鹧鸪山隧道塌方处理技术措施
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2015年06月20日 13:40:00
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1.概述国道317线鹧鸪山隧道及其引道工程,位于四川省阿坝藏族自治州理县和马尔康县之间,东距成都西北约310km,路线全长8996m。其中,东引道长220 m,隧道长4423 m,平导长4439 m,西引导长4353 m,合同总共期42个月。鹧鸪山隧道属高海拔、高寒变质岩地区工程,隧道区地面高程达3300 m以上,区内历年平均气温为3。3~3。8,历年极端最底气温为-30~-31,冻结最大深度1。01 m,最大积雪厚度47㎝。

1.概述
国道317线鹧鸪山隧道及其引道工程,位于四川省阿坝藏族自治州理县和马尔康县之间,东距成都西北约310km,路线全长8996m。其中,东引道长220 m,隧道长4423 m,平导长4439 m,西引导长4353 m,合同总共期42个月。
鹧鸪山隧道属高海拔、高寒变质岩地区工程,隧道区地面高程达3300 m以上,区内历年平均气温为3。3~3。8,历年极端最底气温为-30~-31,冻结最大深度1。01 m,最大积雪厚度47㎝。
鹧鸪山隧道设计技术标准为山岭重丘二级公路,行车速度为40 km/h,双向行车,行车道宽2 m×3。5 m。建筑界限:高5 m,宽9 m。车辆荷载:汽车-20级,挂车—100。另设平行导坑,作为运营通风及安全救援通道,平导建筑限界:高4。5 m,宽5 m。
2.隧道区内出露的地层主要为第四系全新统和三叠系“西康群”中统杂谷脑组上段上统侏伟组、新都桥组及中生代燕山期花岗闪常岩。
Ⅱ级围岩段:以千枚岩、碳质千枚岩、板岩、碳质板岩为主,节理裂隙发育,洞身施工时易坍塌,夹砂岩破碎带处开挖后地下水发育,碳质千枚岩等软岩段在初期支护施作后不久地下水逐渐渗出并增大。
Ⅲ级围岩段:以砂岩、板岩为主,夹薄层细砂岩,受区域地质构造影响,岩层挤压倒转,节理发育,岩体破碎,地下水较发育,洞身施工中易坍塌。
Ⅳ级围岩段:以变质细砂岩、板岩为主,夹千枚岩、碳质千枚岩,岩层单斜,挤压紧密,节理较发育,岩体较完整,地下水较发育。
目前隧道施工地段以Ⅱ级和Ⅲ级围岩为主。
3.平导PK0+540~+567段地质
该段施工揭露围岩以碳质千枚岩为主(占90%以上),夹薄层碳质板岩,受区域地质构造影响,岩层挤压强烈,产状为270度~300度,角70~87度,节理发育,主要有320~350度,角30~55度,115度角60、270度等。碳质千枚岩呈薄片状,力学强度低,层间黏结力小,与水软化,泥化,呈松软结构。PK0+556~+572段有一逆断层,产状形成宽度约2米的角砾岩带。开挖时干燥无地下水,初期支护施作一周后出现渗水,坍塌时大面积滴水,坍塌后坍体出水量为22立方/小时。
4.平导PK0+540~567段坍方情况
平导建筑限界高4。5米,宽5米,开挖断面高7。2米,宽7。9米,曲墙式衬砌,采用新奥法复合式衬砌施工。PK0+540~+567段于2001年10月15日~10月23日开挖及初期支护。其原支护措施为:拱墙全断面设置Ⅱ级φ18螺纹钢筋网(25×25㎝),拱部系统锚杆为3米长φ25中空注浆锚杆,间距1米×1米,梅花型布置;边墙施作2。5米长φ22砂浆锚杆,间距1米×1米,梅花形布置;拱墙全断面喷C20混凝土(厚10㎝),预留变形量10㎝;二次衬砌采用40㎝厚C25混凝土(还未施工)。开挖时无地下水,一周后喷射混凝土表面出现渗水,且渗水面积逐渐增大增多。于2001年11月5日上午该段喷射混凝土迅速发生开列,正欲对该段进行加固处理时,当日下午便发生坍塌。坍塌岩渣封堵巷道,坍腔高度及宽度无法探明(估计7~8米高,13~15米宽),坍塌岩渣估计三千多方,覆盖原平导开挖断面达27延米。同时,PK0+520~+540及PK0+567~+580段初期支护发生变形开列,喷射混凝土裂缝宽达10~30㎜,环向长度贯穿整个断面,剥落掉块,钢筋网外露,初期支护被破坏,失去其支护能力。
5.工程处理措施
5.1 PK0+520~+540及PK0+567~+580段初期支护开列段(坍方影响段)
首先对PK0+520~+540段初期支护开列段进行了加固处理,以防止坍塌向洞口发展。其具体措施为:加设Ⅰ18工字钢架作为临时支撑,刚架间距为1米,拱架角喷射C20混凝土固定(必要时施作临时仰拱),拱背与喷混凝土面紧帖,空隙处喷混凝土封闭。每榀临时支撑设8根φ22砂浆锚杆(长3米)锁定。临时支张之间作φ22螺纹钢筋拉杆。全断面增补4~5米长φ25自进式锚杆加固围岩,间距1米×1米,梅花形布置。PK0+567~580开列段待坍塌段处理后再按上述相同措施处理
5.2 PK0+540~+567坍塌段
5.2.1 封闭坍塌面
首先对坍塌岩渣外露面喷10㎝厚C20混凝土进行封闭处理,喷混凝土中设φ6钢筋网(25㎝×25㎝)。该10㎝厚钢筋混凝土同时被作为止浆墙。
5.2.2 注浆固结坍塌岩渣
对坍渣进行固结,以提高渣体自身稳定性和强度是暗挖通过坍方的必要方式。注浆管采用6米长φ42钢花管,注浆孔深6米,与长度一致。洞周注浆孔外插2米,环向间距为1米,中部及下部注浆孔间距可调整为2米。注浆扩散范围为2~4米,浆液采用C:W=1:1之水泥浆,注浆压力以0。8~1。2MP为宜。每4延米为一循环,共计7个循环。
5.2.3 φ89钢花管棚超前支护
使用瑞典353E全液压凿岩台车沿开挖轮廓以3~5度外插角打设φ102㎜、深6米的孔,然后用液压凿岩台车顶入φ89钢花管,每循环长度为6米,搭接长度2米,环向间距0。3米,每4延米为一循环,共计7个循环。注入水泥浆填充管棚以增加其刚度,注浆压力根据现场实际情况而定,以充满管体为准。
5.2.4 架设工字钢架
进行注浆固结和施作超前支护后,采用微台阶、短开挖施工方案,台阶采用三台阶,每台阶长度为1。5米。每开挖循环控制在1~1.5米以内,短进尺,弱爆破。开挖后在管棚下架设I18工字钢架,刚架纵向间距为0.5米,纵向用φ22螺纹钢筋拉杆连接,拉杆环向间距为1米。钢筋网用φ10的钢筋,网格为20×20㎝,双层,喷C20混凝土(30㎝厚)。φ22系统砂浆锚杆,3.5米长,0.8米(环向)×0.5米(纵向),梅花型布置。该支护均为全断面设置(包括仰拱)。
5.2.5 二次衬砌加强
为确保永久结构及运营安全,并对该段及前后影响段(即PK0+520~+580段)二次衬砌及仰拱支护措施进行加强处理,采用60㎝厚C25钢筋混凝土衬砌。
5.2.6 坍腔回填
坍塌地段安全顺利通过后,用地质雷达探测的上部坍穴具体情况表明,其坍塌范围较大,会对隧道支护结构造成较大压力,且坍腔已被松渣填满并已注浆加固,因此无须在进行回填。
5.2.7 工艺流程
止浆墙 注浆固结 超前管棚及注浆 上部开挖及支护 中部右侧开挖及支护 下部右侧开挖及支护 仰拱开挖及支护 仰拱及二次钢筋混凝土衬砌。
5.3 监控测量
施工处理时,加设了监控量测测点,共设置6个断面,每个断面共测6条测线。根据量测记录绘制出的各个断面的净孔变位—时间曲线显示,其处理措施合理有效,结构稳定,安全可靠。
6. 结论
由于实施以上处理措施,工程已安全顺利通过平导坍塌区。
上述情况表明,在变质岩地段,应超前钻探,以探明前方地质状况,作好支护,以避免坍塌。
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