在隧道的施工中,雖然采取各種措施預防坍方冒頂,但由于種種原因,此類事件還是防不勝防。一旦發生隧道的坍方冒頂,我們將采取以下處理方案:
㈠、應急措施
1、現場施工人員立即撤離到安全地帶,工班長負責清點人數,并將情況立即報告項目部調度。
2、機械設備有條件轉移時,在保證安全的前提下,由領工員指揮快速轉移到安全地帶。
3、待坍方處于相對穩定時,由電工檢查線路,恢復該地段安全應急照明,確保用電安全。
4、如有水涌出時,應根據水量的大小,立即組織人員進行應急處理,原則是:堵、排、引結合。待施工方案確定后進行根治。
5、項目部通知工程部(或辦公室)采取攝影、錄像等方式記錄坍方情況。同時,項目部應急領導小組會同現場監理、設計院配合組共同會勘,分析、確定坍方的性質、規模及其后果,并根據初步判斷結果按下列分級程序處理:
如為C級(小型坍方):根據現場會勘結論及施工方案、措施,直接由項目部組織實施。
如為B級(中型坍方):項目部應立即通知局指參加現場會勘,分析發展趨勢,制定施工方案、措施,由項目部立即安排實施。應急預案處于預警狀態。
如為A級(大型坍方):項目部應立即通知局指啟動應急預案,同時電話報總指,并在8小時內將詳細情況書面報總指和監理單位,聯合現場辦公,評估事件的嚴重程度,分析發展趨勢,采取一切措施控制事態的發展,減小事件對施工造成的影響和損失。
㈡、隧道塌方的整治
1、隧道發生塌方,應及時迅速處理,不得隨意拖延時間。處理前,必須仔細觀察塌方的范圍、形狀、數量大小及坍體的地質狀況、地下水的分布、活動情況等,分析塌方發生的原因,研究制定處理方案。
2、隧道塌方應根據發生的部位、規模及地質條件、采取“治塌先治水、治塌先加強”的原則,采取噴錨支護、注漿、管棚、加強二次襯砌、設置護拱等技術措施,不失時機、不留隱患地進行處理。
3、清理塌方前,應采取下列技術措施,加強防排水工作:
1)、地表沉陷和裂縫,應采用注漿填充和加固,或采用不透水土壤夯填緊密,開挖截水坑,防止地表水下滲進入塌體;
2)、通頂陷穴口的地表四周應挖溝排水,搭設防雨棚遮蓋穴頂‘洞內襯砌通過塌方后,陷區應及時回填,回填應高出原地面,并用黏土或漿砌片石封閉穴口,做好排水:
3)、塌體內有地下水活動時,采用管、槽引至排水溝排出,無法進行引排時可采用注漿堵水。
4、隧道洞口坍方應按下列要求處理:
1)、中小型坍方應將坍體自上而下全部清除。根據坍方后坡面的情況,可選刷坡卸載的方法,同時應對仰坡面自上而下進行噴錨加固。
2)、大型坍方的坍體不必全部清除,可采取先挖臺階的形式清除一部分,再進行噴錨網加固,并在仰坡上適當位置設漿砌片石擋墻防護。
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為明洞襯砌,拱圈上部可回填土石或漿砌片石。
4)、根據仰坡坍方的規模及穩定性情況,對洞內二次襯砌應進行加強。
5、石質類塌方的圍巖級別為Ⅱ—Ⅳ級,巖體以未風化或輕度風化的巖層為主,節理較發育,坍體呈碎石狀,黏土及砂的含量較少,一般不超過30%。為塌方的圍巖呈相對穩定狀態。目前使用較多的方法為WNF法和WF法:
1)、WNF法:先清除塌體,利用圍巖暫時的基本穩定狀態,抓緊時間沿坍塌面采用噴錨支護技術加固未塌的地層(既W,以下稱“外層初期支護”),然后沿二次襯砌外輪廓施作鋼架混凝土支護殼體(即N,以下稱“內層初級支護”)。同時用鋼架將內、外層初級支護連成整體,待二次襯砌完成以后,沿內層初期支護外輪廓依次設防水層、1m厚混凝土護拱及1m以上的土石緩沖層(即F,簡稱“防護”)。這種方法的特點是:工序多,處理周期長,成本高,但安全可靠。此法適用于坍腔橫斷面矢跨比小于0.7時的坍方。
2)、WF法:當坍方高度較大,塌腔橫斷面矢跨比大于或等于0.7時的塌方,W、F的含義同前,在塌方發生后,利用圍巖的自穩能力,抓緊時間沿塌方面外層進行初期支護,不設(也難于設)內層初期支護,待二次襯砌完成以后,設置與WNE法相同的防水層、護拱及緩沖層。與WNE法比較,WF方法未設內層初級支護及內、外層初級支護之間的聯系鋼架,從而成本大量降低,處理周期短很多,但因矢跨比較大,再次塌的可能性較小,仍能基本確保施工安全。由于設有1m厚的混凝土護拱及1m以上的土石緩沖層,即使在隧道完工后的運營時期,發生了一定規模的塌方,其抗沖擊能力仍能確保運營安全。
6、當巖石類塌方已塌至原地面(這種情況一般只發生在淺埋隧道或深埋隧道的洞口段)時,就不能采用清喳的方法,而應利用塌喳。施工時應先處理地面塌口,其內容具體如下:
1)塌口周圍進行防排水處理。
2)塌口進行噴射混凝土封閉。
3)根據情況,決定是否采用地表注漿加固,以防止塌方的繼續發展和擴大。
4)洞內塌方采用注漿加管棚的方法,即Z法進行處理,其施工的具體內容為:
a、設止槳墻,一般采用素混凝土(厚度一般為1m),或漿砌塊石(厚度一般大于2m);
b、安設注漿孔口管:一般采用長2.5~3.0m,直徑為80~150mm;
c、塌體注漿,一般采用雙液漿或單液漿;
d、注漿完成后,打設管棚,一般采用直徑為80~150mm,長10~32m的長管棚;
e、管棚內注漿,一般在管棚內安放小鋼筋籠并灌注水泥砂漿。
7、土質類塌方,除了開挖面附近,因地質或水文原因引起的局部坍塌外,一般規模較大,為大型或特大型塌方。土質隧道在開挖后,圍巖的穩定主要靠土粒間的摩擦力維持,其自然坍塌的高度,達40~50m,按隧道寬度為10m,坍塌縱向長度也按10m考慮,其塌方數量即可達到5000~8000m3,引起這類塌方的主要原因:一是初期支護的強度不夠;圍巖的周邊收斂變形過大;二次襯砌未及時施做,使圍巖暴露時間過長。
土質類塌方的處理,應根據土質類塌方的特點,施工時考慮幾個不同的事項:
1)注漿,一般不采用滲透注漿,因效果不理想,而采用超細水泥的劈裂注漿。
2)管棚的鉆孔。
3)開挖,應采用小斷面開挖,如注漿效果不理想時,可考慮增設臨時預應力仰拱的技術。
4)支護,初期支護及時進行,并保證其強度和剛度,防止第二次塌方的發生,并及時施作二次襯砌。
發生塌方的地段,一般情況下,其地質狀態較差,故其開挖及支護應按照軟弱圍巖的開挖及支護要求進行,即嚴格遵守“短進尺,弱爆破,強支護”的原則。
但是,對于巖石類塌方中采用Z法處理的塌方地段,如果巖石本身的強度高,呈均勻的碎石狀,黏土及沙石含量較少,則采用塌體注漿加固后,其強度及整體性大大提高,此時的塌體穩定性相當于Ⅲ~Ⅳ級圍巖條件。因此在這樣的條件下,可采用全斷面開挖,但進尺一般不超過2m,其初級支護及二次襯砌的施工可比照Ⅲ~Ⅳ圍巖的要求進行。
8、塌方地段的襯砌是否加強及如何加強。應結合回填的方式方法一起考慮。如采取將塌穴填滿的方式,襯砌一般可不加強。對于采用WNF方法處理的塌方,因設有鋼筋混凝土支護殼體和護拱及土石緩沖層,其襯砌可適當加強(如增加厚度)。對于WF方法處理的塌方,只有護拱及土石緩沖層,其襯砌應加強(如采用鋼筋或鋼架混凝土襯砌)。對于Z法處理的塌方,其襯砌一般不需要加強,但其襯砌后,必須采取注漿填充處理。
㈢、處理塌方的物質儲備及機械
1、物質儲備
由于千秋關隧道Ⅴ級圍巖穩定性較差,涌水量較多。千秋關隧道地質條件特別復雜,引起塌方的原因很多。因此處理塌方的物質儲備對安全生產至管重要,儲備物質如下:
1)鋼工架30噸
2)鋼管1000米
3)水玻璃1噸
4)編織袋2000個
5)方木20方
2、機械
利用原有洞內施工機械及從其他隧道調用機械。
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