南山隧道地面开裂。初支变形侵蚀等地质病害的原因和处理方案

中图分类号:U452文献标识码:A

隧道工程近些年取得了一定成就和相应的发展,但还是存在很多问题和不足,隧道结构断面大,施工环境恶劣,施工工人劳动强度大,工程造价比较高,特别是遇到工程穿越不良地质土分布,因为复杂论文网的地质条件和施工工况,施工过程中很容易造成围岩稳定性问题,若处理不当,就会造成严重的事故。

1。工程地质条件

1。1工程概况

本隧道是短隧道且穿过低缓丘陵地貌区。左线隧道起迄里程LK1625+926～LK1626+284,长358m,隧道最大埋深约57m;右线隧道起迄里程RK1625+900～LK1626+276,长376m,隧道最大埋深约61m。

1。2工程地质条件

隧址地层围岩主要由第四系覆盖层及基地二叠系龙潭组粉砂岩。砂岩。炭质页岩。炭质泥岩,炭质页岩等组成,覆盖层厚度为4。9m～30。8m之间,强风化或全风化的炭质灰岩遇水易软化破碎,钻探资料和地质调察报告表明,该隧道围岩为Ⅴ级。

2。对不良土质调查

1。1放射性

南山隧道围岩为碎屑沉积岩,但不存在围岩放射安全问题。

1。2煤系地??

隧道洞身围岩没有探测到煤层,某些区域可能存在劣质煤线,煤系地层的围岩级别和强度都很低,容易对其稳定性产生不利影响。

1。3瓦斯

南山隧道属第四系覆盖层及二叠系上统龙潭组地层,由于煤层不是很厚,需考虑会有少量瓦斯和煤层自燃的现象。根据勘探报告和周边历年开采测定,未发生过瓦斯爆炸。

1。4小煤窑采空区

南山隧道存在小煤窑,通过查阅勘察结果和调查资料,发现共存在4个小煤窑。4个煤窑情况如下:

(1)L0小煤窑:为平洞,洞口位于RKL626+310。6右58。5m,洞口标高约194m,尺寸为1m×1。8m,于标高150m位置发现煤层并已开采。

(2)L17小煤窑:为平洞,洞口位于RK1626+097。23右154。37m,洞口标高约200m,尺寸大小为1。5m×1。8m,以1500方位角往山体共掘进约180m。

(3)L18小煤窑:为平洞,洞口位于RK1625+973。68右147。05m,洞口标高约206。6m,尺寸为1。2m×1。8m,在标高40m和100m处遇煤进行了开采。

(4)L19小煤窑:为平洞,洞口位于RK1625+945。68右143。79m,洞口标高约203m,尺寸为1。0m×1。7m,在标高203m处遇煤进行了开采。根据现有综合勘察成果可知,隧道底板不受底部巷道4个小煤窑影响,处于稳定状态。

3。隧道洞口及软弱围岩地段设计及地面产生开裂。初支变形原因

3。1隧道洞口及软弱围岩地段设计

隧道洞口段通常地质条件不良,覆盖层较薄,岩层易碎。易风化。同时洞口稳定性较差,洞口开挖和进洞施工宜避免雨期和严寒季节,洞口仰坡和边坡应从上往下挖,保证边坡和仰坡稳定性,洞口植物容易被破坏,隧道洞门与原来隧道洞门保持形式一致。边坡和仰坡均采用植草皮防护措施并尽量与原地貌植被相衔接。具体采用以下的技术措施:

(1)增设仰拱。

(2)增设工字钢。

(3)超前支护使用长管棚。小导管或钢插管完成。

(4)开挖过程中提前做好地质预报,提前掌握掌子面前方水文条件,及时采取相应措施。

3。2隧道地面产生开裂和变形的原因

由于该隧道围岩地质软弱为煤系地层,遇水易软化成流动状态,初期支护入侵二衬,从而使南山隧道地面产生裂缝和变形。

4。隧道地质病害的处理方案

4。1对于南山隧道左线地质病害处理方案

(1)隧道进口端地表处理方案,应即时清理进口端隧道范围左右侧各5m范围内的弃土弃渣,以减小隧道顶的荷载。未施工的LK1626+020～LK1625+960段左洞采用φ50钢花管按2m×2。5m(横向×纵向)间距进行地表注浆加固处理。注浆范围横向以超出隧道外轮廓两侧约5m内区域进行控制,中间部位的注浆钢花管伸入隧道轮廓线内0。5m,两侧需伸至仰拱设计标高0。5m。工艺上选用间歇式多次注浆,拱顶6m范围使用二次劈裂注浆,初次压力大小为0。5MPa,浆液先采用水泥浆,若钻孔时发现下有采空区或注浆量明显多于其他孔,则改为水泥砂浆。

(2)注浆完成后,按3台阶法进行施工,预留变形量调整为20cm,其他参数均维持原设计不变。

(3)初期支护已侵入二衬的LK1626+020～LK1626+086路段(其中LK1626+048―LK1626+086路段仰拱已施作完毕,LK1626+020～LK1626+074路段为整体变形侵入二衬,其余路段为部分侵限),首先采用长4m的φ42小导管按1m×0。5m(环向×纵向)间距环向注浆加固,然后对初支进行换拱处理。换拱处理的施工工艺为:先拆除两榀原初期支护(每榀0。5m),重新施作一榀初期支护,再拆除第三榀原初期支护,扩挖并重新施作第二榀初期支护,循环往复直至完成原初期支护的拆除。扩挖和初期支护的重新施作。重新施作时初期支护需预留变形量为120mm。

4。2对于南山隧道右线地质病害处理方案的意见

(1)已施工完仰拱但部分初支侵限的RK1625+974～RK1626+033路段,侵限部分首先采用同左线相同尺寸小导管进行环向注浆加固,然后对侵限的初支进行换拱处理,换拱施工工艺和左洞相同,预留变形量为120mm。

(2)下导未开挖的RK1625+916～RK1625+974路段,每个拱脚的φ22锁脚锚杆均调整为前后各3根,并在隧道左右侧拱脚位置沿纵向水平各设置一道Ⅰ20b工字钢作为托架,托架与钢拱架焊接,沿托架每3m(原初支有钢拱架位置)设置一道两根Ⅰ20b工字钢作为横撑,并与托架焊接。下导及仰拱按3m一节进行施工,每施工完一节仰拱,拆除该位置的横撑保留纵向托架。在二衬施工前将纵向托架拆掉。

4。3其他

南山隧道左右洞均采用地质雷达进行扫描,探明隧道底是否存在采空区。

结语

隧道工程断面比较大。地质结构复杂,尤其是洞口地段,不可预见的地质病害较多。因此在组织施工之前务必要详细收集施工场地的地质状况,采取切实可行的手段。选择优质高效的施工方法。施工中应严格遵循:在施工前和施工时要采取先排水措施。开挖工序距离尽量缩短。减少对围岩的扰动。必须爆破时采取弱爆破。开挖后及时初支形成封闭环。尽快衬砌。高度重视监控测量的施工原则,可以有效避免地质灾害给人们带来的经济损失,以及对施工人员造成生命安全的危害。确保隧道施工顺利完成。

南山隧道地面开裂。初支变形侵蚀等地质病害的原因和处理方案