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新奥法原理在隧道塌方中的运用.doc
新奥法原理在隧道塌方中的运用
【摘要】塌方是隧道施工中通过不良地质段落发生的地质灾害之一,本文就沐尘隧道发生局部塌方前后运用新奥法进行塌方处理取得的经验进行简要的总结。
【关键词】隧道施工;塌方;新奥法;运用;
一、前言
隧道是高等级公路跨越山区的重要通道,但因山区地形复杂、地质条件多变而极易发生地质灾害,其中塌方是隧道施工中遇到的地质灾害常见的一种,因此怎样预测塌方和处理塌方是一个重要的课题。本文从沐尘隧道的地质构造特点和发生塌方的经过阐述新奥法在隧道塌方处理中的运用。
二、地质构造描述
沐尘隧道位于龙游县南部,地表植被发育,地势南高北低。该地区整体地貌属中低山地貌类型。隧道
附近主要出露前震旦纪变质岩,晚侏罗世火山岩、白垩纪侵入岩及第四纪上更新统坡洪积层。
1、前震旦纪变质岩(pt1-2j)
前震旦纪变质岩,变质程度较深,归属为陈蔡群。变质岩以黑云片麻岩、变粒岩、黑云斜长变麻岩为主,次为黑云片岩、二云片岩等。变质岩易风化,表部全风化、强风化层厚度较大,地势平缓。沐尘隧道进口段有变质岩分布,经鉴定,确定为“石英绢云母岩”。岩石呈灰白色,由于受褶皱断裂、侵入体的影响,构造形态复杂,节理裂隙发育,但岩质坚硬,属硬质岩石。
2、白垩纪侵入岩
白垩纪侵入岩为火山强烈活动末期的产物,并且多次侵入之特征,为沐尘隧道分布最广的岩石,占出露总面积的80%以上,侵入岩岩性可分为二长岩(ηK)和花岗岩(γK)两种。二长岩 :分布于沐尘隧道一带,呈肉红色、灰红、灰褐色,主要矿物成分为钾、斜长石晶体粒大,最大可达2cm以上,新鲜二长岩质坚硬,属硬质岩一极硬岩。节理裂隙呈“X”型分布,裂隙间距约0.5米以上,呈密闭状,少数微张。但二长岩遇水易呈现球状风化,地表残坡积层、全风化层分布广,厚长大。本侵入体围岩为陈蔡群变质岩,两者呈侵入接触关系。
3、第四纪上更新统洪残直积层
主要分布于沐尘隧道出口段及隧道主体表层。岩性特征:灰黄色、褐黄色,亚粘土,稍湿-湿,松散-中密状,局部含10-15%碎石。碎石成分为熔结凝灰岩、二长岩等,碎石大小一般0.6-15cm,少数达30-40cm,呈次棱角-棱角状。
4、地质构造
沐尘隧道所处构造单元为华南褶皱系丽水-宁波隆起区,基底为陈蔡群、八都群和龙泉群之变质岩,断裂构造较发育,变质岩褶皱强烈,变质程度深,燕山期火山岩活动强烈,火山机构发育。断裂通过K21+428附近,断裂倾向SE,倾角较陡,约75~800,挤压带宽约10米左右,两层地层为pt1-2j之变质岩,岩石受断裂影响,节理裂隙较发育―极发育。
三、发生塌方的临近前兆及预测
在隧道施工中断层破碎带塌方是最常见的塌方,且塌方都会有些前兆,因此可以采取一些手段进行预测与分析,预测的手段主要是长期、短期超前地质预报。发生断层破碎带的主要前兆有:
1、节理组数的急剧增加,临近断层破碎带时节理组数可多达6―12组。
2、临近断层破碎带时出现牵引褶曲或牵引褶皱。
3、临近断层破碎带时,有时会出现由弧形节理组成的小型施卷构造或反倾节理。
4、临近断层破碎带时,一般岩石的强度都明显降低。
结合沐尘隧道地质勘察资料描述和掌子面地质预报显示,在左线K21+865附近有断裂带存在,并且围岩节理组数急剧增加,出现反倾节理和碎裂岩,因此我们在爆破时减少了用药量,采用短进尺的方法,并及时初喷砼封闭围岩。
四、塌方的发生及塌方处理
1、当开挖至K21+867时,掌子面右侧围岩节理急剧增加,岩层里含有泥质胶结,固结程度较差,呈断层破碎带的迹象(见断层示意图)。为保证围岩的稳定,在掌子面立了一榀钢拱架,在右侧靠近破碎带的地方斜向打3.0M长的系统锚杆,在拱部间距1M打3.0M长的超前锚杆,并及时喷砼封闭围岩,停止开挖。我们将这些情况上报指挥部、驻地监理办和设计单位,业主代表、驻地监理工程师、设计代表到现场勘察后认为在K21+867右侧遇到了断层,围岩条件极差,极可能出现塌方,必须采用“弱爆破、短进尺、强支护、勤量测”的原则进行施工。短进尺后发现,在右侧有两条交错的断层出现,并且长度不短,及时喷砼封闭,但由于围岩稳定性急剧下降,围岩岩质很差,呈泥岩体状态,右侧出现局部塌方。
2、为了防止掌子面再次塌方,在塌方段立即进行强支护处理(见塌方示意图及支护结构图)。处理方案为:(1)洞身架立钢拱架,在拱部打超前锚杆,铺挂金属扩张网,及时用喷射砼封闭围岩。(2)在右侧打加长系统锚杆,锚杆与钢拱架连接。(3)在右侧靠近钢拱架的地方用浆砌片石砌筑一道厚度为40CM的墙体。(4)塌方体空洞内用片石砼回填密实,再用喷射砼封闭,墙体砌筑与片石砼回填协调进行,保证回
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