隧道塌方發生的原因及處理措施
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一、隧道塌方的主要類型及發生機理

  1.洞口塌方

  由于洞口段一般為堆積層或風化嚴重、破碎的巖體,其自穩能力及整體穩定性均較差。同時處于淺埋地段,若在進洞前未對邊仰坡采取相應的技術措施或技術措施不到位時,進洞時或進洞后將可能引起洞口頂端的圍巖發生應力重分布,在重力作用下出現下沉或開裂變形。當這些變形發展到一定程度時,極限平衡就被打破,導致大面積的整體失穩,從而發生坍塌。

  2.洞內塌方

  洞內塌方包括洞內巖質塌方和洞內土質塌方,分別針對的是巖石隧道和土質隧道。當巖質隧道開挖時,其周邊的巖石處于懸空狀態,同時發生下沉或收斂變形,以釋放其內部應力。由于巖石體內存在層理及節理,使周邊的部分巖塊在重力作用下具有下落和擠出的趨勢。若此時未采取相應的支護措施,巖面必然會出現“掉塊”現象,當這種“掉塊”的數量達到一定數值時,就是塌方。同樣,土質類隧道開挖以后,由于圍巖的硬度值較低,周邊一定范圍內很快發生松弛變形。隨著這些變形的逐漸擴展,使圍巖的整體強度降低,同時土壓增加進而發生局部的塑性破壞,在圍巖內部出現空洞造成局部發生坍塌。局部出現下沉,塑性區進一步擴大,土壓力劇增最終導致整體失穩和大面積坍塌。

  二、 發生隧道坍塌方的原因

  1.地質原因

  (1)隧道穿過斷層及其破碎帶,一經開挖,潛在應力釋放,承壓快、圍巖失穩而引起坍塌;

  (2)當通過各種堆積體時,由于結構松散,顆粒間無膠結或膠結差,開挖后引起坍塌;

  (3)在構造運動的作用下,薄層巖體形成的小褶曲、錯動發育地帶,施工中常常發生坍塌方;

  (4)巖層軟硬相間,或有軟弱夾層的巖體,在地下水的作用下,軟弱面的強度大大降低,因而發生滑坍;

  (5)在擠壓破碎帶,巖脈穿插帶。節理密集帶等破碎結構地層中,巖塊間互相擠壓鉗制,一經開挖則失穩,常見圍巖掉塊、塌落。在軟弱結構面發育的情況下,或泥質充填物過多,均易產生教大的坍塌;

  (6)地下水的軟化、浸泡,沖蝕、溶解等作用加劇巖體的失穩和坍塌。

  2.施工方法和措施不當

  (1)施工方法選擇不當,或工序間距安排不合理。各工序間距拉得教大(如初期支護沒有及時跟進掌子面、二次襯砌沒有及時澆筑),地層暴露時間過久,引起圍巖松動、風化、導致塌方的發生;

  (2)噴錨不及時,或噴射混凝土質量、厚度不符合要求;

  (3)采用鋼支撐時,支撐架設質量欠佳,支撐與圍巖不密貼,兩者間的間隙填塞不密實,或者連接不夠牢固,不能滿足圍巖壓力所需要的強度要求;

  (4)有時抽換支撐操作不當,或者當支撐已出現受力過大的現象而未及時加固;

  (5)爆破作業不當,用藥兩過多;

  (6)處理危石措施不當,引起危石墜落,牽動巖層坍塌。

  3.坍塌方前征兆

  (1)測量信息所反應的圍巖變形速度或數值超過允許值;

  (2)在坑道或坑壁發現不斷掉下土塊、小石頭或構件支撐間隙不斷漏出砂、石屑;

  (3)噴射混凝土產生縱橫向的裂紋或龜裂;

  (4)巖層層理、節理縫或裂隙變大、張開;

  (5)支撐梁、柱變形或折斷,楔子壓扁壓劈,填塞木彎曲折斷,扒釘受力變形,木支撐發生“噼啪”破裂聲;

  (6)坑道內滲水、滴水突然加劇或變渾。

  三、對隧道塌方的處理措施

  一般的處理原則是先加固,防擴展,后處理的原則,要求處理塌方寧早勿遲,寧強勿弱。對一般塌方可直接進行塌體處理,而對塌體破碎松散、影響范圍大的塌方一般分為初期處理與塌體處理兩部分。

  1.初期處理

  (1)要防止塌體擴大

  塌方發生后,首先要采取有效的搶險措施,防止塌方范圍繼續擴大。在塌方范圍內頂部與側壁的危石及大裂縫處,要搶先進行清除或錨固。加強原有支護,對塌方范圍前后原有的支護進行加固,以防止塌方擴大。在塌方范圍內架設支撐或噴射混凝土,必要時加設錨桿。對塌方兩端盡快作好局部襯砌,以保證塌方不擴大。

  (2)如塌方塌至地表,則應對塌方漏斗地表進行截水,必要時搭遮雨棚以防地表水灌人塌體內。待洞內處理完畢后,采用土石夯填要略高出原地面,待填土下沉穩定后,用M7.5漿砌片石鋪砌。

  (3)在塌體后方5m~10m范圍內施作二次模筑襯砌中,較穩妥地鞏固后方,并及時施工仰拱,使之形成完整的支護體系,以阻止圍巖繼續變形坍塌。

  2.對塌方體的處理

  塌體處理一般是在初期處理完畢后或塌方暫時達到自穩時進行。

  1.如塌方體積較小,且塌方范圍內已進行噴錨或已架設好較為牢固的構件支撐時,可由兩端或一端先上后下地逐步清除坍碴,隨挖隨噴射混凝土,隨架設臨時構件支撐支頂。如塌方體較大,或地表已下沉,或因坍體堵塞無法進入塌方范圍進行支護時,則可注漿加固坍體,然后用“穿”的辦法在坍體內進行開挖、襯砌。在處理塌方的同時,要加強排水作業,以減少水對塌方的影響。

  2.二次襯砌加強及回填法。因為塌方段襯砌荷載比在未塌前增大,所以襯砌要加強,加強襯砌應優先考慮采用提高混凝土標號和在襯砌內加鋼筋或型鋼或


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