铁路双线隧道穿越尾矿库塌方冒顶处理施工技术.doc

1、铁路双线隧道穿越尾矿库塌方冒顶处理施工技术摘要：结合牡绥铁路绥芬河 1#隧道穿越尾矿库塌方冒顶段施工实例，介绍隧道位于饱和、松散堆积物等破碎岩层带塌方冒顶原因及相关处理技术，为类似隧道塌方冒顶施工处理提供有益参考。 关键词: 隧道 ; 塌方冒顶 ; 处理 ; 施工技术 中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概况 牡绥铁路绥芬河 1#隧道起点里程为 DK260+205，止点里程为DK260+838，全长 633m，隧道所处地势陡峭，地形起伏，地面高程为429m366m，相对高差为 5080m，自然坡度为 4070 度，洞顶最薄覆盖层为 18m，在 DK260+570DK260

2、+630 段穿越尾矿库一角，尾矿库在一谷底内，占地约 250m60m。隧道衬砌标准断面为 112.7m2/延米，地下水不发育。隧道从进口至 DK260+438.17 位于右偏曲线上，曲线长度为233.17m，洞内设 3单面下坡。 2 塌方冒顶段工程设计及实际地质情况 绥芬河 1#隧道 DK260+540DK260+800 段位于丘间谷地，表层成分主要为粉土或粉砂，厚 0-5m；其下为第四系粉质粘土，厚度 03m；下伏前寒武系变粒岩，全强风化，其中洞身位于强风化层中。本段设计为三台阶七步法施工，衬砌类型采用b（级加强型衬砌） ；超前支护采用 50mm5mm 双层小导管，长 5m/根；初期支护 C

3、25 喷混凝土厚28cm，设置 I20a 型钢，钢架间距 0.6m/榀；系统锚杆拱部采取 25 中空注浆锚杆，边墙采取 22 系统锚杆，长均为 4m/根。 本隧道施工采用从出口段独头掘进施工，开挖至 DK260+610，根据洞内开挖揭示地质及洞顶现场踏勘测量，尾矿池里程与设计相符，金矿尾库覆盖深度为 5-9m，成分主要为粉土或粉砂，由于常年积水，具备流动性，呈稀泥状。掌子面岩层，上半断面属于全风化变粒岩，下半断面为强风化变粒岩，该段地下水发育，整个岩层稳定性差。该隧道走向与金矿尾矿库的位置关系见图 1。 图 1 绥芬河 1#隧道走向与矿库位置示意图 3 隧道坍塌情况原因分析 绥芬河 1#号隧道

4、掘进至 DK260+610 里程处，由于连续强降雨和洞顶尾矿库排水不畅，导致隧道洞顶尾矿库水位迅速升高，尾矿遇水侵泡为稀泥状，加之洞顶围岩为山坡堆积体，渗水性较强，尾矿库内积水和稀泥状的尾矿碴透过掌子面前方洞顶破碎围岩，渗入洞内，地表 3 多万立方的积水连同数万方稀泥状矿碴迅速通过隧道涌出洞外。矿碴形成的突泥完全破坏了洞顶围岩结构，对已经施工的部分隧道结构也造成了一定程度的损毁。为防止大量的矿碴继续流入洞内，采用“疏导库区排水，开山取土改良回填，地表注浆固结”的临时处置方案。 4 处理方案 4.1 地表采用地表注浆加固、地面混凝土封闭、周边施作截排水沟 （1）DK260+625DK260+59

5、5 段，长 30m、宽 30m（沿隧道中线左右侧各 15m）范围采用地表注浆加固，加固深度为隧道拱顶以上 8m 至仰拱底部（含隧道洞身开挖范围） 。 （2）DK260+595DK260+575 段，长 20m，宽 30m（沿隧道中线左右侧各 15m）范围采用地表注浆加固，加固深度为隧道拱顶以上 8m 至仰拱底部（隧道洞身开挖范围不加固） 。 （3）注浆采用 pvc 袖阀管注浆（设 1086mm，长 1.5m 的孔口管） ，注浆管横、纵向间距按 2.6m2.6m 布置。采用 1：1 水泥浆，注浆初始压力 0.5Mpa，终止压力 23 Mpa，注浆参数根据现场试验进一步确定。 （4）为防止注浆跑浆

6、，先对 DK260+625DK260+575 隧道中线左右侧各 20m 的地表采用 C20 钢筋砼封闭（12 单层钢筋网，网格间距20cm*20cm） ，厚度 20cm。 （5）单根 pvc 袖阀管的注浆量按下式估算 Q=Rk2 L 式中 R 为浆液扩散半径，取 Rk=0.6L0 ；L0 为注浆钢花管中至中的距离；L 为钢花管长； 为围岩空隙率，各种地层条件下围岩空隙率参考值：砂土 40%，粘土 20%，断层破碎带 5%。 （6）地表注浆加固地层施工完成后，方可进行洞内超前长管棚施工及开挖。 （7）施作截排水沟 沿隧道周边洼地四周施作截排水沟，确保地表水不进入施工影响范围内。截排水沟断面为 0

7、.5m0.8m，沟边和沟底均为 30cm 厚 C15 混凝土。4.2 洞内（DK260+625+560）支护及施工方案 （1）DK260+625+630 段设置洞内注浆止浆墙，全部注浆完成后再开挖现有洞内土体。 （2）DK260+625DK260+585 段采用 108mm 长管棚超前支护（壁厚6mm 的热轧无缝钢管） ，DK260+585DK260+560 段采用 89mm 长管棚超前支护（壁厚 4.5mm 的热轧无缝钢管） ，环向间距 40cm，注浆材料为水泥浆液，水灰比 1：1（重量比） ，管棚注浆工艺流程见图 2。两段大管棚之间搭接长度 6m（见图 3 和图 4） 。 （3） DK26

8、0+625DK260+595 钢架采用 I22a 型钢，间距 0.5m/榀，喷混凝土厚度为 30cm。 （4）DK260+595DK260+560 段钢架采用 I22a 型钢，间距 0.6m/榀，喷混凝土厚度为 30cm。 （5）DK260+625DK260+595 二次衬砌主钢筋由 22 改为 25。 图 2 管棚注浆工艺流程图 （6）开挖工法严格按三台阶七步开挖法施作。 （7）管棚施工要点 管棚为超前预支护，应在隧道洞顶处理好后完成。 钢管棚需按设计位置施工，注意运用全站仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向，并作好每个钻孔地质记录； 为保证长管棚支护效果，尽量减小管棚的外插角，可在型钢钢架腹板开圆孔以穿管棚。 管棚施工时，应对钢管主要材料进行材质检验。 选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在水平方向 360范围内钻孔，施钻时应有导向架。 施工期间应遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。管棚施工地段，应根据铁路隧道喷锚构筑法技术规范有关规定，加强监控量测，以保证施工安全。 图 3 隧道内管棚布置示意图 图 4 管棚纵向布置示意图 5 结束语 绥芬河 1#隧道塌方冒顶段经过近 1 个多月处理，已安全顺利通过， 在实践中取得了良好的效果，最大限度地争取了工期，值得类似隧道施工的借鉴。