方; (2)左(右)侧导坑方:在采用侧壁导坑法施工时,在左(右)侧导坑所发生的均 方。 4.因施工目的不同而划分 (1)导洞的方; (2)横洞的方; (3)斜井的方和竖井的方; (4)开挖避车洞引起的班方:

(5)处理欠挖时引起的班方: 5.为简单、直观,可将所有方形式划分为3大类 (1)洞口方(包括洞口段方); (2)滴内石质类方; (3)洞内士质类毋方。

1.洞口方 由于洞口一般为堆积层或风化严重、破碎的岩体,其自稳能力以及整体稳定性均较差, 司时文处在浅埋地段,如果在进洞前未对边仰坡采取一定的技术措施(如刷玻卸载、喷锚支 护、注浆加固等),或采取的技术措施未能达到要求时,在进减后,必然引起上端围岩发生 应力重分布,在重力作用下出现下沉或开裂变形,当这些变形发展到一定程度时,极限平衡 被打破,导致大面积的整体失稳,进而发生整体塌,这就是洞口方。 2.洞内石质类方 隧道或洞室开挖后,使其周边的岩石处手悬空状况,同时发生下沉或收敛变形,以释放 其内部应力,由于岩石体中存在层理和节理(有时还有软弱夹层)、使周边的部分岩块在重 力作用下,具有下落和挤出的趋势,如果此时未采取相应的支护措施或所采敢的支护措施达 不到控制其变形发展的要求时,必然会出现“掉块”现象,当这种“掉块”的数量达到一定 数值时,就是班方。这类方一般沿结构面形成,腔的形状极不规则。 3.洞内土质类方 土质类隧道或洞室开挖后,由于围岩的C、中值较低,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,进而弓发局部的塑性破坏, 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,大面积塌,这就是方。这类方表现为: 体为松散的砂、土(或碎石)混合体,数量较大,腔形状较为规则,一般为圆弧形或拱形。

发生隧道方的原因是多方面的,有的是人为因素,有的是非人为因素,有的是由于经 验不足··.·通过我们的调查,将方的发生原因概括为以下四个方面。 (一)地质因素 在勘探和施工过程中对地质情况认识不清,造成施工时出现了方: (1)在开挖的过程中,围岩的地质条件突然变差,如从亚级突然变化到V级围岩; (2)施丁过程中出现了较大的断层、破碎带或软弱夹层; (3)出现了特殊的不良地质,如膨胀岩、高地应力、溶洞、涌水等。

(1)洞口的位置选择不恰当,如位于较大的滑动体或断层之中,从前引发洞口方; (2)设计的支护参数偏小,无法保证围岩从开挖后到二次衬砌施作这段时间内的稳定: (3)针对特殊不良地质地段,设计上给出的处理措施不当。

(1)根据局部地质状况,需要采取超前支护(超前锚杆、管棚、注浆、小导管预注浆等 措施而未采取,或虽然已采取但其质量和效果未能达到要求; (2)并挖方法不正确,如应该采用半断面开挖而实际采用了全断面,应该采用分步开挖 的而实际采来用了全断面或平断面等等; (3)初期支护未按设计的参数进行,如锚杆的长度、间距、喷射混凝土厚度等,使围岩 的稳定性达不到要求: (4)隧道的爆破设计有问题,造成对围岩的扰动过大; (5)施作二次衬砌的时间太退,围岩无法承受应力重分布后带来的直接作用而发生方 (6)采用长台阶法施工时,上、下台阶的简距太大,直接导致方的发生; (7)在软弱围岩的施工中,没有及时施作仰拱,未形成封闭的环状受力; (8)采用新奥法施工时,没有按时、按量的开展量凝工作,或虽开展了量测工作,但未 及时进行信息反馈,从而造成决策失误,

(1)未经上级技术部门同意,擅自改变施工方法,如开挖方式、支护方式等; (2)不严格遵守设计文件、施工组织设计、《隧道施工技术规范》、《隧道验收评定标准》 的要求和规定组织施工,达不到“均衡生产、有序施工”的要求; (3)安全、质量意识淡薄,在施工中存在侥幸心理、偷工减料、弄虚作假等,造成支护 质量远远达不到设计要求; (4)由于不合理工期、不合理造价等宏观决策,引起施工过程中强行追求进度,造成支 护强度达不到应有的要求,从而引发班方。

方的界定主要是解决两个问题,一是期方与超挖的关系问题;二是方与局部掉块 最在量上的划分问题。

1.隧道的超挖,产格地讲是对爆破的控制问题 爆破控制生要包括药量的大小控制、周边眼的装药结构形式、钻孔的倾角等:光面爆破 支术在施工中已基本成熟,一般钻眼深度为3.0m左右,个别达到5.0m,在这种条件下, 遂道超挖般为15~30cm(规范规定的允超值为10~15cm);另外,对于围岩的地质条件 如岩体破碎、节理发育或软弱围岩地段,其超挖数值相应要大一些,可能达到30~50cm 但在这样的条件下,一般都来用欠挖法施工,即将开挖轮廓线向内收10~30cm,个别土质 隧道为了控制超挖,甚至内收40~50cm:因此,在一般情况下隧道的超挖值不可能太大, 也就是20~30cm:

2.关于局部掉块的大小问题

H≥1.5 m H =Q/(L : S) ≥0.7 m

(1)隧道方是岩体发生松弛破坏的最直接表现,期方大小与松弛破坏的高度有必然的 联系,而松弛破坏的高度即切方高度又与围岩级别有关。目前《隧规》中采用的围岩塌高 度的计算式如下

式中,h为坑道宽度为5.0m时,相对丁S级围岩的塌落高度(m);S为围岩的级 由于现在铁路隧道采用新的分级标准,上式改写为

注:I级围岩,一般不会发生方、 由于二者的概念究全不同,故在此表中 期方高度定为囊,以下各表相同。(这与目前的《水工醒道》的规定一致)

本节主要介绍三类方发生后应采取的相应技术措施。这些技术处理措施是根据前面部 分工程中发生的方实例的处理手段,并结合目前广泛采用的一些较为成熟的技术措施,通 过系统的总结和归纳形成的。

①)口四周施作截、排水沟; ()待洞内勇方处理完毕后,对地表口进行回填,回填一般采用不透水的粘土进行, 回填高度应高出原地面0.5~1.0m; ③当口数基较大,同时地表口附近取土困难时,可不进行回填,而改作腔四月 刷坡,作成簸箕形。簸箕的底面应保证排水,一般坡度为3.0%~5.0%的斜坡即可。

四、洞内班方处理后的开挖及支护

(1)采用WNF和WF法处理的方,由于体已全部清除TB 3074-2017 铁路信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件(2018-01-01实施),故开挖及支护是在未方 的围岩中进行,因此应根据现场的地质情况、围岩级别以及地下水活动情况等因素综合考虑。 在方影响的范围内,一般是方段的前后10.0~30.0m,仍应遵守“短进尺,弱爆破,强 支护的原则组织施工。 (2)对于来用Z法处理的方,其开挖和支护是在已注浆加固的期体中进行,施工时 应根据注浆效果合理选择开挖、支护方法,除在碎石类坍方且注浆效果十分理想的情况下, 选择全断面一次开挖外,其他情况均应采用台阶法或分部开挖法,其开挖进尺一般为1.0~ 2.0m;开挖后应及时支护,支护以喷锚支护为主,宜采用早强药包锚杆或自进式锚杆等尽 早受力的锚杆,并根据现场注浆效果及管棚支护效果,决定是否设置钢架、钢筋网以及采用 钢纤维喷射混凝土等。

(1)首先要了解设计上标注的地质情况及特点,并随时写现场的实际地质情况相对照, 弄清设计意图,这一点对隧道防工作极为重要。以往的事实说明,许多隧道册方的发生, 都是因为忽视隧道所处的地质条件或对地质条件发生变化熟视无造成的。 (2)加强对地质的超前预防,主要的措施有超前钻孔、地质雷达、波速测试以及宏观的 工程类比法等。 (3)在软弱围岩地段、为了防止块方,必须采取正确的开挖方法,如短台阶法、分部 挖法等,并确保初期支护质量,如果软弱围岩地段又同时处在浅埋和大跨度的情况下,此时 是隧道施工安全最薄弱的地方。为了防止方,必须制定一整套的防技术措施,内容包括: 超前支护、加强初期支护、蓝控量测、二次衬砌紧跟等。 (4)在隧道开挖过程中,突然遇到了较大的涌水、流沙、溶洞、断层及破碎带时,必须 及时改变施工方法,增大支护参数,以及其他必要的技术处理手段,才能达到防的目的。

即可得出围岩,包括初期支护是否稳定的结论。但是必须指出的是:量测结果超过标准值时 隧道并非:一定发生方:相反,量测结果没有超过标准值时,隧道也并非一定安全稳定。

现场管理在目前隧道施工防期中,是极其重要的环节,从隧道的开挖到支护、衬础都需 要严格地遵照设计文件、施工组织、施工规范、验收标准等要求进行。如果施工现场没有严 格的管理,隧道方的发生就不可避免。再者,现在许多隧道的开挖甚至连支护部分都分包 给民工进行施工,那种“包而不管”或“以包代管”的做法是引发方的另直接原因。总 之,在管理方面,必须加强以下几方面的工作: (1)严格遵守铁路、公路、水工隧道施工规范和隧道验收评定标准、设计文件以及施工 组织设计的要求和规定; (2)未经上级技术部门向意,不得擅自改变施工过程中的开挖、支护方式; (3)认真进行支护作业,确保锚杆的长度、简距、喷射混凝土厚度、格栅拱架间距等参 数达到设计要求; (4)必须坚持开展监控量测工作,并及时做到量测资料的收集、处理和信息反馈。

即可得出围岩,包括初期支护是否稳定的结论。但是必须指出的是:量测结果超过标准值时 隧道并非:一定发生方:相反,量测结果没有超过标准值时,隧道也并非一定安全稳定。

现场管理在目前隧道施工防期中,是极其重要的环节,从隧道的开挖到支护、衬础都需 要严格地遵照设计文件、施工组织、施工规范、验收标准等要求进行。如果施工现场没有严 格的管理,隧道方的发生就不可避免。再者,现在许多隧道的开挖甚至连支护部分都分包 给民工进行施工,那种“包而不管”或“以包代管”的做法是引发方的另直接原因。总 之,在管理方面,必须加强以下几方面的工作: (1)严格遵守铁路、公路、水工隧道施工规范和隧道验收评定标准、设计文件以及施工 组织设计的要求和规定; (2)未经上级技术部门向意,不得擅自改变施工过程中的开挖、支护方式; (3)认真进行支护作业,确保锚杆的长度、简距、喷射混凝土厚度、格栅拱架间距等参 数达到设计要求; (4)必须坚持开展监控量测工作,并及时做到量测资料的收集、处理和信息反馈。

即可得出围岩,包括初期支护是否稳定的结论。但是必须指出的是:量测结果超过标准值时 隧道并非:一定发生方:相反,量测结果没有超过标准值时,隧道也并非一定安全稳定。

现场管理在目前隧道施工防期中,是极其重要的环节,从隧道的开挖到支护、衬础都需 要严格地遵照设计文件、施工组织、施工规范、验收标准等要求进行。如果施工现场没有严 格的管理,隧道方的发生就不可避免。再者,现在许多隧道的开挖甚至连支护部分都分包 给民工进行施工,那种“包而不管”或“以包代管”的做法是引发方的另直接原因。总 之,在管理方面,必须加强以下几方面的工作: (1)严格遵守铁路、公路、水工隧道施工规范和隧道验收评定标准、设计文件以及施工 组织设计的要求和规定; (2)未经上级技术部门向意,不得擅自改变施工过程中的开挖、支护方式; (3)认真进行支护作业,确保锚杆的长度、简距、喷射混凝土厚度、格栅拱架间距等参 数达到设计要求; (4)必须坚持开展监控量测工作GB 50352-2019 民用建筑设计统一标准,并及时做到量测资料的收集、处理和信息反馈。

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