隧道塌方与处理
2020-03-14
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维普资讯 http://www.cqvip.com 第28卷第8期 2 0 0 2年8月 山 西 建 筑 SHANⅪARCH1TE ̄URE Vo1.28 No.8 Aug.2002・143・ 文章编号:1009—6825(2002)08.0143.03 隧道塌方与处理 剧仲林 摘 要:就锚喷支护过程中隧道塌方事故时有发生的问题,从理论上对塌方的原因进行了分析。论述了采用新奥法进行 锚喷支护应遵循的厚则,并结合隧道具体情况,介绍了塌方处理的选定、塌方的处理过程,指出了其处理效果 关键词:新奥法,塌方,平衡拱,锚喷支护 中图分类号:U458.3 文献标识码:A 锚喷支护的应用为软岩隧道大断面开挖施工创造了有利条 差造成的,而实质上是由于人们对围岩的稳定、锚喷支护原理认 件,此法比传统支护法大大加快了隧道施工进度,然而已施作锚 识不足以及所采用的开挖、支护方法不当造成的。 喷支护的隧道仍经常发生塌方事故,塌方的原因直观上看是围岩 1 隧道塌方的形成 碴运输空间。避车洞30 m一个,能够满足装碴的要求。根据运 挖、衬砌影响较大,采用过梁的办法施工,能够解决互相干扰的问 距确定东风车7辆,同时在大避车洞处适当加宽,作为汇车和倒 题。铺底过梁用槽钢加工而成,利用 2螺纹钢相连,清理铺底 车区,300 m一处,衬砌时预留11.8 m,运输时东风车在洞内避让, 时可不用过梁,施工混凝土时用过梁在两端垫上方木后架于施工 开到洞内调头,有效地解决单线隧道出碴运输、倒车、汇车困难的 混凝土段。过梁架空后,底下施工混凝土,上面在过梁上运输,只 问题,缩短了出碴运输的时间。 2.3衬砌 要处理好过梁两侧的斜坡即可。在铺底达到强度后,将前面铺底 清理干净,用装碴机、小型千斤顶及小型机械配合,将过梁拖至前 再施工下一循环铺底。铺底混凝土直接用混凝土输送罐运 为保证衬砌的质量及施工进度,采用全液压大模板整体钢模 方,台车,衬砌台车长12 m,在衬砌台车加工的参数上,克服了以往衬 输,与衬砌混凝土相关时,可以节约部分材料,根据需要如一处过 可以再做一处过梁,将两处过梁间隔一段距离 砌加工台车方面的种种缺点。面板采用8 mm面板,不采用以往 梁不能满足施工,铺底对开挖及衬砌影响降低至最小 在大避 6 mmD ̄X:面板的作法,在保证大型机械能够通过的前提下,采用 即可。通过此方法,最佳模板分节点,以确保有足够的脱模空间。并根据单线隧道铺 保持20 cm高差,充分利用铺底作为支撑面,将台车轨道、模板底、 底纵梁全部支撑在铺底侧面上,使衬砌台车主体受力结构由立柱 剪支挠曲梁变成了封闭的四边框架结构,从而从根本上解决了衬 砌台车跑模的问题,解决了影响施工的卡口梁问题。混凝土运输 采用车载式混凝土输送罐,容积为3 m3,JS5OO型搅拌机,采用 车洞处将 l0lD钢管预埋,用碎石将水沟底与铺底填平,可以保证 铺底及水沟底结构见图3: 底施工的结构,将台车轨道铺于铺底之外的水沟底面上,与铺底 排水及运输车辆的避让等问题,f J ・÷ ..j。 随 圭 图3 铺底及水沟底结构图(单位:cm) TBD60型混凝土输送泵。在混凝土施工时,混凝土输送车开进洞 内,与出碴车避让时采用集中避让,一次避让3个东风车,混凝土 施作时间为9 h~10 h,基本上只遇一次出碴运输,影响出碴运输 3结语 的时间很少,每次混凝土施作时,出碴只加长30 min,每月施工混 对开挖的影响。 单线铁路隧道空间小,且涪陵隧道出口场地狭小,做到施工 凝土11次132 m,总的影响时间为5 5 h,可以不予考虑衬砌施工 各工序不干扰是不现实的。但通过深入的观察研究及攻关,可以 将干扰降低至最小,同时在场地布置时应通盘考虑,不可互相制 约,互相干扰。通过采用一系列的办法和手段,涪陵隧道的施工 一2.4铺底施工 铺底可以作为衬砌台车的支撑点,同时对于保持洞内的整 直稳产高产,曾创单线单口月掘进231.2 m、衬砌144 m、铺底 m的单口单月综合施工最好成绩,经过努力,解决了单线铁路 洁、文明施工以及对车辆运输的速度、车辆的保养、隧道内排水的 200 完善等等带来诸多方便,所以要求铺底先行于衬砌,与掌子面保 隧道无轨运输高产的问题,保证了涪陵隧道整体目标的实现,提 持30 m一50 m的距离为宜,但单线隧道空间狭小,铺底施工对开 高了集团公司单线隧道快速施工生产的能力,并深化了快速施工 观念,保证了衬砌及铺底的质量。 The rapid construction technology of Fuling tunnel in single railway construction YANG xln-xmg (The Second Construction Lid.c0 ofThe 12th Bureau Group ofChina Railway.Taiyuan 030032.Ch/na) Abstract:Aimed at the actual construction situation of FuLing tunnel of YuHui railway,by applying accordant construction technology plan for four COI1. stmction stages including digging,deslagging and transporting,lining and laying,the problem of single railway tunnel flexible transport is solved and the FuLing tunnel general aim is ensured. Key words:ttmnel,counter-bench method,lining,laying 收稿日期:2002.05—20 作者简介:剧仲林(1968-),男,1992年毕业于石家庄铁道学院铁路工程专业,工程师,中铁一 二局集团第四工程公司,山西介休032000 维普资讯 http://www.cqvip.com ・144・ .1 . 2第2 0 8卷 80 2 8年 月 山 西 建 筑综上所述,应用普氏平衡拱理论处理塌方有两个关键,一是 分析隧道塌方即分析支护破坏的原因。新奥法支护结构的 设计原则为:1)隧道围岩形成塑性滑移楔体,造成支护结构的剪 避免隧道开挖宽度增加,二是及时对塌穴喷混凝土 切破坏;2)支护结构与围岩粘结紧密,两者共同工作,形成无弯矩 3塌方处理实例 结构;3)由锚杆、钢支撑、喷混凝土等所提供的支护抗力,应与塑 性滑移楔体的滑移力相平衡。 从2)可知,锚喷支护结构是无弯矩结构,形成无弯矩结构的 前提是支护结构与围岩二者共同工作,二者共同工作的前提是二 3.1塌方情况简介 广西六寨——水任 : 级公路大山塘隧道宽10.5 m,高 7.09 m,采取先拱后墙法施工。2000年4月13 13正准备进行二次 者粘结紧密,而实际施工中往往因为严重超挖而需进行回填,这 衬砌时,已经施作锚喷支护的16 m拱塌方。此处地质为微风化 炭质页岩,受地质构造作用影响节理很发育,岩石抗压极限强度 样支护结构就不能有效地与围岩紧密粘结或因为围岩表面光滑 5.2 MPa~6.0 MPa,设计初期支护为喷混凝土15 cm厚;设一层(b8 喷f昆凝土也无法有效与围岩紧密粘结,由于上述原因,锚喷支护 钢筋网,间距25 cm×25 cm; 2锚杆,长3 m,间距1 m;二次衬砌 结构违背设计原则,造成塌方隐患;从3)可知,围岩在施作锚喷支 护后不断收敛而最终趋于稳定的前提是支护抗力大于或等于滑 移力。如果设计支护抗力小于滑移力或由于施工方法不当造成 滑移力大于支护抗力,皆可导致塌方。 除了以上设计或施工方法不当造成塌方外,施工质量问题也 是造成塌方的另一个重要原因,常发生的施工质量问题有锚杆长 度不足;锚杆砂浆不饱满或强度(尤其是早期强度)不足;喷t昆凝 土强度与厚度达不到设计要求;钢支撑未完全由喷混凝土填充密 实或钢支撑与围岩之间存在空隙及钢支撑未置于稳定坚固的岩 石上等。以上质量问题直接造成支护抗力未达到设计要求或与 围岩未紧密粘结使无弯矩结构产生弯矩或强度降低而导致塌方。 2塌方的处理 塌方的处理必须建立在对塌方正确认识的基础上,塌方方案 的制定如同战斗方案的制定,因为如果方案失败,不仅造成很大 的经济损失,而且可能导致人员伤亡,所以一般的处理原则是先 巩固后方.防止塌方扩大,然后以安全的后方为依托或掩护再处 理塌方。经验认为塌方发生后,在一段时间内就会趋于稳定,形 成自然拱,而自然拱的高度、宽度与普氏平衡拱理论计算结果基 本相符,以普氏平衡拱理论为依据来指导塌方处理,经实践证明 是行之有效的。 塌方后,对塌方的稳定情况作出正确的判断是制定处理方案 的关键。为此,首先要做的基础工作是收集并分析地质资料,综 合围岩的强度及完整状态,对围岩类别作出准确判断,并初步确 定岩石坚固性系数.据此应用普氏塌方高度计算公式计算塌方高 度,但特别说明的是,普氏平衡拱理论的重要性不在于应用其公 式确定塌方高度的准确性上,计算塌方高度的目的也不在于此, 塌方高度是客观存在的,普氏平衡拱理论在塌方处理中的重要性 在于表明:在一定的地质条件下,塌方高度与开挖宽度成反比,也 即只要开挖宽度不变,那么就不会有新的坍塌,应用其塌方高度 计算公式计算塌方高度的目的在于初步判断目前塌方高度是否 已达到目前对应宽度的理论计算值,进而判断塌方是否已趋于稳 定。 由于围岩不是像普氏理论假设的那样为均质,所以,实际塌 方轮廓也不是理想的抛物线形;在定向作出塌方稳定的判断后, 也不能排除个别吊石块的可能。因此,就有应用新奥法理论进行 实际处理塌方的另一重要步骤:及时对塌穴进行喷混凝土处理, 此步骤的重要性不在于喷混凝土本身强度对塌穴的支护作用上, 其重要性有:一是形成平衡拱的围岩本身具有一定自稳能力,但 由于围岩的不均质,可能有小的吊块,进而引发较大的坍塌,而喷 混凝土可以有效地阻止小的吊块发生,从而避免大的坍塌;二是 由于有了喷混凝土附着在围岩表面,围岩的变形就会及时反映在 喷混凝土面上,为准确判断围岩稳定提供了有力的依据;三是喷 混凝土是各种处理手段中最及时、最安全的方法(可在衬砌保护 下远离塌方进行施工)。 厚50 cm;初期支护与二次衬砌间设软式透水管及BFP复合土工 防水板;开挖宽度12.3 m,高度4.94 m。依据普氏平衡拱塌方高 度计算公式,塌方在起拱线以上高度为10.3 m~11.8 m,塌方处 理后最后实测塌方最高为1 1.71 m 3.2处理方案 1)清除个别危石;2)对塌穴喷}昆凝土,厚5 cm~15 cm;3)出 碴,出碴范围依据衬砌长度确定;4)拱脚设 2锁脚锚杆,长 3.5 m.间距1 m.以确保下部开挖时侧壁稳定;5)衬砌1.5 m~4.5 m,衬砌厚81)cm,设计标号为25号,衬砌内设50 kg/m钢轨来加 强,间距1.0 m,钢轨拱架纵向联结用18 kg/m钢轨,环向间距1.0 m,衬砌外按设计施作防水板及软式透水管;6)衬砌外施作20号 混凝土护拱,护拱厚81)cm,施作护拱前于防水板顶面铺设一层塑 料膜,以保护防水板及使防水板后的土工布渗水作用有效;7)护 拱上以浆砌片石回填满。 3.3实施及效果 对塌穴喷混凝土后,塌穴吊块现象消除了,第一次衬砌长为 1.5 m,第一次衬砌后,经过喷混凝土处理的塌穴经观测基本无变 形,所以往后的衬砌长度加大至4.5 m,另外,隧道右侧部分初期 支护尚未破坏,二次衬砌厚度仍按原设计50 cm执行,其余地方按 81)cm厚实施.部分拱脚塌方破坏后扩大,在起拱线以上1 m与二 次衬砌同时浇筑回填。护拱及回填的施工均未发生任何意外 塌方段处理后继续掘进时,以格栅超前锚杆作为支护,格栅间距 开始时为0.5 m~0.8 m,之后加大,再掘进4 m~5 m后,即衬砌 3 m拱圈。至此塌方完全处理完毕,整个处理过程除确保结构按 设计施工外未发生任何安全事故。在隧道竣工后一年,塌方段衬 砌及防水均良好。 4体会 1)“新奥法”的应用越来越广,但“新奥法”的实施在很大程度 上受到建设管理制度的限制,因为新奥法是以“设计、施工、量测” 为一体的,本来量测是为修正设计参数提供依据及确定二次衬砌 施作时间的,而实际只执行了确定二次衬砌的时间,忽略了原设 计初期支护抗力是否大于滑移力,如果原设计支护抗力大于滑移 力.那么施工单位依据量测结果,初期支护收敛趋于稳定,即可进 行二次衬砌,而如果支护抗力小于滑移力,那么初期支护就会不 断变形,直到塌方破坏,而作为具体实施的施工单位来说即使发 现收敛不稳定。而按建设程序经过打报告、批复等手续已耽误了 时间。2)对于支护结构参与作用的时间,要求开挖后尽快加以支 护,实践中由于工序的影响,立即素喷3 cm厚混凝土是至关重要 的,尤其在浅埋和围岩差时更为重要,因为几个小石块的松动就 会造成更大范围的松动,而且开挖后围岩的风化作用加剧,降低 了围岩力学指标。3)隧道塌方归根到底是人们对围岩的认识不 足造成的,所以预防隧道塌方的根本措施是提高对围岩的认识能 维普资讯 http://www.cqvip.com 第28卷第8期 V01.28 No.8 2 0 0 2年8月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECIURE Aug.2002・145・ 文章编号:1009-6825{2002}08-0145—02 影响高速公路沥青路面平整度的原因分析与对策 董利云 摘要:路面平整度是衡量高等级公路使用性能的一项重要指标。结合工程实践对影响沥青路面平整度的原因进行了 详细的分析,并提出了相应的对策,以达到保证路面平整度,提高路面工程质量的目的。 关键词:高速公路,沥青路面,平整度,影响因素,对策 中图分类号:U416.2 文献标识码:A 在高速公路建设中,由f沥青路面具有表面平整、仃车舒适、 大波浪路面,致使基层平整度降低,甚至导致结构层收缩开裂。 耐磨抗滑、噪声低、施工周期短、维修简便等特点而被广泛应用。 实践表明,提高沥青路面平整度必须从基层抓起,而提高基 人们乘车行驶在高速公路上,平整度能直接反映高速公路通车后 层施工质量的关键在于采用精良的施工机械,如好的稳定粒料厂 的整体效果,是体现路面使用品质与行车舒适性的最直接的外观 拌设备与进口摊铺机。 指标。 2施工机械作业的影响 1 基层施工质量的影响 1 枯 以往“基层不平面层调,下层不平上层找”的老方法,对平整 振捣器、夯锤的频率与摊铺速度、混合料级配、温度和厚度等 度要求很高的高速公路来说是根本行不通的。如规范允许基层 有很大的关系,应按使用说明书规定认真选定合适的频率。如果 顶面偏差10 nqin,当用沥青混合料将10 n 低洼处填平时,尽管表 摊铺较薄的上面层,振捣器、夯锤频率过大会引起熨平板共振,使 面是铺平了,但该处多出的10 nqin松厚经压实后仍会出现低洼现 摊铺机找平装置处于不稳定状态而影响平整度。同时,应经常检 象,其深度为10一(10/1.2):l・7 mm(1・2为沥青混合料平均压实 查振捣器、夯锤皮带,皮带过于松弛会使振捣频率、夯实次数快慢 系数)。如误差大于10 rain则不平整度将更大,由此可见基层顶 不一,形成路面“搓板”的现象。 面的平整度对沥青面层的平整度影响可谓举足轻重一 摊铺机行驶方向发生偏斜时,必须及时校iE 此时,摊铺机 1.1 重视基层平整 履带两边前进速度不同,快的一边熨平板前方会有一个向前抬高 厂拌混合料摊铺机铺筑二灰碎石半刚性基层的施工,过去习 的小台阶,慢的一边熨平板后端会有一个向后推挤的小台阶,影 惯采用平地机作业,它的缺点是高程及厚度难以控制,且反复找 响路面平整度,应在碾压时采取措施予以消除。此类校正行驶方 平表面容易离析,同时混合料浪费也多。大运高速公路业主按新 向出现的小台阶,在曲线半径较小的路段容易产生。 规范标准,提出了混合料集中厂拌、进口摊铺机铺筑的高要求。 2.2 压路机 之所以强调进口摊铺机的主要原因是它能保证所铺混合料均匀、 路面平整度好坏的关键在摊铺机,但与压路机的碾压有着不 表面平整,高程、纵横坡、厚度等指标能满足设计要求 实践证明 可分割的关系。合理的碾压工艺与正确的碾压操作是保证路面 进口ABG型摊铺机铺筑效果最佳,而国产摊铺机几次试铺均未成 平绍摩的重薯手殷 功。对设计厚度超过30 cm者可分两层铺筑,摊铺宽度控制在6 m 使用轮胎压路机时,应注意检查各个轮胎的新旧程度和轮胎 ~8 m时平整度效果较好。 压力,必须做到新旧一致、压力相等。否则轮胎软硬不一,在碾压 1.2控制混合料的最大粒径及含水量 过程中形成轮迹,使沥青面层横向平整度超标。钢轮压路机应装 为提高基层平整度和方便摊铺机铺筑,基层混合料集料最大 雾状喷水装置以防混合料粘轮,轮胎压路机应有专人负责用1:3 粒径宜适当减小。因为集料粒径越大,混合料越易产生离析,且 的油水混合液喷洒轮胎表面,防止碾压时将沥青混合料粘起造成 对搅拌、摊铺设备的磨损也大。因此,适当减小集料的最大粒径, 路面不平整。 有利于摊铺机作业和基层顶面平整度的提高。 压路机应停在冷却后的沥青路面上,否则极易形成小坑槽, 另外,混合料施工含水量的控制亦十分重要。含水量过小影 影响平整度。 响结构的板体形成,含水量过大使碾压成型比较困难,且易形成 3施工过程中其它因素的影响 力,包括采取先进的科技手段对围岩稳定进行分析以及提高建设 者的素质等方面。 The landslip and treatment of tunnel JU:Daong-Fm (The Fourth Engineering 13d.Co ofThe Tweltfh Bureau Group ofChina Railyway,Jiexiu 032000,China) Abstract:Some problems often OCCUr when using anchor spray support against tunnel landslip.The landslip theory reasons ale did analysis in this pa— per.And the principle that should be abided on applying XinAo method for anchor spray support is also described.Based on the theory of balnace arch nad speciifc situation of the tunnel,lnadshp treatment met|lde is decided and finally treatment process and effcet introduced. Key words:Xinao method,lnadslip,balance arch,anchor spray support 收稿日期:2002-034)9 作者简介:董利云(1958 ),男,1982年毕业于山西省交通学校道路与桥梁专业,工程师,忻洲公路分局试验室,山西忻州034000