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金川隧道塌方治理施工措施

文档作者：敬海文档来源：葛洲坝基础公司金川项目部		点击数：	更新时间： 2024年06月02日
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上一篇：施工安全文明环保措施

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第9期
2010年9月
广东水利水电
GUANGDONG WATER RESOURCES AND HYDROPOW ER
No．9
Sep．2010
金川隧道塌方治理施工措施
敬 海
(葛洲坝基础公司金川项目部，四川金川 624100)
摘要：介绍了金川水电站改线公路工程—— 金川隧道在掘进过程中因地质原因产生的各类塌方处理的施工技术以及预
防措施，可为类似工程提供借鉴。
关键词：隧道；塌方治理；施工
中图分类号：U458．3 文献标识码：B 文章编号：1008一O112(2010)09—0052—03
1 工程简介
金川隧道按三级公路、单洞、双车道双向交通设计，
建筑限界为10．5m×5．3m，是金川水电站$211改线公
路工程施工期的主要交通干线，主要目的是解决施工期
地方交通过坝。隧道进口桩号为K3+598m，出口桩号
为K4+384m，纵坡为2．365％ ，隧道全长为786m。隧
道总体走向为NW30。，隧道走向与岩层走向接近正交。
2 地质条件
隧道穿越地层为杂谷脑组上段(T3z2)薄～厚层状
变质细砂岩夹含碳质千枚岩，岩体多呈薄层～中厚层状
结构，部分呈厚层状结构，局部可见条带状千枚岩夹层。
由于受大渡河及新扎河的切割破坏，隧道两侧(金川隧
道进、出口段)岩体中断层、裂隙等构造发育，岩体卸
荷、倾倒变形强烈。洞身穿过马鞍状山脊，最大埋深约
275m，无地下水或局部少量渗水。
3 塌方原因和类型
金川隧道局部洞段围岩破碎松散，掌子面开挖时拱
顶易发生掉块、滑塌，有时会由小规模掉块演变成较大
规模的塌方。经观察分析，塌方原因及类型大致分为两
类。一是隧道洞身围岩受不利结构面切割破坏，小范围
软弱夹层塌方；二是隧道穿过断层破碎带时，掌子面上
方及前方大范围岩体松动后堆积于掌子面，阻塞洞身。
4 塌方治理方法
4．1 软弱夹层塌方处理
软弱夹层塌方规模较小，受不利结构面切割的岩体
塌落后周围岩体基本稳定，若处理得当，塌方规模一般
不会扩大。此类塌方处理主要是对塌穴的支护、封闭、
回填。软弱夹层塌方如图1所示。
图1 软弱夹层塌方
施工程序：封闭岩面一空腔支护一锚喷封闭空腔一
一次回填一二次回填(二衬后实施)。
1)封闭岩面
根据监控量测数据及围岩变形特性，在塌穴变形量
达到约1／2时进行喷射混凝土施工，对塌穴空腔初喷
3cm厚素混凝土封闭岩面，初凝后复喷钢纤维混凝土至
l0～15cm厚，钢纤维掺量为3％ ～6％ ；直径为0．2～
收稿日期：2010—08—06
作者简介：敬海(1982一)，男，本科，助理T程师，从事工程技术管理工作。
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2010年9月第9期 敬海：金川隧道塌方治理施工措施
0．6mm，长度为20～60ram。
2)空腔支护
空腔采用钢支撑支护，在主拱工字钢与前方岩体之
间架设，根据情况可增加斜撑。施工中在每层工字钢上
架设防护钢筋网片形成临时防护空间，以便作业人员站
在防护空间内进行施工。为加快支护施工速度，缩短围
岩暴露时间，防护钢筋网片和副拱工字钢可由加：[厂预
先制作、切割，运至现场后直接焊接、安装。纵向每两榀
工字钢之间用(I)22钢筋焊接牢固，工字钢与岩面用楔
块紧固，结合部位喷混凝土加固。施工顺序及结构如图
2所示，现场工字钢架设情况如图3所示。
图2 副拱工字钢架设示意
图3 现场副拱工字钢架设情况
3)喷锚支护封闭
每一榀工字钢架设完成后要及时进行锚喷支护，主
拱上要铺设 8钢筋网@20cm×20cm，施作系统锚杆，
然后喷C25混凝土25cm厚。锚喷支护要跟主拱工字
钢架设进度保持一致，最后至掌子面，封闭拱顶。
4)空腔回填
第1次空腔回填混凝土在初期支护强度达100％
以后进行，需在拱顶预留150ram钢管1根，至拱顶以上
1ITI，外露50cm。第2次空腔回填在二次衬砌完成后进
行，需将回填物充满拱顶空腔，在脱空最大处拱顶预埋
2根150mm钢管，1根埋至空腔顶部，另1根伸入拱顶
最高处后下降30cm为宜，在回填时作排气孔或分层回
填孔，外露50cm。如图4所示。
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／ } ＼ 第1次叫填C25混凝
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三 、 啊填C25泵送混凝土
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图4 空腔回填示意
4．2 断层塌方处理
在隧道穿越较大断层时发生塌方，往往引起掌子面
上方及周围较大范围内岩体松动堆积，对下方塌方堆积
体的清理易引起上部岩体继续坍塌，在隧道浅埋段则易
形成冒顶，使处理难度加大。因此处理此类塌方宜通过
超前小导管注浆对松散塌方体进行固结处理后，在强支
护的保护下，通过在塌方体内部开挖最终穿过塌方体。
施工中初期支护要快速成环，并加强变形观测。断层破
碎带塌方情况如图5所示。
图5 断层破碎带塌方
施工程序：表层止浆一已成洞段补强处理一塌体超
前固结注浆一开挖及支护一回填。
1)塌体表层止浆
待塌方部位趋于稳定后，清理现场，平整工作通道。
在塌方体表面喷5cm厚C25混凝土封闭岩面，同时起
表面止浆层作用。
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2010年9月 第9期 广东水利水电
2)已成洞段补强注浆
在已开挖洞段靠近塌方处2～5m范围及内拱顶
120。范围内布置L=2．5m，+42大倾角环向注浆小导管
对洞室周围岩进行固结，目的是保护已施工洞段的施工
安全和加强塌方体周围岩体的稳定性，防止塌方范围扩
大。
3)塌体超前固结注浆
在掌子面周边沿开挖轮廓线外施工超前注浆小导
管对塌方体进行固结灌浆。对于稍完整岩体、较易成孔
的部位用手风钻造孔，孔深为4～6m，将小导管推入孔
内；对于极破碎不易成孔的部位，则利用手风钻直接将
导管推人，或施工自进式中空注浆锚杆，孑L向外插角
10。。水泥浆液浓度为2：1～0．5：1，浅孔压力控制在
0．3～0．5MPa，深孔则可适当加大压力使水泥浆充分扩
散。灌浆采用自动记录仪进行记录，如果孔位单位吸水
率大，则调高浆液浓度；反之，调低浆液浓度。对单位吸
水率过大、纯水泥浆不能满足要求时，采用灌水泥砂浆、
减压限流或间歇灌浆等措施，尽量将塌方体内空隙填充
密实，提高其整体性。
4)缓慢开挖塌方体
经过超前小导管固结注浆加同，塌方体整体性和自
稳能力提高，可缓慢进行塌方体清理及开挖，清理时采
用分台阶留核心土环形开挖的施工方法，控制一次开挖
区域规模。在清除塌体和掘进的过程中应加强拱顶下
沉观测和周边位移收敛的数据观测，用观测数据来指导
施工。
5)加强初期支护强度
在清除塌方体的过程中，要快速施工初期支护，减
少岩体暴露时间，同时要加强初期支护施工参数，如将
工字钢问距减小、采用双层钢筋网、增加喷混凝土厚度、
增加工字钢纵向连接筋等。
6)空腔回填
穿过断层破碎带塌方体后，拱顶以上一定厚度内塌
方体松散土石已被注浆固结，大直径预埋钢管不便施
工，且塌方体顶部位置难以确定，故对此类塌方的后期
处理，一般是在二次衬砌完成后通过数次深孔注浆扩大
早期围岩固结范围以及回填塌方空腔。
按照“管超前、严注浆，短进尺、强支护，快封闭、勤
观测”的原则，通过减小超前支护循环长度以改善小导
管受力状态，难以成孔的地段改为自进式中空锚杆与超
前注浆小导管相结合的方式进行支护。稳步推进施工，
安全顺利穿过塌方体。
5 塌方预防措施
5．1 加强超前地质预报
较精确的地质预报可及早掌握前方岩层情况，对于
隧道开挖及初期支护方式方法的选择，防止塌方等具有
重要意义。本工程采用美国GSSI公司生产的SIR一
20GPR地质雷达，根据施工进度情况，每隔一段时间对
隧道掌子面前方15～20m范围内的地质情况进行较准
确地预报，为隧道安全快速掘进提供了保障。
5．2 调整超前支护强度
在成洞条件较差的洞段，特别是超前地质预报显示
的断层地带，要选择好适当的超前支护的形式和施工方
法。金川隧道在超前支护的施工参数上进行主要的调
整有：缩短超前注浆小导管的排距，改善杆体受力状况，
由原3．0—3．6tn／~改为1．0—1．5In／排；减小超前注浆
小导管的长度，由原6m改为3～4．5m等；增加小导管
的管径，由原来的~Ir42钢管改为@50钢管等。经过调
整后，超前支护强度加大，在钻孔注浆质量都得到保证
的基础上，减少了洞内坍塌的次数。
6 结语
本工程合理选择施工方案，科学组织施工，对塌方
体的处理均达到了预期目的，保障了隧道安全掘进。但
在不同水文、地质、地形、地貌条件下的隧道塌方处理方
法越来越趋于多样化，面对复杂的情况，只要进行细致
调查，深刻了解围岩特性，全面分析塌方影响，继而制定
科学合理的处理方案，严格施工管理，就能够妥善处理
隧道塌方，为隧道施工的安全和进度提供保障。
(本文责任编辑马克俊)
(上接第49页)
③尽量缩短砼的灌注时间和适当延长砼的初凝时
间。
④放慢导管提升速度并轻敲导管，以减小导管提升
的阻力。
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4 结语
根据以上提及的施工要点，结合工程的实际情况，
在工程实际施工中准确把握施工重点和难点，灵活、适
当地调整施工方法和施工工艺，不仅加快了施工进度，
而且提高了工程质量及经济效益。
(本文责任编辑罗睿)

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