隧道塌方套拱及密布打小导管治理方案.docVIP

隧道塌方套拱、密布打小导管治理方案 内容摘要：鉴于当今铁路隧道的不断涌起，以及施工过程中出现的塌方事故，本文在总结以往研究塌方原因的基础上，对化马隧道在施工过程中出现的塌方原因进行了概括，并介绍了事故处理方案和过程，同时通过分析现场监测数据评价了相关理论和技术方法的正确性和可行性，其技术对同类隧道施工具有一定的指导意义。 关键词：隧道 塌方 密布打小导管 套拱 治理方案 引言 隧道塌方在隧道施工过程中极为常见，其原因概括起来为两类：人为原因与自然原因。前者一般包括：前期地质勘查的误差、设计的不合理、施工的不规范、监测的不仔细等。后者一般包括：气候变化、隧道涌水、地质状况等。化马隧道的塌方是由于DK313＋401～DK313＋387设计为Ⅲ级围岩，而实际围岩是Ⅴ级，掌子面围岩为碳质泥岩和强风化岩，开挖时围岩强度高，但遇水开挖后风化，层层脱落，且风化速度极快，没有时间及时喷射混凝土封闭开挖面。该隧道塌方处理方案给同类型隧道的塌方处理办法具有一定的指导意义。 本文就化马隧道所处的特殊位置西北地区，介绍了该隧道在施工过程中出现的塌方的原因和治理方案，并验证了相关理论和技术方法的正确性和可行性。 1 工程概况 兰渝铁路是连接兰州军区和重庆军区的主要的交通干道，化马隧道位于甘肃省宕昌与武都之间，设计时速为250km/h,属于客货共线，同时西北地区地势复杂，在选线时，大多数为长大隧道，该隧道被评为西北地区风险最高的长大隧道之一。围岩地质及地形条件复杂、变化多，断层较多，按两阶段施工图资料分析：隧道DK313＋450～DK313＋387段围岩设计为为III级，岩体设计石灰岩为主，该段范围设计中没有水。而实际施工过程中DK313＋401～DK313＋387段围岩设计为为Ⅴ级，岩体为含炭质泥岩，岩体极易风化，风化后岩体强度基本丧失，现场手搓即碎，而实际施工时，该段出水量较大。出水原因分析：根据出水情况显示，该段范围内的水为常年的地表降水和地表降雪融化，沉积于隧道上方的山谷之中，主要以裂隙水为主；由于它的出水量是逐渐的减小和水温显示（水温比隧道内气温低），可排除是地下暗河的可能。再加上出水的浸泡，掌子面出现了严重的滑塌。该段隧道施工采用了按V 级加强进行了支护施工。因该段围岩为含炭质泥岩，隧道塌方段中多处初期支护产生破裂，并被埋入塌体中，鉴于隧道DK313＋401～DK313＋387 段地质条件复杂，且围岩十分的松散，核心土无法留住，此段围岩直接突变为泥岩隧道周边围岩变形量大，与设计围岩严重不符，且在DK313+387开挖时，采用了预留核心土的方法。 2 塌方体原因分析 该隧道 DK313＋401～DK313＋387 段因隧道围岩在地质构造受挤压，岩体中含有丰富水分，洞碴含炭泥岩较多，造成围岩开挖后变形大，稳定性差，隧道开挖后因挤压应力释放和泥岩随时间增加的流变变形影响，围岩变形不断增加；导致隧道该段变形开裂。导致掌子面围岩塌方原因分析如下： 隧道DK313＋401～DK313＋387 段施工揭示围岩为含碎屑的炭质泥岩。该段隧道围岩主要为含炭泥质岩组成，在泥质岩中含有粉砂的石英、长石，并伴有少量的细砂碎屑；在泥质岩的斜长石表面因挤压而伴生有次生绢云母。以上成分分析说明隧道该段为挤压断层或挤压断层影响地带。受挤压断层影响，开挖后因挤压应力释放产生的围岩松动导致岩体节理、裂扩展，隧道围岩渗透增加，地表降水下渗量增加，隧道该段岩体网状裂隙发育，隧道该段地表雪水及地表水降水将随扩张后的节理、裂隙网快速下渗进入隧道内；下渗地表水一方面导致隧道含炭泥岩软化、强度丧失；另一方面下渗地表水导致围岩含水量增加，作用在该段隧道衬砌上的荷载增加；同时下渗地表水的渗透力也使得隧道衬砌上的荷载增加。以上因素的影响将导致隧道该段围岩变形进一步加剧，地质构造和围岩条件造成隧道开挖后挤压应力释放、岩体围岩增加，挤压变形的释放导致围岩面层因卸荷产生进一步的松动，岩体中节理裂隙增加，隧道围岩变形增加，使DK313＋387～DK313＋375段得围岩塌方不可避免的原因。以上条件是造成隧道该段变形的根本因素，致使衍生了后期的围岩突变，以致塌方。由于围岩自身重力、承受外层围岩的压力及该段在上述原因的耦合影响下，使得隧道围岩岩面在初期支护结构上的力急剧增加，同时，下渗水流的下渗力使得浸水饱和泥岩溶水成流塑状流失。以上三方面因素的联合作用使得未能封闭的支护结构在承载力降低和荷载增大两方面影响下发生快速的整体下沉变化，喷射混凝土开裂严重，初期支护变形大，造成该段围岩情况侵限严重。根据监控量测数据显示，沉降量达到1mm～1.5mm/12小时。该段塌方次要原因是由于围岩的突变和出水，由于出水的原因，导致了该段松散围岩被浸泡，松散成泥状。 综上所述，隧道围岩变形塌方主要受围岩的级别、地应力、围