金鸡山隧洞坍方及变形处理.doc

1、1金鸡山隧洞坍方及变形处理摘要：地下洞室的开挖，破坏了围岩岩初始应力的平衡状态， 为了达到新的平衡，洞室围岩必然要产生应力应变的调整或变化(应力重分布)。本文主要阐述了昆明市清水海供水及水源环境管理项目金鸡山隧洞局部洞段发生的坍方及变形处理措施。 关键词：隧洞坍方变形处理 中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 金鸡山隧洞为昆明清水海供水及水源环境管理项目土建 15 标的隧洞之一，全长 1352 米，地质结构复杂，主要为玄武岩及凝灰质玄武岩，地下水较丰富。隧洞衬砌成型后的城门洞型过水断面为 2.5m3.0m（宽高） 。采用全断面法开挖，5 吨电瓶车牵引 8m3 梭矿车

2、配合 LWZ80 扒渣机，有轨运输出渣，采取出口向进口方向单口掘进施工。 隧洞类围岩设计支护参数为：420.3m、L=4.5m 超前管棚，16号工字钢钢支撑、榀距 0.8m，6.5 钢筋网、网格间距200mm200mm，25、L=2.25m 系统砂浆锚杆、间距 1.0m1.0m、梅花形布置，25 联系钢筋、间距 1.0m，喷 C20 混凝土、厚 0.1m。 二、坍方及变形过程 2010 年 3 月 9 日，隧洞开挖支护施工至 JS0+621，掌子面围岩为凝灰岩、凝灰质玄武岩夹挤压构造泥，围岩自身稳定性很差，岩壁湿润但2无地下水，采用类围岩加强型支护（钢支撑加密至 0.5m/榀，超前管棚间距加密

3、至 0.2m） 。 3 月 11 日，隧洞开挖支护至 JS0+613，在打钻过程中，掌子面围岩出现掉块现象，且掉块越来越多，为保证安全，立即撤出施工人员及机械，2 个小时后， JS0+613620 段出现坍塌，坍方将 JS0+613620 段已经支护好的钢支撑全部压塌，并埋在坍渣内，JS0+620640 段钢支撑出现不同程度的变形，喷射 C20 混凝土出现开裂、崩落现象。坍方后JS0+640620 段拱顶及边墙出现涌水及滴水现象。 3 月 31 日，本段坍方及变形处理完成，掌子面围岩很差，采用预支护、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤观测的原则继续施工。 4 月 7 日，隧洞掘进至 JS0+6

4、06，掌子面再次出现类似的坍塌，将JS0+608606 段 4 榀钢支撑压塌并掩埋，JS0+608615 段钢支撑严重变形。三、坍方及变形原因 坍方原因：隧洞顶部隔水层为凝灰岩，强度很低，岩层较薄，隔水层突然被压力破坏后，在地下水的作用下，洞身凝灰岩强度变得更差，导致坍塌。 变形原因：隔水层未被完全破坏，地下水通过裂隙到处渗透，导致后面支护好的洞段出现涌滴水并变形。 四、坍方及变形处理方案 1、第一次处理方案 a、地下水引排及变形观测 3在坍方及变形处理前，打设系统及随机排水孔，将洞身各个点的涌滴水统一引排至排水沟内。同时在洞身拱墙部位各设置 4 个变形观测点，随时监控隧洞的变形情况。 b、加

5、固 JS0+640620 变形段的支护 对于变形较轻、一次支护未侵占二衬断面的 JS0+640630 段，采用加密钢支撑、加锁脚锚杆、隧洞底板加钢支撑横撑及硬化底板的方法的加强支护， 防止变形进一步扩大。 施工方法：在既有钢支撑之间用风镐掏一 0.2m0.2m 的槽，将在洞外制作好的钢支撑安装如槽，用联系钢筋将其与既有钢支撑焊连牢固，加密后钢支撑榀距 0.4 米；在墙部钢支撑边打入 25、L=3.0m 锚杆，锚杆与钢支撑间焊连；隧洞底板清理后用 16 号工字钢将每榀钢支撑的两个腿脚焊连；最后浇筑 C20 混凝土 0.3 米。 对于变形较重，钢支撑已经侵占二衬断面的 JS0+630620 段，采

6、用对周边围岩进行固结灌浆、超前管棚，在围岩固结状态下及超前管棚的保护下，短进尺的将既有的钢支撑替换并加密、加锁脚锚杆、隧洞底板加钢支撑横撑及硬化底板的方法的加强支护。 施工方法：固结灌浆：用风钻打设与洞轴线成 90。注浆孔，孔深6.0m，间距 1m，顶入 42，L=6.0 米的钢花管；然后在 JDY-350 型砂浆搅拌机内配置 1:1 水泥浆液，配置完成后放入搅拌桶内继续搅拌；最后采用 UB3C 型活塞式灌浆机间歇注浆的方法对洞身围岩进行固结灌浆。固结灌浆最大压力控制在 0.3 Mpa，同时由于隧洞未衬砌，灌注过程中及时将漏浆的点或孔封闭。替换变形钢支撑：沿着变形钢支撑外侧打设442、L=6.

7、0m 超前管棚；用氧气、乙炔将既有侵占二衬断面的钢支撑割除；用风镐清理断面至设计开挖轮廓；安装在洞外加工好的钢支撑，钢支撑榀距 0.2m；焊接 250.5m 联系钢筋，喷射 C20 混凝土 0.15m；在墙部钢支撑边打入 25、L=3.0m 锚杆，锚杆与钢支撑间焊连；隧洞底板清理后用 16 号工字钢将每榀钢支撑的两个腿脚焊连；最后浇筑 C20 混凝土 0.3 米。 c、JS0+620613 坍方段处理 JS0+620613 段坍方将支护好的钢支撑全部压塌并掩埋，采用对坍渣进行固结灌浆、密集型超前管棚（管棚间距 0.1 米） 、密集型钢支撑（榀距 0.2 米） 、加锁脚锚杆、隧洞底板加钢支撑横撑

8、及硬化底板（浇筑 C20混凝土 0.3 米）的方法的加强支护处理。 施工方法：对坍渣固结灌浆：对坍渣固结灌浆施工方法同前面固结灌浆，但本段为坍方段，由于坍渣及拱顶空腔的存在，灌浆采用无压力灌注。 2、第二次处理方案 坍方及变形处理前，施工单位通过对 JS0+640608 段变形监测发现：JS0+640608 段变形仍然存在，成逐渐变小的趋势，JS0+620613 段拱顶还有高约 2 米的空腔，存在较大的安全隐患，为了确保安全顺利度过本坍方段，业主、监理、设计和施工单位四方一致同意采取提前浇筑JS0+640608 段 C20 衬砌钢筋混凝土的方法。在混凝土浇筑至 JS0+608，最后处理掌子面的

9、坍方。 a、JS0+615608 段钢支撑变形处理 5在混凝土准备工作中，在变形钢支撑内加临时内三角撑（16 号工字钢） 、竖撑（150 钢管）后参照 JS0+630620 段的处理方法进行了本段处理。 金鸡山隧洞 JS0+615608 临时支护图 b、JS0+640608 段混凝土浇筑：由于隧洞还在开挖支护阶段，混凝土浇筑的部分设备及临时设施还没到位，混凝土浇筑采用从本标段另外一个洞口（已经开始混凝土衬砌、距离金鸡山隧洞出口约 400m）的HPD1200 型配料机配料，JS500 型强制式拌和机搅拌，TZ4-762 型混凝土搅拌输送车运输，HBT60B 混凝土输送泵泵送的方式进行小规模的混凝

10、土浇筑。 b、JS0+608606 坍方段处理 本段处理同 JS0+620613 坍方段处理，坍方处理完成后，采用超前预注浆及超前管棚的方法进行隧洞开挖前的预支护，然后采用短进尺、弱爆破、强支护、早封闭的原则施工，截止 2010 年 4 月 25 日，隧洞掘进至 JS0+592,围岩为凝灰质玄武岩及玄武岩，采用正常的类围开挖支护施工，本次坍方及变形处理完成。 五、结束语 隧洞施工为动态设计施工，遇有实际地质与物探地质出入时要及时调整支护参数。 遇有坍方及变形段的隧洞段，加强洞身地下水的引排及变形观测，6采用小导管超前注浆将隧洞坍方及极其软弱围岩进行固结，然后采用预支护、短进尺、弱爆破、强支护、

11、早封闭、勤观测的原则施工的方法进行处理。 总之，隧洞施工中的每一个环节都非常重要。周密的施工方案、得力有效的施工措施、合理的工序安排、科学的施工方法、充足的人员、设备投入及现场试验质量检测和现场施工监控等系列措施是隧洞施工得以正常顺利进行的保证。 参考文献： 1.唐建.坪头水电站引水隧洞工程塌方处理技术措施浅析J.四川建筑，2009， （06） 。 2.黄天雄,孙小武.百花滩 3 号隧道塌方分析及处理方案J.公路隧道,2009,（01） 。 3.童保国.元江某电站导流洞塌方原因分析与处理措施J.中国水运（下半月）,2008,（01） 。 4.姚志辉;黄艳丽.锦屏二级电站 4 号隧洞不良地质段塌方处理J.人民长江，2009， （10） 。