隧道不良地质灾害的处理预案.docx
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隧道不良地质灾害的处理预案
隧道不良地质灾害的处理预案
一、隧道坍方冒顶处理预案
在隧道的施工中,虽然采取各种措施预防坍方冒顶,但由于种种原因,此类事件还是防不胜防,难以杜绝。
一旦发生隧道的坍方冒顶,我们将采取以下处理方案:
㈠、应急措施
1、现场施工人员马上撤离到安全地带,工班长负责清点人数,并将状况马上报告项目部调度。
2、机械设备有条件转移时,在保证安全的前提下,由领工员指挥快速转移到安全地带。
3、待坍方处于相对稳定时,由电工检查线路,恢复该地段安全应急照明,确保用电安全。
4、如有水涌出时,应依据水量的大小,马上组织人员进行应急处理,原则是:
堵、排、引结合。
待施工方案确定后进行根治。
5、项目部通知工程部(或办公室)采取摄影、录像等方式记录坍方状况。
同时,项目部应急领导小组会同现场监理、设计院协作组共同会勘,分析、确定坍方的性质、规模及其后果,并依据初步推断结果按下列分级程序处理:
如为C级(小型坍方):
依据现场会勘结论及施工方案、措施,直接由项目部组织实施。
如为B级(中型坍方):
项目部应马上通知局指参与现场会勘,分析发展趋势,制定施工方案、措施,由项目部马上支配实施。
应急预案处于预警状态。
如为A级(大型坍方):
项目部应马上通知局指启动应急预案,同时
㈡、隧道塌方的整治
1、隧道发生塌方,应准时快速处理,不得随便拖延时间。
处理前,必需认真观看塌方的范围、外形、数量大小及坍体的地质状况、地下水的分布、活动状况等,分析塌方发生的原因,研究制定处理方案。
2、隧道塌方应依据发生的部位、规模及地质条件、采取“治塌先治水、治塌先加强”的原则,采取喷锚支护、注浆、管棚、加强二次衬砌、设置护拱等技术措施,不失时机、不留隐患地进行处理。
3、清理塌方前,应采取下列技术措施,加强防排水工作:
1)、地表沉陷和裂缝,应采用注浆填充和加固,或采用不透水土壤夯填紧密,开挖截水坑,防止地表水下渗进入塌体;
2)、通顶陷穴口的地表四周应挖沟排水,搭设防雨棚遮盖穴顶‘洞内衬砌通过塌方后,陷区应准时回填,回填应高出原地面,并用黏土或浆砌片石封闭穴口,做好排水:
3)、塌体内有地下水活动时,采用管、槽引至排水沟排出,无法进行引排时可采用注浆堵水。
4、隧道洞口坍方应按下列要求处理:
1)、中小型坍方应将坍体自上而下全部清除。
依据坍方后坡面的状况,可选刷坡卸载的方法,同时应对仰坡面自上而下进行喷锚加固。
2)、大型坍方的坍体不必全部清除,可采取先挖台阶的形式清除一部分,再进行喷锚网加固,并在仰坡上适当位置设浆砌片石挡墙防护。
3)、仰坡加固完成后,洞口段已露空洞身可采用暗洞明做或改为明洞衬砌,拱圈上部可回填土石或浆砌片石。
4)、依据仰坡坍方的规模及稳定性状况,对洞内二次衬砌应进行加强。
5、石质类塌方的围岩级别为Ⅱ—Ⅳ级,岩体以未风化或轻度风化的岩层为主,节理较发育,坍体呈碎石状,黏土及砂的含量较少,一般不超过30%。
为塌方的围岩呈相对稳定状态。
目前使用较多的方法为WNF法和WF法:
1)、WNF法:
先清除塌体,利用围岩临时的基本稳定状态,抓紧时间沿坍塌面采用喷锚支护技术加固未塌的地层(既W,以下称“外层初期支护”),然后沿二次衬砌外轮廓施作钢架混凝土支护壳体(即N,以下称“内层初级支护”)。
同时用钢架将内、外层初级支护连成整体,待二次衬砌完成以后,沿内层初期支护外轮廓依次设防水层、1m厚混凝土护拱及1m以上的土石缓冲层(即F,简称“防护”)。
这种方法的特点是:
工序多,处理周期长,成本高,但安全牢靠。
此法适用于坍腔横断面矢跨比小于0.7时的坍方。
2)、WF法:
当坍方高度较大,塌腔横断面矢跨比大于或等于0.7时的塌方,W、F的含义同前,在塌方发生后,利用围岩的自稳能力,抓紧时间沿塌方面外层进行初期支护,不设(也难于设)内层初期支护,待二次衬砌完成以后,设置与WNE法相同的防水层、护拱及缓冲层。
与WNE法比较,WF方法未设内层初级支护及内、外层初级支护之间的联系钢架,从而成本大量降低,处理周期短许多,但因矢跨比较大,再次塌的可能性较小,仍能基本确保施工安全。
由于设有1m厚的混凝土护拱及1m以上的土石缓冲层,即使在隧道完工后的运营时期,发生了一定规模的塌方,其抗冲击能力仍能确保运营安全。
6、当岩石类塌方已塌至原地面(这种状况一般只发生在浅埋隧道或深埋隧道的洞口段)时,就不能采用清喳的方法,而应利用塌喳。
施工时应先处理地面塌口,其内容详细如下:
1)塌口四周进行防排水处理。
2)塌口进行喷射混凝土封闭。
3)依据状况,打算是否采用地表注浆加固,以防止塌方的连续发展和扩大。
4)洞内塌方采用注浆加管棚的方法,即Z法进行处理,其施工的详细内容为:
a、设止桨墙,一般采用素混凝土(厚度一般为1m),或浆砌块石(厚度一般大于2m);
b、安设注浆孔口管:
一般采用长2.5~3.0m,直径为80~150mm;
c、塌体注浆,一般采用双液浆或单液浆;
d、注浆完成后,打设管棚,一般采用直径为80~150mm,长10~32m的长管棚;
e、管棚内注浆,一般在管棚内安放小钢筋笼并灌注水泥砂浆。
7、土质类塌方,除了开挖面四周,因地质或水文原因引起的局部坍塌外,一般规模较大,为大型或特大型塌方。
土质隧道在开挖后,围岩的稳定主要靠土粒间的摩擦力维持,其自然坍塌的高度,达40~50m,按隧道宽度为10m,坍塌纵向长度也按10m考虑,其塌方数量即可达到5000~8000m3,引起这类塌方的主要原因:
一是初期支护的强度不够;围岩的周边收敛变形过大;二次衬砌未准时施做,使围岩暴露时间过长。
土质类塌方的处理,应依据土质类塌方的特点,施工时考虑几个不同的事项:
1)注浆,一般不采用渗透注浆,因效果不抱负,而采用超细水泥的劈裂注浆。
2)管棚的钻孔,因成孔较困难,故大多数状况下,应采用跟管钻机钻孔。
3)开挖,应采用小断面开挖,如注浆效果不抱负时,可考虑增设临时预应力仰拱的技术。
4)支护,初期支护准时进行,并保证其强度和刚度,防止第二次塌方的发生,并准时施作二次衬砌。
发生塌方的地段,一般状况下,其地质状态较差,故其开挖及支护应根据脆弱围岩的开挖及支护要求进行,即严格遵守“短进尺,弱爆破,强支护”的原则。
但是,对于岩石类塌方中采用Z法处理的塌方地段,假如岩石本身的强度高,呈匀称的碎石状,黏土及沙石含量较少,则采用塌体注浆加固后,其强度及整体性大大提高,此时的塌体稳定性相当于Ⅲ~Ⅳ级围岩条件。
因此在这样的条件下,可采用全断面开挖,但进尺一般不超过2m,其初级支护及二次衬砌的施工可比照Ⅲ~Ⅳ围岩的要求进行。
8、塌方地段的衬砌是否加强及如何加强。
应结合回填的方式方法一起考虑。
如采取将塌穴填满的方式,衬砌一般可不加强。
对于采用WNF方法处理的塌方,因设有钢筋混凝土支护壳体和护拱及土石缓冲层,其衬砌可适当加强(如增加厚度)。
对于WF方法处理的塌方,只有护拱及土石缓冲层,其衬砌应加强(如采用钢筋或钢架混凝土衬砌)。
对于Z法处理的塌方,其衬砌一般不需要加强,但其衬砌后,必需采取注浆填充处理。
㈢、处理塌方的物质储备及机械
1、物质储备
由于云雾山隧道、周家湾隧道、白龙坝隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩较多,围岩稳定性较差,涌水量较多。
特殊是云雾山隧道地质条件特殊复杂,引起塌方的原因许多。
因此处理塌方的物质储备对安全生产至管重要,储备物质如下:
1)钢工架30吨
2)钢管1000米
3)水玻璃1吨
4)编织袋2000个
5)方木20方
2、机械
利用原有洞内施工机械及从其他隧道调用机械。
二、突水突泥处理预案
㈠、应急措施
1、现场施工人员马上撤离到安全地带,工班长负责清点人数,并将状况马上报告项目部调度。
2、机械设备有条件转移时,在保证安全的前提下,由领工员指挥快速转移到安全地带。
3、电工切断危急区段电源,检查线路无误后,在靠近突水突泥区的安全地带恢复照明,确保用电安全。
4、项目部通知工程部(或办公室)采取摄影、录像等方式记录突水突泥状况。
同时,项目部应急领导小组会同现场监理、设计院协作组共同会勘,分析、确定突水突泥的性质、规模及其后果,并依据初步推断结果按下列分级程序处理:
如为C级(小型突水突泥):
依据现场会勘结论及施工方案、措施,直接由项目部组织实施。
如为B级(中型突水突泥):
项目部应马上通知局指参与现场会勘,分析发展趋势,制定施工方案、措施,由项目部马上支配实施。
应急预案处于预警状态。
如为A级(大型突水突泥):
项目部应马上通知局指启动应急预案,同时
5、水量小时,在靠近齐头的地方,用编织袋装土堆码,或开沟引至排水沟排放;水量大时,在靠近的地方,用编织袋装土临时堆码,然后灌筑砼封堵。
㈡、处理方案
1、处理原则
依据大量隧道岩溶处理的工程实践,岩溶处理遵循“以疏为主、堵排结合”的原则进行处理。
对于隧道穿过可溶岩与非可溶岩接触带、断层破裂带等地段,估计地下水较大,依据实际状况采用“以堵为主,限量排放”的原则,达到堵水有效、防水牢靠、经济合理的目的。
2、探明状况,确定处理方法
采取综合地质超前预估手段,探明岩溶形态、规模、充填物状况、含水状况和地下水活动状况等地质状况,然后确定处理方法。
3、处理方法
岩溶处理主要方法有:
注浆加固、封堵、充填封闭、输导、跨越等。
⑴、注浆加固、封堵:
包括超前帷幕注浆、后注浆、局部注浆、补注浆等四种方式。
A、超前帷幕注浆封堵:
超前帷幕注浆适用于溶洞规模较大,内部充填了大量的泥沙,且含有丰富的地下水,一旦揭穿可能发生大规模突水突泥的状况。
注浆加固的范围为隧道开挖轮廓线以外1~2倍洞径,每循环注浆段长30m,孔径90~180mm,注浆压力为水压力的2~3倍,浆液扩散半径为2m。
依据注浆压力,第一循环混凝土止浆墙为1~3m厚。
注浆方式可依据水压大小、成孔难易程度,采取袖阀管后退式或孔口管分段前进式注浆。
注浆材料可依据溶洞内容物的选用纯水泥浆、TGRM浆、HSC浆等。
注浆后检验注浆效果,当达到开挖效果时,每循环开挖25m,留5m作为止浆墙。
如开挖后存在薄弱部位,采用长管或短管进行局部补充注浆(补注浆)。
超前帷幕注浆封堵详细做法:
见超前帷幕注浆封堵溶洞示意图所示。
帷幕注浆封堵溶洞示意
B、径向注浆(后注浆):
隧道开挖后,隧道周边存在大面积湿渍或渗漏水现象时,采取径向注浆进行封堵。
注浆加固范围一般为隧道开挖轮廓线外0.5~1.0倍洞径。
采用风钻或小型液压钻机在出水部位及其四周钻孔,钻孔直径为40mm左右,钻孔深度应为3.0~5.0m,梅花形布置。
在集中出水点处,间距掌握在0.5~1.0m,在一般渗水处间距掌握在1.0~1.5m。
注浆采用φ42mm钢管,依据钻孔出水部位,在钢管前端2.0m~3.0m范围内钻花孔。
注浆材料选用超细水泥浆、平凡水泥浆、TGRC水泥基灌浆料或其他特种注浆材料。
如水量较大,水泥浆在地层中凝固困难,在浆液中加入外加剂,缩短其凝胶时间,或者使用少量水泥-水玻璃浆液及化学浆液。
注浆材料协作比应依据现场注浆试验确定。
径向注浆(后注浆)示意见下图。
径向注浆示意图
C、局部注浆:
局部注浆适用于岩层的溶隙、脆弱夹层的局部有股状涌水现象,出水比较清亮,受大气降雨影响不大,其处理采用直接封堵法和间接封堵法。
a、直接封堵法:
对于涌水压力P≤0.5MPa的股状出水点,如来水方向可以确定,可采用直接封堵法进行处理。
沿着出水部位和出水方向直接钻孔,孔间距应掌握在0.5~1.0m,钻孔深度应为开挖轮廓
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