一、案例背景
某隧道DK202+369-369.6段開挖完成準備支護時,拱頂發生小面積塌方,塌腔深度2米左右,塌口范圍約3m2。立即停止了支護作業,對其進行噴砼封閉是,突然拱頂塌下多塊大石(最大直徑1.5米),砸壞兩榀拱架(6米長)及換拱臺架,塌腔進一步擴大,塌腔范圍長6米寬6深8米左右,噴射砼封閉無效,并且拱頂一直不斷在掉塊,塌腔范圍有蔓延趨勢。
二、事故原因分析
通過一年來的施工經驗,分析出標段內隧道地質條件復雜。主要表現為:開挖后圍巖變形大,圍巖自穩能力差,產生大的突變,初期支護出現不同程度的開裂、掉快,鋼架扭曲變形嚴重,甚至出現二襯施工后開裂現象等。
1、該隧道普遍存在軟弱圍巖、節理發育、地質變化無常、地質病害多、粘結力差、注漿效果不理想、部分隧道工點裂隙水較為發育,常常因排水不暢造成洞內積水,影響施工進度,對工程質量、安全、投資等目標也造成嚴重影響。
2、在施工中,對軟弱圍巖的認識不夠,重視程度不夠,沒有嚴格遵循“短進尺、弱爆破、早成環、強支護”的原則。尤其是施工過程中存在一次性開挖進尺過長,初期支護噴層厚度不夠,初期支護背后注漿效果不理想;鋼架安裝存在垂直度偏差大,鋼架與鋼架之間的連接不密貼,下臺階落底不及時,鋼架底腳未墊實造成鋼架懸空不持力現象,超前預支護不到位現象等。
三、處理措施:
1、目前隧道遇到的軟弱圍巖高地應力,仍然存在變形較大,拆換支護的情況,甚至出現局部滑塌現場,監理站對前期科研成果轉化、圍巖塑性區的范圍、結構受力分析、控制變形原則和標準作了更進一步的分析,發現圍巖及初期支護有較大變形時,現場立即暫停掌子面施工,人員、機械等撤離現場。對塌腔體下進行全斷面回填支撐,封閉塌腔口,減緩塌方蔓延,穩定圍巖。
(1)對塌腔體下臺架進行拆除。
(2)用棄渣從仰拱頂面回填至拱頂,計劃回填渣體上頂面長10米,高10.5米下,底面31米。
2、回填完畢,待塌腔體穩定后,對拱部塌腔體內的松散體進行注漿固結,注漿范圍DK202+365-DK202+375段,采用Φ42雙層小導管,長4米,環向間距0.4米,搭接1.6米,注1:1水泥漿。
3、塌方段塌腔處初支采用雙層φ8鋼筋網片,鋼架采用H175型鋼,間距0.6米,6米長系統錨桿,環縱間距1.0*0.8m,梅花型布置;初支上預留注漿管,待初支封閉后以泵送砼對塌腔體內灌注回填,回填厚度2.0m。
4、對已重新支護部分加強監控量測,每6小時一次。
5、隧道淺埋地段、斷裂破碎帶和碳質板巖分布段落,應加強支護,避免發生大的變形,并注意滲漏水防治,加強排水措施。加強資料收集,對出現的巖性變化帶,斷層破碎帶等位置,加強超前地質預報,采取短進尺,勤支護,加強排水、襯砌及時跟進 。
三、安全注意事項
施工期間,應對支護的工作狀態進行定期和不定期檢查。在回填、注漿及重新支護整個作業過程中,堅持24小時專職安全值班及技術值班。當發現支護變形或損壞時,應立即修整加固,當險情危急時,應將人員撤出危險區并及時上報險情。
四、教訓總結
1、加大支護強度。對于圍巖明顯不好的地段,施工單位要主動應對,建議型鋼拱架由I16提高為H175、H20型鋼,同時縮小鋼架間距,現場可根據監測結果及地質條件選擇。
2、提高支護體系整體受力性能。隧道支護體系結構和周邊圍巖的組合,不僅是鋼架、噴射砼等支護結構本身,還包括通過錨桿、小導管注漿等方式加強支護結構與周邊圍巖的聯系,從而使支護結構與圍巖形成整體支護體系,抵抗開挖后地層應力作用。主要有鋼架間設雙層縱向連接筋、雙層網片、加長錨桿、初期支護后回填注漿等。
3、加強施工過程控制及動態調整。施工單位要從鋼架加工、拼裝及安設的垂直度,開挖方法的合理性、到初期支護結構封閉的及時性,再到錨、網、噴施工,以及完整的監控量測,應嚴格控制,有利于變形控制,對于出現的問題也能做到有的放矢、及時處理,從而確保施工安全順利進行。
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