隧洞大塌方与软岩变形处理
洞松水电站引水隧洞
软岩变形及大塌方处理
刘学宗（中铁十八局洞松水电站项目部）
【摘要】本文介绍洞松水电站引水隧洞开挖支护施工中，针对软岩变形及隧洞大塌方采取的一系列施工措施，特别是锚筋束工艺及超前大管棚结合回填、固结灌浆工艺等，确保了工程质量和施工安全。
1 概述
1.1工程概况
洞松水电站位于甘孜藏族自治州乡城县硕曲河中下游的香巴拉镇、尼斯乡及洞松乡境内，为引水式电站，装机容量180MW（3×60MW），设计引用流量102.3m3/s，额定水头197m，引水隧洞为有压洞，全长17862.31m，设计底坡i=3.65‰，开挖为马蹄形断面，永久衬砌为C25钢筋混凝土圆形断面衬砌，过流面半径为R=3.14m。
该工程引水隧洞6#、7#施工支洞对应的主洞（S12+078.25～S16+978.25）段由中铁十八局集团公司承建，总工期为2 年。
1.2引水隧洞工程地质条件
该段引水隧洞垂直埋深380～490m，侧向水平埋深大于200m，围岩为图姆沟组地层，为新鲜泥质板岩、砂质板岩夹炭质板岩，以中硬～软质岩为主，呈极薄～中厚层状，层面裂隙、构造裂隙发育，岩层走向与洞轴线呈小角度相交（7#洞及6#洞下游交角<20°，6#洞上游交角<10°），地下水活动弱，围岩属不稳定围岩，顶拱及边墙发生垮塌的机率较大，截止2011年6月10日本标段已开挖的隧洞围岩分类详见表1-1。
1.3主要施工方案
本标段控制洞段为S12+078.25～S16+978.25，共分四个作业面同时施工，
6#施工支洞上游控制洞段为S12+078.25～S13+744.74,洞长1666.4m ，6#洞下游控制洞段为S13+744.74～S14+768.6，洞长1023.86m；7#上游控制洞段为S14+768.6～S15+828.07，洞长1059.47m，7#洞下游控制洞段为S15+828.07～SS16+978.25，洞长1150.18m。
表1-1已开挖隧洞围岩分类情况
洞松C标已开挖围岩统计表
III类围岩IV1类围岩IV2类围岩V类围岩合计
工作面
围岩类别
6#上游0 116.25 344.47 0 460.47
6#下游0 855.95 172.53 105.8 1134.28
7#上游0 478.37 430.1 30.1 938.57
7#下游0 477.62 376.6 0 854.22
合计0 1928.19 1323.7 135.9 3387.54
百分比(%) 0 56.92 39.08 4.01 100.00 隧洞开挖采取全断面钻爆，光面爆破开挖，装载机装渣，自缷汽车出渣，小型挖掘机配合，视围岩情况，循环进尺为0.8～1.8m，本标已开挖隧洞围岩无III类围岩，IV1类围岩支护方式为边顶拱3～4.5m系统锚杆挂钢筋网结合喷砼支护，IV2类围岩采取I16工字钢拱架间距1.0～1.2m结合锚杆、钢筋网喷16cm厚砼联合支护，V类围岩采取I18工字钢拱架间距0.6～0.8m结合锚杆、钢筋网喷18cm厚砼联合支护，围岩破碎自稳差时，采取增加超前注浆小导管加强支护。
2 隧洞临时支护变形处理
2.1发生临时支护变形的原因
2009年8月份6#洞上游施工至桩号S13+585.25时，隧洞围岩，为炭质
板岩、千枚岩，层理发育，呈极薄片状，属软质～中硬质岩，强度低，定为IV2类围岩，开挖后临时支护方案为：①钢拱架：I16型钢拱架间距1.2m，连接钢筋Ф25，L=1.2m，间距0.5m，拱部及边墙均匀布置，与钢拱架焊接牢固；②锚杆：顶拱系统锚杆Ф25，L=4.0m，间距1.5m，排距对应拱架布置，两边墙锁脚锚杆Ф25，L=4.0m，各5根均匀布置；③挂网：钢拱架之间挂Ф6.5@15cm×15cm钢筋网；④喷砼：开挖后先对开挖面素喷3—5cm厚的C20砼，拱架及挂钢筋网后再喷C20砼，总厚度为20cm；⑤拱脚砼：拱脚浇筑30cm×30cm×120cm的C20砼。
开挖支护经过上游弯道后，隧洞围岩走向发生较大变化，岩层走向与洞轴线呈夹角较小（<5°），几乎与洞轴线平行，开挖后围岩应力平衡被打破，应力释放造成洞室临时支护变形。
2.2临时支护变形处理措施
2.2.1初期变形及处理方案
最初出现变形的部位是S13+601~S13+533段，变形导致喷砼出现大量裂痕、脱落、掉块，立即采取加强支护措施：随机布设Ф28，L=6m的锁脚锚杆，拱脚采用同型号的工字钢连接，拱架之间平行布Ф28钢筋，间距20cm，分布筋Ф16，间距20cm 底板浇30cm厚的C25砼形成支护闭合环。
2.2.2变形加剧及处理方案
以上加强支护处理完后，对该段加强收敛观测，但经收敛观测结果分析显示，临时支护蠕变形仍未停止，且有加速变形趋势，拱顶部位变形最大速率8.47mm/d，累积变形最大值达320.67mm，两边墙变形最大速率9.07 mm/d，累积最大变形值达393.21mm，主要反应在桩号S13+545.05附近，变形表现为：型钢拱架严重扭曲，喷护砼大量开裂，大部分系统锚杆及锁脚锚杆与拱
架的焊接处被拉脱的现象。
由于变形情况已较严重，因此立即停止掌子面的开挖施工，首先对变形部位钢拱架采取I16型钢八字支撑结合砂浆锚筋束施工，锚筋束为3根Ф28的钢筋焊接成束，长15～19m，间距1m，为保证注浆饱满，锚筋束施工采取升浆法施工，且继续对变形段未浇筑底板砼的进行砼浇筑，形成闭合支护环。如图：
2.2.3隧洞变形最终处理方案
S13+601~S13+533变形段，在以上措施实施后，临时支护变形基本得到控制，但在掌子面开挖爆破过程中及锚筋束施工过程中对围岩产生一定的扰动，围岩蠕变松驰半径已大于锚筋束长度，监测数据波动较大，变形极不规律曾出现过负增长的情况，锚筋束施工完成后，监测数据显示变形趋于稳定，变形速率均在1.3mm/d左右。
桩号S13+490向上游方向为2010年3、4月份所施工，按IV2类断面开挖，按V类围岩标准支护（I18工字钢拱架，间距1m，锚杆长度为6m）该
段未施作型钢八字撑及锚筋束，变形较为明显：拱架扭曲，喷砼大量裂痕、部分脱落，变形速率为3.02mm/d。
业主、设计、监理及施工单位多次对6#洞上游的隧洞变形情况进行分析，并邀请相关专家组进行研究，经反复论证确定对变形段首先进行永久砼衬砌。
永久砼浇筑时不能拆除起到支承作用的八字型钢支撑，由于八字型不能拆除的限制，砼浇筑不能采用钢模台车施工，只能采用脚手架结合组合模板施工，砼浇筑分两部分进行，先浇筑底拱，再浇筑边顶拱的施工顺序，如图：
进入砼衬砼施工阶段，围岩未受到扰动，该段变形速率降到0.12mm/d 左右。
变形段永久砼衬砌后，及时对该段进行了回填灌浆，并加强对永久衬砌结构中的钢筋进行钢筋应力监测，前期监测结果显示钢筋处于受压状态，经长期监测钢筋受压累计值达－51.88 KN后，已趋于稳定状态，隧洞变形已得到基本控制。
2.3 6#洞上游临时支护变形分析与总结
6#洞上游引起临时支护变形的主要原因围岩类型及产状，该洞段围岩均
为炭质板岩，岩体呈薄片状，遇水膨胀，岩体间没有粘接能力，且岩层走向几乎平行于洞轴线，开挖后围岩应力释放，临时支护难以抵抗围岩应变，使临时支护产生了变形，且随着洞室开挖爆破对围岩产生了扰动，加剧了变形。
针对此类围岩，在开挖爆破施工中，易对洞室围岩造成扰动，引起临时支护发生变形，而且变形起动后，采取加强临时支护措施几乎不能遏制变形的发展。经总结，最有效的方案是及时完成永久混凝土的衬砌，针对6#洞上游围岩的特殊性，在后期洞挖掘进施工时必须采取“边开挖边衬砌”步步为营，稳扎稳打的总体施工方案。
3 隧洞大塌方及处理措施
3.1发生塌方的原因
7#支洞对应的引水隧洞主洞下游，2009年6月6日当施工至桩号S16+018.25时，桩号15+916.25处顶拱部位发生大面积塌方，垮塌高度达5-7m，在塌方处理过程中再次出现两次较大塌方，塌方长度从桩号S15+916.25～S15+977.25，总洞长61m，塌方量较大，塌方体将整个洞室完全封闭，顶部空腔大于8m。
自进入主洞后，洞室围岩由泥质板岩、砂质板岩构成，属软岩～中硬岩，呈薄～中厚层状，隧洞垂直埋深较大，岩体裂隙较发育，岩体较破碎，完整性较差，岩层走向与洞轴线夹角较小（＜10°），地下水活动弱，为IV1类围岩。
3.2大塌方处理方案
塌方发生后，经业主、设计、监理及施工单位代表现场多次勘察，共同研究讨论，采取如下处理方案：
3.2.1对上游端IV1类围岩洞段进行加强支护
S15+916.25向下游方向洞段发生塌方引起上游端原IV1类标准支护出现喷砼开裂、脱落等现象，为防止上游端再次发生垮塌，S15+916.25～S15+907.25段按IV2类支护施工，原IV1类已开挖支护断面不予扩挖，直接架立I16工字钢拱架，间距1.0m，连接钢筋Φ25间距50cm，系统锚杆与锁脚锚杆均Φ25，L=4m，挂φ6.5@15cm×15cm的钢筋网，喷C20砼厚20cm，该段型钢拱架均侵占永久砼衬砌结构线部分，待永久砼衬砌时再行拆除。
3.2.2 封闭塌方体
沿坍塌体砌筑一道1-1.5m厚的挡墙，主要目的是防止向空腔内灌注砼时浆液外流。
3.2.3 超前大管棚施工
沿上半拱拱圈位置布设Φ127超前大管棚，在掌子面用脚手架搭制一个钻孔施工平台，采用YGZ80导轨式普通地质钻机，调整施工角度，偏心跟管施工成孔，Φ127钢管为每节1.5m的无缝钢管组成，每节钢管两端均有连接丝口，施工时第一节钢管内放置一个钻头，后端钻杆也为一节一节加长。大管棚施工时相临管棚的丝口不得在同一截面上，大管棚施工间距为40cm，长度为20m/根，施工角度3°～5°管尾与拱架焊接牢固，大管棚内布置钢筋网3×Φ22钢筋箍筋采用Φ10钢筋间距20cm，为便于灌浆，在大管棚的管壁布Φ8花孔，大管棚搭接长度为6m，
在相邻两根Φ127大管棚之间布设两根Φ48注浆小导管，小导管施工角度20°～30°，长度为6m，搭接长度2.4m，管壁开Φ8花孔。
3.2.4 管棚注浆
管棚施工完后，须通过管棚向坍塌体进行固结灌浆，灌浆浆液水灰比为：水：水泥=0.5：1.0，灌浆压力一般初选择为0.1～0.5Mpa，但现场根据实际
情况及时进行调整，灌浆结束前必须持浆3分钟。灌浆时先灌注小导管，小导管灌浆顺序是从两侧拱腰部位向拱顶靠拢的顺序，小导管灌浆完毕后继续进行大管棚的灌浆，大管棚灌浆顺序仍采取从两侧拱腰部位向拱顶靠拢的顺序，钢管均设有堵头防止浆液外溢。但由于塌方量较大，难以探清空腔大小，在灌浆时部分浆液流入空腔内，造成灌浆量大，施工时段增加。
3.2.5 塌方段开挖支护
灌浆结束12小时后开始拆除止浆墙，并按V类围岩标准断面进行开挖支护，支护参数为：①I18型钢拱架，间距60cm，边接钢筋Φ28间距50cm，与钢拱架焊接牢固；②拱顶系统锚杆Φ28，L=6m间距1.5m，排距与钢拱架对应，锁脚锚杆Φ28，L=6m，两边墙各5根均匀布置；③挂ф6.5@15cm×15cm 钢筋网；④满喷C20砼。
开挖施工时采取先开挖周边，预留核心土，待支护完毕后现挖除核心土的办法，每循环开挖进尺控制在60cm～80cm，边墙及拱脚部位不能满足断面之处，不得采取爆破处理，须采用挖机挖除或人工风镐凿除，确保钢拱架能满足设计断面，
3.2.6 空腔内回填砼
每支护完5m后及时退回上游5m处向拱顶塌方体空腔内钻进3根Φ127钢管作为检查孔，施工角度大于75度，深度不小于10m，检查拱顶部位是否存在空腔，若仍有空腔，再将砼泵管与检查孔钢管相连，向空腔内回填C20砼，回填砼时根据实际情况对回填砼次数及单次回填量进行控制，确保砼自重压力不对支承拱架造成破坏。
4 结束语
本标段出现的软岩变形及洞室大塌方，与我局类似工程特征有所差异，本标在处理以上两种特殊洞段时，结合我局相似处理经验，大胆实践创新办法，在施工中摸索、总结，虽在进度上有所滞后，但经稳扎稳打，步步为营，精心管理，科学组织施工，在确保安全的前提下保质保量渡过以上两种特殊洞段。
在本工程施工中，引水隧洞地质条件极为复杂，我部采取一系列有效措施，成功解决软岩变形及洞室大塌方的施工难点，为类似工程难点提拱参考和借鉴。
软岩大变形研究现状
隧道围岩大变形阶段报告 1．概述 深埋隧道通过软岩和断层带时，在高的地应力和富水条件下通常产生大变形。这种隧道围岩变形量大，而且位移速度也很大，一般可以达到数十厘米到数米，如果不支护或支护不当，收敛的最终趋势是隧道将被完全封死，如果发生在永久衬砌构筑以前，往往表现为初期支护严重破裂、扭曲，挤出面侵入限界。这种大变形危害巨大，严重影响施工工期或者线路正常运营，而且整治费用高昂。 在国内外相继出现了大量的隧道围岩大变形工程实例，并且在治理这些问题中取得了很多经验。 日本的岩手隧道，长25.8km，采用新奥法施工。地质条件为凝灰岩及泥岩互层，单轴抗压强度为2~6MPa。施工中净空位移和拱顶沉降都是很大的，上断面的净空位移100~400mm，最大到411mm；下断面的净空位移最大为200mm，拱顶下沉为10~100mm。 日本惠那山隧道，长8.635km，围岩以花岗岩为主，其中断层破碎带较多，局部为粘土，岩体节理发育、破碎，岩石的抗压强度为1.7~3.0MPa，隧道埋深为400~450m，原始地应力为10~11MPa。施工时产生了大变形，在地质最差的地段，拱顶下沉达到930mm，边墙收敛达到1120mm，有600cm2面积的喷射混凝土侵入模筑混凝土净空。最后采用9.0m和13.5m 的长锚杆，并重新喷护20cm厚的钢纤维混凝土后，结构才得以基本稳定。 陶恩隧道长6400m，开挖断面面积90-105m2，位于显著变质的岩带内，如片岩、千枚岩等，主要岩层为绢云母、千枚岩夹绿泥石，抗压强度R=0.4-1.7MPa，洞内无地下水活动，隧道埋深为600-1000m，原始地应力为16.0-27.0 MPa，侧压力系数近似为1.0，围岩强度比为0.05-0.06。陶恩隧道采用台阶法施工，在设计时，由于对在挤压性围岩隧道施工缺乏经验，采用的初期支护参数较小，导致拱顶发生1.2m的位移。而后把锚杆改为6m，并初次采用纵向伸缩缝，缝宽20cm，间隔3m，支撑也是可缩的，并在隧道底部增加了隧底锚杆，喷射混凝土厚度保持25cm不变。上述补强措施对大变形起到了一定的控制作用，但已完成段，其洞壁已严重侵入二次衬砌净空，只能采取扩挖的办法处理，增加了施工的难度，同时又具有一定的危险性。此时的净空收敛大约是20-25cm。要再大时，要增打9m以上长度的锚杆。 奥地利阿尔贝格隧道隧道长13980m，开挖断面面积90-103m2，岩石主要为千枚岩、片麻岩，局部为含糜棱岩的片岩、绿泥岩，岩石强度为1.2~1.9 MPa，隧道的埋深平均为350m，最大埋深为740m，原始地应力为13.0 MPa，围岩强度比为0.1~0.2。隧道采用自上而下的分布开挖法，先开挖弧形导坑，施作初期支护，然后再开挖台阶(分左、右两次分别进行)，最后检底。由于阿尔贝格隧道是在陶恩隧道之后施工的，该隧道设计时的初期支护就比较强，喷射混凝土厚20~25cm，锚杆长6.0m，同时安设了可缩刚架。但是由于岩层产状不利，锚杆的长度仍不够，施工中支护产生了很大变形，拱顶下沉量达到15~35cm，最大水平收敛达70cm，变形速度达11.5cm/d，后来采取将锚杆的长度增加到9.0~12.0m的办法，才是变形得到了控制，变形速度降为5.0cm/d，变形收敛时间为100~150d。 家竹箐隧道隧道全长4990m。隧道位于盘关向斜东翼，属单斜构造，岩层产状N20°～35°E/18°～30°NW。由于距向斜轴部较远，故皱褶、断层不发育，只在隧道中部煤系地层中发育有一正断层F1，其破碎带宽15～20 m。隧道横穿家竹箐煤田。隧道南段为玄武岩，北段为灰岩，北段为灰岩，中部3890 m为砂、泥岩及为钙质、泥质胶结的砂岩夹泥岩的煤系地层。隧道掘进进入分水岭之下的地层深部后，在接近最大埋深(404m)的煤系地层地段，由于高地应力的作用，锚喷支护相继发生严重变形。在一般地段，拱顶下沉为50-80cm，
引水隧洞加固处理施工技术复习过程
某电站引水隧洞加固处理施工技术浅析 1. 概述 工程施工存在的主要问题及原因分析 某水电站引水隧洞穿越段为泥盆系中统上段,主要为灰色千枚岩，遇水微微膨胀变软。因洞室超挖过大，原施工单位采取用片石、风带布回填超挖部分，并使用石棉瓦安装在拱架外侧以便加快施工进度、减少材料用量，导致支护与洞身没有结合，出现大面积空洞。致使洞内出现有支护掉块、开裂、变形、塌方。 2. 对引水隧洞进行加固处理的方案 1）在原变形、开裂段浇筑底板混凝土，其中底部位设工字钢横撑段浇筑20cm厚C20素混凝土；底部设有工字钢横撑段浇筑25cm厚C20钢筋混凝土，采用Φ16螺纹钢筋，纵向布置，间距20cm。沿洞轴线方向间隔1米加设1根锚筋有钢横撑段加设3根锚杆，进行加固处理。 2）在原塌方段利用取芯钻孔进行回填灌浆。 3. 有关加固处理的施工技术措施 拆换钢拱架施工方法： 洞身扩挖：采取人工配合风镐进行扩挖，初喷混凝土：开挖到设计要求后，清除危石及清理干净岩面，喷4cm厚混凝土封闭岩面。铺设钢筋网、安装钢支撑、锁脚锚杆：钢筋网人工洞外加工，洞内人工安装。安装过程中采用钢钎将网片顶至密帖岩面，然后将网片焊接在锚杆上固定。钢筋须经试验合格，使用前要除锈，在洞外分片制作，安装时搭接长度不小于15cm。人工铺设，利用锚杆连接牢固。钢支撑采用在洞外加工，按设计尺寸均下料分节制作，同时考虑开挖预留的尺寸，保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，节与节之间用钢板、螺栓连接牢靠，在加工过程中必须严格按设计要求制作，做好样台、放线、复核和试拼，并作上号码标记，确保制作精度。钢支撑按设计要求安装，安装尺寸允许偏差：横向和高位为±5cm，垂直度±2度，间距±10cm。钢支撑的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15~20cm。拱脚开挖超深时，加设钢板或混凝土垫块。安装后利用锁脚锚杆定位。超挖较大时，拱背喷填同级混凝土，以使支护与围岩密贴，钢支撑与初喷混凝土务必紧密接触。但应留3~4cm间隙作混凝土保护层，控制其变形的进一步发展。钢支撑与钢支撑之间采用Φ25的钢筋纵向连接，间距严格按设计要求施做，钢支撑应与设计径向锚杆的尾部焊接牢固，以便形成整体受力结构。
浅谈隧道塌方处理
浅谈隧道施工局部塌方原因分析与处理方案 周先仓 （安徽省高等级公路工程监理有限公司，安徽合肥 230022）摘要：本文着重介绍了绩黄高速佛岭隧道施工洞口仰坡塌方、洞口浅埋段冒顶塌方、洞内拱顶局部塌方的原因分析和处理方案，目的能在以后的隧道施工中有一定的借鉴意义。 关键词：隧道塌方；原因分析；处理方案 1.佛岭隧道主要地质特点 佛岭隧道为左右分离式曲线特长隧道，位于黄山市歙县境内的佛岭山脚下，是安徽省在建高速公路绩（溪）黄（山）高速公路的重、难点工程，是安徽省境内目前最长的公路隧道，隧道全长3904m，隧道起点里程为：ZK24+459，YK24+516，终点里程为：ZK28+163， YK28+420。根据地质勘测，佛岭隧道的地质状况较差，隧区有五条大断层穿越，断层使围岩级别降低，破碎带处为Ⅴ级，影响段为Ⅳ级，易产生洞顶坍落、冒顶，成洞条件差；隧道进口段和出口段，节理裂隙及风化裂隙极为发育，岩体呈碎裂状，局部呈散体状结构，隧道施工开挖切削原有山坡和山体，破坏其原有平衡，易造成落石、掉块及坍塌；隧道进出口于山体一侧通过，特别是左线出口处发育一小冲沟，地形较陡，隧道右线出口段在此穿越，易由隧道拱肩覆盖层厚度差异过大而形成偏压，加上该段本身位于出口浅埋段，隧道施工过程中极易发生冒顶、塌方等事故。
2.佛岭隧道洞口仰坡塌方处理 2.1设计仰坡防护情况 佛岭隧道右洞出口仰坡设计为4米锚杆（锚杆型号Φ22，间距2×2米），外加挂网喷射10cm厚C20砼（φ8圆钢，网格间距20×20cm）形式，仰坡刷坡坡率为1：0.5。 2.2塌方情况及原因分析 佛岭隧道出口端右洞于2008年11月24日开始进洞施工，进洞开挖方式采用环形开挖预留核心土，2008年11月26日凌晨五点半，进洞左侧仰坡开始出现裂纹，仰坡外截水沟底部同时开裂，裂缝将近约1厘米，环长约3m，为防止仰坡继续开裂，及时对仰坡进行喷射砼封闭处理，并派专人对仰坡进行观察，密切观察围岩动态，上午九点半仰坡面继续失稳，截水沟处裂缝也开始扩张，并延伸至全断面仰坡范围，十点十分，进洞左侧仰坡面开始塌方，塌方持续至十一点四十分，塌方面积约六十平方米，塌方深度最深处超过四米，同时右侧套拱向洞外位移约8cm（见图一、图二）。分析认为，出现塌方主要是因为仰坡围岩较差，岩层风化严重，有夹泥层，充填物为粉质粘土；仰坡上部松散土层覆盖较厚，自稳性较差，同时由于施工期间雨水较多，夹泥层进水，加上进洞前后施工（包括中管棚钻孔）对仰坡土体产生了扰动，而设计边坡坡率较小，造成洞口仰坡失稳塌方。 2.3处理方案 (1)对整个仰坡面进行刷坡卸载，坡率按现场实际情况定，尽量保持仰坡面的平顺，实际施工坡率成型后为1：1。
引水隧洞典型塌方快速处理方案
“五小”成果申报表
引水隧洞典型塌方快速处理方案 锦屏项目经理部王伟东 一、选题背景、思路及目的 锦屏二级水电站4#引水隧洞，全长11918.175米。具有埋深大、洞线长、洞径大的特点。4#引水隧洞，全部采用钻爆法施工。在施工中，主要存在地下突涌水、高地应力岩爆以及断层破碎带等主要工程地质问题。因为地质条件复杂多变，在施工中不可避免地遇到各种规模的塌方。一旦开挖中遇到塌方，则对隧道施工的各工序都会产生不利的影响，给项目造成不同程度的损失。 如何在保证施工安全、质量的前提下，尽早通过塌方段，恢复掌子面的正常掘进，是各种塌方处理方案应解决的主要问题。对于隧洞施工中发生的典型塌方，其处理方案对后期施工及类似隧道施工都具有很好的借鉴作用。 二、引水隧洞典型塌方及处理方案 1、塌方情况说明 2008年9月29日，4#引水隧洞在上断面掌子面施工到14+428 处，在
掌子面后方14+428?438段的顶拱左半幅及左侧拱肩发生塌方，塌方处形成开口约8 >6米，深度超过5米的塌腔。该洞段的岩性为T2y5灰黑?灰白色厚层状大理岩，围岩类别为皿类。左侧的塌方部位主要受一条NW向的陡斜断层影响。塌方发生后，48小时内塌腔处不断有碎块掉落，掌子面全面停工，人员机械无法上前作业。 2、塌方段处理方案 塌方发生后，项目部技术人员会同设计、监理等相关单位。经过现场的实际勘察，借鉴以往塌方处理的成功经验，确定了该塌方段的处理方案，并得到了设计单位的认可。主要内容如下： 边顶拱280 °范围初喷CF30（纳米）钢纤维混凝土厚5?8cm，挂网 ?8,间距15 Xl5cm，复喷C25混凝土厚12cm ;为保证施工期安全，该洞段增设系统格栅拱架，间距1m ;系统布置锚杆? 28, L=6m , 间排距加密为1m，梅花型布置；塌方周围补打两排锁口锚杆，? 28@.8 , L=6m,外倾10 °;左侧边顶拱塌方部位采用C25回填，使拱架背部充填密实。具体塌方处理方案详见下图，4#引水隧洞14+428?438塌方洞段支护断面图。
隧道塌方原因及处理措施
隧道塌方原因及处理措施
目录 一、隧道塌方的原因 (1) 二、塌方处理一般程序 (2) 三、塌方处理实例 (3) (一)隧道概述 (3) (二)塌方过程 (4) (三)塌方段原设计情况 (5) (四)塌方可能原因分析 (5) (五)塌方处理措施 (6) (六)进度计划及人机配置 (9) (七)施工注意事项 (10) (八)处理效果 (10) 四、经验教训总结 (10)
隧道塌方原因及处理措施 一、隧道塌方的原因 目前国内在建和已建隧道工程中，均出现过不同程度的塌方现象，给建设和运营带来了较大的危害。在此，根据新奥法原理分析隧道塌方形成的可能原因。 新奥法的主要原理是在岩体力学特征和变形规律以及莫尔理论的基础上，通过量测手段对开挖后围岩进行动态监测，并根据围岩自稳的时间和空间效应确定爆破强度、开挖速度、初支参数以及辅助施工方法等。其力学机理是利用围岩自稳能力，及时施作初期支护和二次衬砌并与围岩形成整体受力结构。从此原理分析隧道塌方的原因如下： （一）洞身工程地质条件差，围岩自稳能力低，施工时没来得及进行初期支护即发生坍塌。如掌子面围岩软弱、岩体破碎、地下水发育、洞身埋深浅。或隧区通过不良地质地段，如断层褶皱带、膨胀岩地区以及高应力岩层等。这些复杂地质条件往往有不可预见性，给设计和施工的准确性和安全性带来较大困难。见图1。 （二）设计过程中未能准确判断隧区地质条件，没有充分考虑不良地质对隧道的影响，特别是没有及时与现场实际地质条件进行跟踪分析，导致在围岩分级、支护参数设计以及开挖进尺要求等不合理。 （三）施工过程中没有对诸如软弱围岩、浅埋地层等不良地质体进行注浆、超前支护预处理，保证不了围岩足够的自稳能力和自稳时间；开挖爆破效果差，导致围岩应力集中，出现滑塌现象；没有按照设计和规范要求进行施工，如初支背后有空洞、初支厚度不够、锚杆的长度和数量不足以及钢架的间距过大等，致使围岩岩体间不能连成整体受力结构，保证不了支护强度与围岩滑移的力学平衡。 （四）新奥法施工是一个动态过程，对隧道进行实时监控是重要环节之一。目前很多隧道塌方造成人员伤亡、财产损失的原因就是监
对软岩变形问题的一些肤浅认识
对这几天对软岩变形论文的收集做了些归纳、总结，希望能提供给你们些许方向。由于时间仓促，没有做系统的深入研究，对某些论文中的观点未作验证。 一、国内外工程实例 1、南昆线家竹箐隧道[1] 隧道于1996年建成，全长约4990m，发生大变形段落全长390m，拱顶最大下沉量为160cm，周边最大位移量为240cm，隧底最大隆起量100cm。围岩为煤系地层，以煤、泥岩、砂质泥岩、和钙质细砂岩为主，最大主应力19.62Mpa，最大水平主应力16.09Mpa，最大垂直主应力8.57Mpa。采用8m长锚杆加固围岩等措施整治。 2、兰新二线乌鞘岭隧道 隧道于2005年建成，全长20050m。隧道穿越F4~F7等4条区域性大断层组成的宽大挤压构造带，线路长度为7587m，其中岭脊段志留系板岩夹千枚岩和F7断层泥砾带等软弱围岩发生大变形。岭脊段最大水平收敛达1209mm，最大拱顶下沉367mm，平均累计变形F4、F5、志留系板岩夹千枚岩、F7几个区段分别为90mm~120mm、300mm~400mm、200mm~400mm、150mm~550mm。最大变形速率F4、F5、志留系板岩夹千枚岩、F7几个区段分别可达73mm/d、143mm/d、165mm/d、167mm/d。165mm/d；F7断带累计变形150~550mm、最大变形速率167mm/d。最大水平主应力约22Mpa。 3、奥地利的陶恩隧道[1] 隧道于1985年建成，全长6400m，最大位移速度20cm/d，最大变形量120cm，围岩为绿泥石、绢云母千枚岩，地应力16~27Mpa。采用6~9m长锚杆整治。 4、奥地利的阿尔贝格隧道 隧道于1979年建成，全长13980m，最大变形速度11.5 cm/d，最大变形量70cm，围岩为以千枚岩为主，地应力13Mpa。采用9~12m长锚杆整治。 5、日本的惠那山隧道 隧道于1985年建成，全长8635m，边墙最大变形56cm，拱顶最大下沉93cm，围岩为风化花岗岩组成的断层破碎带，地应力为10~11Mpa。采用9m和13.5m的长锚杆整治。 二、软岩大变形机理研究 1、关于大变形定义的讨论 隧道围岩大变形是软岩地质中常见的一种地质灾害。大变形是一种塑性破坏和塑性流动。20世纪初期以来，国内外许多学者从形成机制、预测方法、防治措施等诸多方面对大变形进行广泛地研究。然而，迄今为止，国内外学术界对大变形的定义、分级、形成机制、位移控制等问题尚未形成统一的认识。 目前工程界和学术界对软岩隧道大变形尚无统一的定义。徐则明从大变形的6个特征对大变形进行了概况描述，何满潮认为软岩的大变形是个塑性大变形，卞国忠从围岩变形量上（变形量>400mm）给大变形做了界定。 2、软岩大变形机理 软岩大变形的成因比较复杂，一般可归为两大类：一是开挖形成应力重分布超过围岩强度而发生塑性化；二是岩石中某些矿物和水反应而发生膨胀。从各个大变形的工程案例上，发生大变形的地段，岩体具有一些共同的特性，如：岩体受区域性构造影响较大，普遍节理很发育，完整性差；岩石的强度和模量较高，同时岩体的强度和模量较低；高地应力环境；隧道内有少量地下水。 ①高地应力对软岩变形的贡献 研究表明，当强度应力比（Rb/σmax）小于0.3~0.5时，即能产生比正常隧道开挖大一倍以
隧洞塌方处理方案
隧洞塌方处理方案的选择与应用 ［摘要］根据沙湾水电站7号隧洞塌方段的地质条件和施工条件现状对塌方处理方案进行比选，提出了技术可行、经济合理的施工方案，取得了良好效果，对类似工程的处理提供了借鉴。 ［关键词］隧洞塌方处理方案超前小导管法沙湾水电站 1 概述 沙湾水电站位于四川省木里县境内的木里河（雅砻江支流）上，是木里河六个梯级电站中的第三级。采用低闸引水式发电，电站装机4台，单机容量60MW，总装机容量240MW。主要由首部枢纽、引水系统、地面厂房系统等建筑物组成。引水系统由引水隧洞、调压室、压力管道组成。引水隧洞布置在木里河右岸，全长18.7m，为有压圆形洞，大部分地段采取挂网喷锚临时支护措施。 工程区位于“川滇菱形”断块内的次级断块“稻城断块”东缘，受次级断块“稻城断块”边界断裂带的影响和控制，地质构造较复杂。
引水隧洞发育4条规模较大横切隧洞的断层—圆宝山、尼都、机落、茶布朗断层，破碎带一般宽约20~40m，机落断层宽达100~200m，由碎裂岩、糜棱岩、角砾岩、少量断层泥、裂隙密集带组成。隧洞区层间剪切错动带及各类结构面均较发育，地层揉皱强烈。 引水隧洞沿线出露岩性主要为奥陶系下统瓦厂组（O 1W）板岩夹变质石英砂岩、千枚岩、人公组（O 1r）的变质石英砂 岩夹板岩、千枚岩，少量三叠系下统领麦沟组（T 1l）的板岩夹千枚岩、硅质板岩，志留系（S 1）的板岩夹千枚岩、硅质岩，岩层总体产状：N30°~40°W/SW∠30~50°。整个洞段Ⅳ类围岩约占65%，Ⅲ类围岩约占30%，Ⅴ类围岩约 占5%。 2 塌方情况及原因分析 2.1 塌方情况简介 隧洞开挖至桩号13+058处时发生塌方，随后施工单位采取了格栅拱架的支护措施。但由于顶拱不断掉块，为保证施工人员的安全，格栅拱架支撑到13+060时就停止了，持续 掉块的状态延续了近2个月，塌方一直延伸至13+066处，13+058～13+060段的格栅拱架也被压垮。塌方块体充满了整
引水隧洞塌方原因探讨及处理措施
引水隧洞塌方原因探讨及处理措施 摘要：引水隧洞在当今引水系统中的应用日益增加，其重要性与日俱增。隧洞 塌方处理是隧洞工程施工过程中安全风险高、施工难度大的一项施工技术。要组 织相关人员到塌方现场调查研究，查明塌方的范围、性质以及塌方区围岩的地质 构造和地下水活动情况，认真分析形成塌方的原因，及时制定出可行的塌方处理 方案。 关键词：引水隧洞；塌方；原因；处理措施 1导言 采用引水隧洞的形式，一方面能够缩短引水长度，有利于减少对良田耕地的 侵占和对植被的毁坏；另一方面，地质条件良好的引水隧洞可少采用甚至不采用 衬砌，这大大节省了修建隧洞的投资。并且，隧洞开挖所产生的石料也是一种宝 贵资源，这对于造价与常规明渠相比相对较高的引水隧洞来说，是一种可观的经 济回报。 2工程概述 橙子沟水电站位于陇南市武都区外纳乡至文县临江乡之间，引水隧洞沿白龙 江右岸布置，引水发电系统调压井前全长17.20491km，引用流量Q=260.5m3/s， 为有压引水隧洞，纵向坡比为0.19%。引水隧洞为圆形断面，Ⅲ、Ⅳ类围岩采用 钢筋混凝土全断面砌衬，开挖洞径为11.5m、12.1m，衬砌后洞径均为10.5m，洞 内流速3.01m/s；Ⅱ类围岩采用底部素衬及顶部喷混凝土衬砌，开挖洞径为12.5m，衬砌后洞径为12.2m，洞内流速2.21m/s。 3塌方原因分析 引水隧洞施工中发生塌方的原因很多，主要为以下几个方面： 3.1地质勘察资料与工程实际不符，对可能出现的塌方，没有可靠的预防处理技术措施。一旦遇到软弱、破碎带地层，往往措手不及造成塌方。 3.2对不良地质地段的隧洞衬砌厚度不够，不能满足承载力要求，不能承受可能出现的山岩压力，完工后结构遭到破坏，进而引起塌方。 3.3设计时，为了节约工程投资，过分追求较短的洞线，以便缩短洞身长度，获得良好经济效益，往往将洞轴线选在垭口最底处，趁沟进洞和出洞，且晚进洞、早出洞，加大了洞口处的开挖深度和洞脸仰坡的高度，却对地质和施工的不利因 素不予去方位的考虑，在隧洞洞口和洞身施工中都可能发生塌方。水工设计人员 进行隧洞设计时，将隧洞轴线选在了不良的地质区域，没有避开不良地层：如饱 和粘土、流沙、堆积层；断裂、褶皱带；节理、裂隙发育带；含有各种不利的软 弱结构的围岩，以及溶洞、陷穴等地质不良区域。当隧洞穿越不稳定地层时，很 容易发生塌方。地下水发育的地区和地表水渗漏明显的地段，隧洞围岩的强度大 大降低，加之空隙水的作用，在隧洞开挖过程中，极有可能发生坍塌冒顶，如不 采取有效的工程措施，将会形成极大的塌方。 4引水隧洞塌方处理措施 4.1塌方处理重点及难点 4.1.1该段发生连续塌方，且塌方较大，在施工过程中极易发生再次塌方，施 工安全是该段处理施工的重点。 4.1.2塌方段围岩地质条件较差，支护时采用钢筋网及喷混凝土施工，且喷混 凝土厚度较大，需分层喷射混凝土，如何安全有效的进行处理是施工的重点及难点。
隧道坍塌处理方案汇总
洞子崖隧道DK684+010～DK683+956段侵限换拱及坍塌、冒顶处理方案等有关情况汇报 一、隧道基本概况 1、隧道概况 洞子崖隧道位于澄城县洞子崖村东南侧，西延铁路洞子崖车站左前方。地貌上属黄土梁峁区，地形起伏较大，高程在557～660m之间，最大埋深104m。隧道在洞子崖村附近DK683+062穿越一基岩山包后进入宽约130m杜康沟断层，沟底处离拱顶仅16米，埋深较浅，然后再穿越砂岩夹泥岩层，最后在DK684+385出洞。隧道起讫里程为DK683+062～DK684+385，全长1323m，为双线隧道。全隧道位于直线地段，洞内线路为5.4‰的单面下坡。 2、地质概况 隧道处在地质构造较复杂，属韩城——铜川断褶带，为陕甘宁台坳与汾渭地堑接壤带，构造活动激烈，岩层层序变化较大。隧道范围内主要地层为第四系全新统坡积黏质黄土和碎石土、第四系上更新统风积黏质黄土、二叠系中统/下统砂岩夹泥岩。 杜康沟断层（DK683+940～DK684+070）为隐伏逆断层，断层产状N60°E/84°S，断层走向与线路近正交。岩层的断裂破碎程度由北向南而递增，小的断裂构造较为发育，致使下部岩层纵横错断呈不连续状。断层破碎带宽度约130m，呈浅灰色、紫红色，断层物质为断层碎石为主，挤压揉皱严重，岩性为砂岩、泥岩，断层哑口、断层沟等断层地貌明显，基岩裂隙水不发育。节理多为高角度交叉剪切节理，岩体多被切割为菱块状。对隧道围岩稳定性影响较大。杜康沟断层沟底处洞身最浅埋深为16m，地表及洞身部分有第四系上更新统风积黄土具湿陷性。 二、施工状况： 洞子崖隧道于2008年3月15日开始洞口段的开挖掘进，从DK684＋076段开始进入杜康沟断层施工，在DK684＋076～DK683＋938段
高地应力下硬岩岩爆与软岩大变形专项方案
高地应力下硬岩岩爆与软岩大变形专项方案
八台山隧道高地应力下硬岩岩爆与 软岩大变形专项方案 一、工程概况 1、概况 城口至万源快速公路通道工程采用二级公路标准，设计速度为60公里/小时；路基宽度为12米。 城口至万源快速公路通道CW10合同段位于四川万源堰塘乡布袋溪村，里程为K46+000～K48+640，全长2.640km。本合同段主要工程内容为八台山隧道主洞2480m/0.5座，避难通道2450m/0.5座，1-4*3m 钢筋砼盖板涵一座，路基土石方5115m3。 八台山隧道主洞起止里程K43+205～K48+480，全长5275m,避难通道起止里程YK43+206～YK48+450，全长5244m。属特长隧道。其中主洞K46+000～K46+480段、避难通道起止里程YK46+000～YK48+450，位于CW10合同段内，是本合同段的控制性工程。 2、地形地貌 八台山隧道进口位于重庆市城口县双河乡干坝子河村、出口位于四川万源堰塘乡布袋溪村。 隧道穿越的八台山，受地质构造控制，山脊由东向西横亘，山脊两侧为面积较小的山湾。形成山丘、山脊与沟谷相间形态，以山丘为中心形成向四周发育的“爪”状山沟；隧道轴线地面最高点位于洞身段K44+610的山脊顶部，标高为1797.74m,一般地面标高740.0～1596.2m，最低点位于隧道进口的溪沟底部，标高731.50m左右，相
对高差856.2m.隧道区地貌形态为构造剥蚀、溶蚀中山地貌单元区。 3、工程地质 八台山隧道地质复杂，裂隙倾角大，多为陡倾裂隙，节理面较平直，呈微张～张开状，宽1-50㎜不等，裂隙面附褐色铁质膜，局部为泥质充填。由洞口向洞身地质条件依次为: （1）出口段位于一斜坡上，地表覆盖有第四系崩坡积块石土，基岩为三叠系下统嘉陵江组的盐溶角砾岩。角砾状结构、岩溶发育。 （2）本隧道洞身段主要为III～V级围岩，构成III级围岩的地层岩性以灰岩为主，呈中厚层状。跨度5米，跨度5～10米，可稳定数月，可发生局部块状位移及小～中塌方；构成IV级围岩的地层岩性以大冶组、栖霞组灰岩为主，呈薄～中厚层状。一般无自稳能力，数日～数月内可发生松动变形及小塌方，进而发展为中～大塌方，有明显的塑性流动变形和挤压破坏；构成V级围岩的地层岩性以页岩、炭质页岩、泥质粉砂岩为主，呈薄～中厚层状。岩体受地质构造及风化作用影响较重，裂隙较发育，呈碎、裂状，松散结构，易坍塌，围岩无自稳能力，跨度5米或更小时，可稳定数日。 （3）不良地质： ①岩溶 八台山隧道主洞K46+560～K47+990段、避难通道K46+560～ K47+990段为富水地段且岩溶特别发育，极易发生突水、突泥情况。 ②煤层、煤线与瓦斯 隧道穿越二叠系上统吴家坪组含煤地层，该区域煤层厚0.3～
软岩大变形
软岩大变形 软岩大变形问题从20世纪60年代就作为世界性难题被提了出来，在地下工程的建设过程中，软岩问题一直是困扰工程建设和运营的重大难题之一。特别是“九五”期间，我国10个能源建设基地有8个都相继出现了软岩问题，造成多对矿井的停产建设。每年有大量的隧洞在软弱围岩中开挖，随着开挖深度的增加，软岩问题愈趋严重，直接影响着工程安全以及人身安全。随着人类工程活动的不断增强， 软岩隧洞系指塑性大变形工程岩体有关的岩体工程，而工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。工程软岩的定义不仅重视软岩的强度特征，而且强调软岩所承受的工程力荷载的大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。 1.软岩大变形破坏特征 软岩隧洞的大变形破坏特征不仅受围岩的力学性质影响，而且受隧洞所处的地应力环境和工程因素控制。我国许多煤矿在采深不大的情况下，坑道的变形破坏并不强烈，常规支护即可维护隧洞稳定。加大采深后，这些煤矿坑道额稳定性降低，变形破坏趋于强烈，常规支护难以维护坑道稳定，因此，软岩隧洞的变形破坏特征受多种因素控制。一般来说，软岩隧洞的破坏具有以下特征： (1) 变形破坏方式多 除一般隧洞中常见的变形破坏方式拱顶下沉、坍塌外，还有片帮和底鼓、底围隆破，隧洞表现出强烈的整体收敛和破坏。变形破坏表现的形式既有结构面控制，又有应力控制型，尤以应力控制型为主。 (2) 变形量大 拱顶下沉大于10cm，有的高达50cm，两帮挤入在20~80cm之间，底鼓非常强烈，在常规无仰拱支护的情况下，强烈的底鼓往往将整个隧洞封闭。 (3) 变形速度高 软岩隧洞初期收敛速度可以达到3cm/d，即使施作了常规锚喷支护以后，软岩隧洞的收敛速度依然很高，可达2cm/d，而且其变形收敛速度降低缓慢，因此，在不长的时间内其变形收敛就很大，多则一年，少则几个月就将隧洞封闭。 (4) 持续时间长 由于软岩具有强烈的流变性和低强度，因此，软岩隧洞开挖以后，围岩的应力重分布持续时间很长，软岩隧洞变形破坏持续很长时间，往往长达1~2年。 (5) 因位置而异
软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法
软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法 1 前言 兴源隧道位于黑龙江省穆棱市兴源镇境内，起讫里程DK409+090～DK412+517，全长3427m，为双线隧道。隧道所处地质条件十分复杂，有断层、软岩破碎带等不良地质体存在，在隧道施工过程中，由于地质条件的影响，工程的掘进速度受到一定的影响；能否通过厚度较大的软岩断层破碎带，对于初期支护结构的变形控制提出了很高的要求。由中铁二十二局、兰州交通大学等合作单位针对该项目难点成立专门的课题研讨组，形成了一种新型的初期支护中钢拱架纵向连接结构，改变以往连接筋的受力偏弱的状态，提高钢拱架的抗扭性能，从而增强初期支护对围岩变形的约束能力的研究成果。经过鉴定达到了国内领先水平，形成了一系列关键施工技术，申请了一项实用型专利（软岩隧道大变形控制初期支护中钢拱架纵向连接结构），并结合施工工艺、组织管理等，编写了《软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法》。 2 工法特点 2.0.1采用这种新型的软岩隧道大变形控制初期支护中钢拱架纵向连接结构，增大了纵向连接构件与钢拱架腹板焊接的有效面积，提高了相邻两榀钢拱架之间的纵向连接能力，增加了钢拱架体系的抗扭能力和整体稳定性，使隧道初期支护对围岩变形的约束能力有了较大的提高。 2.0.2 能有效地控制围岩变形，与围岩形成一个整体，充分发挥围岩的自承能力。 2.0.3能应用量测监控等信息化管理方法指导施工，使整个施工过程均处于受控状态。 2.0.4 施工作业简便，不需用特殊的施工机械和设备。 2.0.5 适用于各种不同的软弱围岩地层，适用范围广。 3 适用范围 本工法适用于各类在初期支护中配置钢拱架的软弱破碎围岩隧道施工，也适用于其它类似的地下工程。 4 工艺原理 通过采用14a号槽钢代替Φ22或Φ25螺纹钢筋进行初期支护中钢拱架的纵向连接，增加了焊接有效面积，加强了钢拱架的纵向连接，提高了初期支护中钢拱架的整体抗扭能力，增加了钢拱架的整体稳定性，提高了隧道初期支护对围岩变形的约束能力，有效的抑制了围岩的变形。 5 施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺 参见图5.1.1-1和图5.1.1-2，本实用新型是软岩隧道大变形控制初期支护中钢拱架纵向连接结构，包括钢拱架（1）、钢拱架（2）、纵向连接槽钢（3），其特征在于：采用槽钢（3）将钢拱架（1）和钢拱架（2）沿着环向相隔一定距离在纵向连接在一起，纵向连接槽钢（3）的两端分别焊接在钢拱架（1）和钢拱架（2）
隧洞塌方处理方案
贵州省XXX-XXX工程北干渠4标 北干21+490.835～北干36+948.792 XXX隧洞3#支洞上游5+350处 塌方处理方案 编审批制：核：准： 中铁二十二局集团第四工程有限公司XXX-XXX工程北干渠X标项目部二〇一七年六月二十七日
XXX隧洞3#支洞上游5+350处塌方处理方案 一、工程概况 XXX隧洞3#支洞上游段计划承担任务800m，开挖断面结构尺寸为直 径6.4m的圆形洞，3#支洞上游经开挖揭示该段掌子面围岩为薄层泥质白 云岩和泥岩，围岩裂隙严重发育，岩层倾角平缓，围岩全强风化，并且掌 子面渗水严重，围岩遇水软化，自稳能力极差。截止到目前为止，3#支洞 上游开挖支护累计完成485m。 2017年6月21日，3#支洞上游掌子面施工至桩号5+346时，5+350- 5+357受雨季影响洞壁出水导致边墙挤出，且受连续降雨影响导致洞顶出 现二次坍塌，可见塌方方量约600m3，洞顶上方围岩极破碎，呈块石夹碎土、细沙大面积滑落。 二、塌方处理方案 针对现场揭示情况，2017年6月22日，四方进行现场勘察，并对塌 方段召开专门会议，会议确定该塌方洞段处理方案如下： 1）对里程5+352～5+350段支立套拱，保证掌子处初支面的稳定，以及作为大管棚施工的导向墙。 2）采用洞渣进行回填，回填高度为隧洞中心线向上0.5m，形成大管 棚操作平台，平台长度为6m。 3）施工108大管棚，大管棚施做长度为20m，施工范围为拱部150°， 环向间距为0.5m，大管棚管外注浆加固松散体。注浆浆液采用1：1水泥浆，注浆压力按0.2-0.3Mpa控制。 4）综合考虑拱部松散体夹杂块石，为保证施工安全，增设环向固结 导浆管配合大管棚固结松散体，环向固结导浆管施工起里程为5+358，注 浆小导管长度6m，仰角为60°，施工范围为拱部180°，环向间距
高地应力软岩大变形隧道施工技术
高地应力软岩大变形隧道施工技术 中铁十四局集团第四工程有限公司石贞峰 摘要：堡镇隧道为宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线施工难度最大的隧道之一。堡镇隧道围岩属于高地应力软岩，在施工中发生高地应力软岩大变形。结合 软岩的岩性分析情况，采用科研引导、稳扎稳打的方针，制定了详细的施工方案，在施工过程中探索、研究出了控制软岩大变形的施工技术。 关键词：堡镇隧道高地应力软岩大变形施工技术 1 工程概况 堡镇隧道左线全长11565m，右线全长11599m，线间距30m, 右线初期设计为平导，作为左线辅助施工通道，后期再将平导扩挖形成右线隧道。是宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线唯一的高地应力软岩长隧。十四局承担左线进口段5641m、右线进口段5622m的施工任务。 隧道穿越岩层主要为粉砂质页岩、泥质页岩，呈灰黑色，多软弱泥质夹层带，白色云母夹层，强度极低。大部分页岩呈薄层状，层厚3～10cm，分层清晰,产状扭曲，挤压现象明显，岩体破碎，强度很低，手捏呈粉末状，遇水膨胀；顺层发育，有光滑顺层面，层间多夹软泥质夹层，节理、层理发育、切割严重，围岩整体性很差，隧道左边拱存在顺层软弱面，右侧边墙有楔形掉块，爆破后滑坍、掉块严重。根据国标《工程岩体分级标准》，该区属高应力区，产生大的位移和变形。洞内初期支护局部开裂，顺层坍塌，节理发育，软岩变形等，凡专家预测的复杂地质均已出现。在施工中发生多次高地应力作用下较大变形中，仅8#横通道处拱顶沉降最大就达15cm，收敛32.5cm，超过预留变形量，并侵入二次衬砌。 2 施工方案 针对高地应力软岩大变形的特点，我们制定了“超前支护、初支加强、合理变形、先放后抗、先柔后刚、刚柔并济、及时封闭、底部加强、改善结构、地质预报”的整治原则和总体方案，配合平导超前等辅助方案较好的解决了此项难题。 2.1 总体方案介绍 (1)采用超前小导管支护，开挖后及时封闭围岩；加强初期支护的刚度，采用型钢拱架封闭成环；为达到稳固围岩的目的，系统锚杆采用中空注浆锚杆加固地层，锚杆长度应稍大于塑性区的厚度。 (2)加大预留变形量。为了防止喷层变形后侵入二次衬砌的净空，开挖时即加大预留变形量，另外采取了不均衡预留变形量技术。 (3)施工支护采用“先柔后刚，先放后抗、刚柔并济”原则，使初期支护能适应大变形的特点。 (4)及时封闭仰拱、特别是仰拱初支，是减小变形、提高围岩稳定性的措施之一；另外加大仰拱厚度，增大仰拱曲率，也有利于改善受力状况。 (5)改善隧道结构形状，加大边墙曲率，根据围岩实际和监控量测数据，采用受力结构最为合理的“鸭蛋”型断面；改善结构另一措施是提高二次衬砌的刚度，即加大二次衬砌厚
高地应力下硬岩岩爆与软岩大变形专项方案
八台山隧道高地应力下硬岩岩爆与 软岩大变形专项方案 一、工程概况 1、概况 城口至万源快速公路通道工程采用二级公路标准，设计速度为60公里/小时；路基宽度为12米。 城口至万源快速公路通道CW10合同段位于四川万源堰塘乡布袋溪村，里程为K46+000～K48+640，全长2.640km。本合同段主要工程内容为八台山隧道主洞2480m/0.5座，避难通道2450m/0.5座，1-4*3m 钢筋砼盖板涵一座，路基土石方5115m3。 八台山隧道主洞起止里程K43+205～K48+480，全长5275m,避难通道起止里程YK43+206～YK48+450，全长5244m。属特长隧道。其中主洞K46+000～K46+480段、避难通道起止里程YK46+000～YK48+450，位于CW10合同段内，是本合同段的控制性工程。 2、地形地貌 八台山隧道进口位于重庆市城口县双河乡干坝子河村、出口位于四川万源堰塘乡布袋溪村。 隧道穿越的八台山，受地质构造控制，山脊由东向西横亘，山脊两侧为面积较小的山湾。形成山丘、山脊与沟谷相间形态，以山丘为中心形成向四周发育的“爪”状山沟；隧道轴线地面最高点位于洞身段K44+610的山脊顶部，标高为1797.74m,一般地面标高740.0～1596.2m，最低点位于隧道进口的溪沟底部，标高731.50m左右，相
对高差856.2m.隧道区地貌形态为构造剥蚀、溶蚀中山地貌单元区。 3、工程地质 八台山隧道地质复杂，裂隙倾角大，多为陡倾裂隙，节理面较平直，呈微张～张开状，宽1-50㎜不等，裂隙面附褐色铁质膜，局部为泥质充填。由洞口向洞身地质条件依次为: （1）出口段位于一斜坡上，地表覆盖有第四系崩坡积块石土，基岩为三叠系下统嘉陵江组的盐溶角砾岩。角砾状结构、岩溶发育。 （2）本隧道洞身段主要为III～V级围岩，构成III级围岩的地层岩性以灰岩为主，呈中厚层状。跨度5米，跨度5～10米，可稳定数月，可发生局部块状位移及小～中塌方；构成IV级围岩的地层岩性以大冶组、栖霞组灰岩为主，呈薄～中厚层状。一般无自稳能力，数日～数月内可发生松动变形及小塌方，进而发展为中～大塌方，有明显的塑性流动变形和挤压破坏；构成V级围岩的地层岩性以页岩、炭质页岩、泥质粉砂岩为主，呈薄～中厚层状。岩体受地质构造及风化作用影响较重，裂隙较发育，呈碎、裂状，松散结构，易坍塌，围岩无自稳能力，跨度5米或更小时，可稳定数日。 （3）不良地质： ①岩溶 八台山隧道主洞K46+560～K47+990段、避难通道K46+560～ K47+990段为富水地段且岩溶特别发育，极易发生突水、突泥情况。 ②煤层、煤线与瓦斯 隧道穿越二叠系上统吴家坪组含煤地层，该区域煤层厚0.3～
隧道塌方处理措施
隧道塌方处理措施 内容提要：隧道塌方是一种不容回避的现象，除了加强预防外，更重要的是如何整治处理、减小损失和挽回进度。本文以林白铁路和力黑坝2号隧道斜井施工实践为例，分折塌方产生的原因，介绍了施工过程中塌方的处理方法，并对具体事例作了较详细的阐述。 关键词：林白铁路隧道、塌方处理、小导管加固 1、工程概况 和力黑坝2号隧道位于内蒙古赤峰市巴林左旗白音诺尔镇及锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗巴彦花镇境内，隧道进口里程D2K103+205，出口里程D2K110+085，单线隧道全长6880m。隧道进口位于半径为2500m的右偏曲线上，隧道出口位于半径3000m的左偏曲线上。为解决施工通风、排水、运输和减少施工干扰，以及增加作业面，加快施工进度，超前探明地质，在隧道出口段左侧D2K108+000左侧设置740m长的斜井。 线路通过局部地段为坡麓地段，上方的岩体因构造、风化形成的节理裂隙较为发育，其中斜井地质条件差，岩体较为破碎，已有小范围的崩塌、剥落或落石现象发生，在坡积物较厚的地段，因路堑、隧道的开挖，可能加剧崩塌、剥落或落石现象。 2、塌方情况及原因分析 2、1塌方情况 2010年3月7日，在斜井XD2K0+640~XD2K0+635.5段拱部开挖出渣后准备支护拱架时拱顶发生滑塌，其中XD2K0+640~XD2K0+636.7段为已支护段，已支护段未被破坏，滑塌岩体主要为坡积碎石土，粒径范围5cm-40cm大小不等。 2.2 塌方原因分析 a、从滑塌情况以及塌方后暴露岩体面分析，拱顶为板岩夹杂碎石土夹层，开挖后在岩体自稳过程中产生的下滑力超过拱顶开挖受力面承受力，发生滑塌。 b、施工时对地质复杂程度认识不足，对隧道结构的不利影响认识不足、不清晰，重视程度不够，同时参加施工的人员经验不足，没有对不良地质灾害很好的进行预测。 3、塌方处理方法 滑塌发生后，现场及时对滑落碎石进行除渣清理工作，并对滑塌段进行超前小导管支护加固，稳定围岩。针对现场情况，滑塌分两步处理：首先对坍顶处受坍顶影响地段进行加固；其次是对坍顶体进行回填处理。 4、塌方处理方案 通过现场地质勘察得知塌方体围岩结构大部分松散，属于Ⅱ类(即V级)围岩，塌方体厚度为1m，在处理、加固好未塌方段后，在做好隧道地表排导水和保证安全的前提条件下，按照下列方案和工
引水隧洞塌方清理及拱顶混凝土施工方案
目录 1. 编制目的 2. 适用范围 3. 编制依据 4．概况 5．人员组织机构及职责 6．作业条件 7.作业程序、方法 8. 安全控制 9．进度计划 10．附件
1. 编制目的 根据本工程现场实际情况，现为确保引水隧洞塌方段施工安全、质量以及工程进度均能满足相关需要，特编制此补充作业指导书。 2. 适用范围 本补充作业指导书适用于江西省水电工程局云南镇雄坪子水电站引水隧洞工程施工。 3. 编制依据 4．工程概况 本工程引水隧洞设计为无压式引水隧洞，隧洞为半圆直墙城门式洞型，整个引水隧洞长约2413.31m。隧洞洞挖已经全部完成，隧洞底板基本完成（塌方段有约180m底板未完成），隧洞边墙完成约50%，隧洞顶拱完成约10%。2009年××月××日第一次塌方，并且2XX年1月3日晚，隧洞1+816处又出现严重塌方（约位于隧洞中间位置，整个塌方段约200m长范围，塌方段内部情况不明确），塌方掌子面处6m长钢支撑防护整体压垮，且坍塌洞渣向外延伸致使YS1+816-1+847处顶拱支撑满堂脚手架严重挤压变形。 本工程现计划2XX年5月18日1#机组投产发电，依据现场实际情况，现在工程施工安全形势及工程进度均存在较大的压力，体现如下： （1）引水隧洞施工安全隐患大。隧洞塌方处为煤夹层地质，至今仍在陆陆续续掉落岩石，该处塌方何时稳定甚至是否能稳定仍未知，这给出渣及衬砌等施工造成极大的安全隐患，并且在隧洞塌方处上游位置瓦斯浓度较大（据现场实测，在隧洞顶部范围瓦斯浓度达到4%以上）也同样给工程施工带来较大安全风险。 （2）工程进度情况不容乐观。引水隧洞未完工程量较大，并且现场作业人员、机械、作业方法等因素也制约着工程施工进度。 因此，根据现场相关情况，制定详细可行施工作业方案，确保引水隧洞工程按时安全顺利完成。
隧道局部塌方处理方案
不良地质隧道施工技术 第一部分：工程概况 我处担负株六复线新茨冲隧道、新猴儿关隧道两座隧道的施工任务。新茨冲隧道全长3680ｍ，新猴儿关隧道全长1480m，为单线电化铁路隧道。两座隧道地质条件复杂，洞身岩层主要为石炭系马坪群（C3mp）灰岩夹泥灰岩、页岩，二叠系下统梁山组（P1l）石英砂岩、泥质砂岩、页岩夹煤线。灰岩中溶沟、溶槽、溶洞、溶孔等岩溶形态发育。工点位于黔西山字型构造前弧西翼外侧，构造作用强烈，褶皱断层发育，线路左侧发育有五条区域性大断裂，岩体中构造节理、裂隙很发育，地下裂隙水丰富。新茨冲隧道进口、新猴儿关隧道出口正处于危岩落石区，地势陡峻，基岩裸露，局部倒悬，多次发生崩塌落石，隧道洞身偏压。隧道Ⅱ、Ⅲ类围岩947m，开挖时共遇到溶洞6处，施工难度很大，施工中共发生大小坍方3次，其中，99年元月1日长16m冒顶大坍方为最大的一次，共清理坍体144余方，处理了3个月才通过。 第二部分：施工方法 一.隧道开挖后的力学行为和支护结构的组成、作用、类型。 1.隧道开挖后的力学行为： 隧道开挖后将引起一定范围内的围岩应力重分布，和局部地壳残余应力的释放（第一阶段），在重新分布的应力作用下，一定范围内的围岩产生位移，形成松弛，与此同时，也会使围岩的物理力学性质恶化（第二阶段），在这种条件下，坑道围岩将在薄弱处产生局部破坏（第三阶段），最后，在局部破坏的基础上，造成整个坑道的崩塌（第四阶段）。在坑道开挖以前，岩体处于初始应力状态，即一次应力状态；坑道开挖后由于应力重新分布，坑道围岩处于二次应力状态，如果二次应力状态满足坑道稳定的要求，则可不加任何支护，坑道即可自稳。如果坑道不能自稳，就须施加支护措施加以控制，促使其稳定，这就是三次应力状态，这种状态与支护结构的类型、方法以及施工时间等有关，三次应力状态满足稳定要求后，就会形成一个稳定的洞室结构，这样，这个力学过程才告结束。影响二次应力状态的因素主要有：围岩的初应力状态，岩体的构造因素（结构面、岩块组合形态等），坑道形状和尺寸，埋深，坑道的开挖形式（爆破、非爆破）和开挖方法（全断面开挖、分部开挖等）。如果围岩类别较低，岩体完整性较差，在开挖后，二次应力状态不能稳定，围岩就会逐渐变化直至整个坑道的破坏，为