膨脹土隧道塌方成因及處理技術(shù)
發(fā)布時間:2014-07-27 10:34
摘要:結(jié)合新響沙灣隧道工程實例,通過對隧道膨脹土洞段塌方的研究,分析隧道塌方原因,詳細(xì)闡述了塌方處理方案、施工注意要點,對同類圍巖隧道施工具有一定的借鑒意義。
1 工程概況
1.1 工程概況 新響沙灣隧道全長3430m,除進(jìn)口1057m,出口129m位于直線上,其余均位于半徑為4500m的曲線上,縱坡11.5‰。隧址區(qū)地震烈度Ⅷ地震動峰值加速度0.20g。
1.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)
1.2.1 工程地質(zhì) 新響沙灣隧道為鄂爾多斯臺地剝蝕丘陵區(qū),溝谷縱橫,切割強(qiáng)烈,地形起伏較大。圍巖為白堊系下統(tǒng)(K1),紫紅色、姜黃色、灰綠色含礫泥質(zhì)砂巖,砂石含量5~20%左右,泥質(zhì)膠結(jié),砂狀結(jié)構(gòu),薄層~中厚層構(gòu)造。局部夾薄層狀紫紅色泥巖。強(qiáng)風(fēng)化層約10~30米。地層產(chǎn)狀近水平。
1.2.2 水文地質(zhì)特征 地下水主要為賦存在河床沖洪積砂層中的空隙潛水,水量較豐富,膨脹土地帶地下水豐富,基巖裂隙水不發(fā)育。
2 塌方過程描述
2008年9月27日早7時,新響沙灣隧道GDK48+885~GDK48+950段邊墻出現(xiàn)多條裂縫,裂縫內(nèi)有水滲出,部分拱腳出現(xiàn)向外擠出的現(xiàn)象。2008年9月28日~2008年10月9日期間,GDK48+885~GDK48+950段不時出現(xiàn)鋼筋斷裂的聲音,多處出現(xiàn)環(huán)向裂紋,多處噴射混凝土面崩裂。邊墻從拱腳以上1.7米處鋼架整體被壓斷,拱頂邊墻變形嚴(yán)重。掌子面已經(jīng)全斷面塌方封堵;縫寬1cm以上的裂紋有十多條,最大裂縫寬度達(dá)到60cm;拱墻部位格柵鋼架大部分?jǐn)D出變形,筆耕文化傳播,最大變形達(dá)80cm;裂縫處滲漏水現(xiàn)象嚴(yán)重。2008年10月10日下午15時10分GDK48+885~GDK48+950段出現(xiàn)整體坍塌,塌方過程無人員傷亡。
3 塌方原因分析
塌體段為白堊系下統(tǒng)灰綠色泥質(zhì)砂巖,泥質(zhì)膠結(jié),砂狀結(jié)構(gòu),薄層~中厚層構(gòu)造,水平層理極其發(fā)育,經(jīng)鐵四院檢測后發(fā)現(xiàn)該種砂巖為膨脹性質(zhì),且屬于中度膨脹。由于膨脹土圍巖具有“吸水而膨脹,失水而收縮”的特性。塌體段為富水段,圍巖遇水極易軟化崩解,圍巖中度膨脹性加速、加大圍巖應(yīng)力釋放,造成圍巖松動圈范圍大,在初期支護(hù)支撐力不夠的狀態(tài)下,由于圍巖壓力和膨脹壓力的綜合作用,使圍巖產(chǎn)生局部破壞,然后逐漸牽引周圍土體連續(xù)破壞。
4 塌方處理方案
處理塌體的總體方案:首先對塌體進(jìn)行大管棚施工,然后在已施工完畢大管棚上方進(jìn)行混凝土造殼,在混凝土殼體的掩護(hù)下,實施四臺階開挖,并且加強(qiáng)支護(hù),具體措施如下:
4.1 對GDK48+893.5~GDK48+898.5段塌方部位用塌方碴料從兩側(cè)向中間進(jìn)行回填,回填至拱頂設(shè)計標(biāo)高后對剩余空洞采用輕質(zhì)材料進(jìn)行填塞,以形成內(nèi)模。
4.2 回填工作完畢之后在靠近塌方段處并排架設(shè)三榀I22工字鋼作為管棚支承鋼架,工字鋼鋼架之間焊接牢靠。
4.3 拱部90°范圍內(nèi)架設(shè)Φ108管棚,管棚間距為30㎝,外插角為15°,長度為6米(伸入塌方部位5米,外露1米),管棚與鋼架焊接牢靠。
本文編號:7123
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