《隧道塌方案例》PPT课件.ppt

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1、原因：自然因素，主要是地质和水文地质的突然变化引起。实例：铁营公路隧道。人为因素，主要管理不善、违章作业、施工方法不当所致，实例：大团尖隧道等。处理原则：巩固未坍地段处理坍方 处理方法：主要为注浆加固坍体前后地段及坍体拱部与周边超前支护（管棚、小导管）分部小进尺开挖支护（环形开挖法或侧壁导坑法）施作仰拱和二衬。对于坍至地表的坍方，也可从地表进行注浆加固；对于高大的坍穴，一般先喷护岩面钢构支撑坍穴做护拱（护拱上填2-3m厚缓冲层）防水板二衬。,坍 方,原因：大规模断层并含膨胀性；高地应力区，水平应力垂直应力。施工不当，台阶过长未能及时封闭等。处理：初期支护补强（打长锚杆、加密锚杆间距、增加喷砼厚

2、度、采用钢纤维砼）；改变曲墙曲率；初期支护分几层施作；二衬适时施作；加大预留变形量。缩小台阶长度，及时封闭成环。工程实例：家竹青隧道、乌梢岭隧道。,大变形处理：,阮家窑隧道,一、塌方经过,2008年4月30日下午6：30进口DK425+600DK425+632洞内发现裂缝，初期支护喷砼隆起，支护表面大面积开裂、掉块。在2008年5月1日上午发现洞顶地表出现多道纵、横向裂缝，裂缝达67cm，洞内初期支护出现严重侵限情况。2008年6月1日收到设计院下发的阮家窑隧道进口支护侵限段施工方案图。2008年6月3日按施工方案图先进行下台阶及仰拱、拱墙衬砌的施工，以满足施工注意事项第三条各工序距离要求。截

3、止到2008年7月25日阮家窑隧道暗洞下台阶施工至DK425+620处（开累施工长度55米）,仰拱施工到DK425+612处（开累施工长度47米），二次衬砌施工到DK425+588处（开累施工长度23米）。,2008年7月25日 23：30 时DK425+611DK425+632段初期支护出现新的微小裂缝，7月26日2：00裂缝开始发展，7月26日9：00逐渐增大，到11:00在上台阶拱架拱脚与下台阶拱架连接处发生严重变形突出情况。2008年7月26日设计代表、监理、施工单位有关人员共同对现场进行察看后，确定现场处理方案：对已完成初期支护段由洞外向洞内施做一倍洞径长度的型钢钢架护拱，型钢护拱间

4、用钢筋焊接牢固。护拱的施做长度还需视支护变形情况而定，如果变形稳定，可继续向前支设护拱直至掌子面。现场形成的会议纪要并将会议纪要报送有关单位。塌方前已经施工5米的型钢钢架护拱。2008年7月28日2：007：00隧道DK425+600DK425+632段发生严重的塌方，塌方体将隧道整个断面掩埋。地表在DK425+608.77DK425+627.35跨隧道中线出现纵向18.58m、横向20.45m，深为约11.6米的形成漏斗形大坑（原有废弃采石坑坍塌扩大形成）。受塌方体影响，地表沉陷处的靠山一侧（隧道中线左侧714.6米）外围出现3条主要裂缝，裂缝宽度为15140cm，长度达52米。该段隧道中心

5、埋深1720.5米。塌方方量约2200立方米。,二、塌方原因分析,1、在隧道进口地表DK425+610DK425+625有既有采石场，图纸中没有说明及任何处理措施。2、内蒙丰镇地区6月7月期间，雨水明显偏多，大于往年降雨量。2008年6月1日设计院下发的阮家窑隧道进口支护侵限段施工方案图，对地表裂缝没有明确处理方案，造成雨水下渗，影响隧道初期支护稳定。3、协作队擅自在未达到设计院下发的阮家窑隧道进口支护侵限段施工方案图各工序距离的情况下，擅自开挖掌子面，开挖上台阶里程为DK425+637DK425+640。4、进口自2008年3月20日开挖上断面施工，至2008年4月30日施工上断面DK425

6、+565DK425+637，开工累计72米。初期支护长时间暴露，初期支护没有及时成环封闭，二次衬砌没有及时跟进。5、进口段地质情况为上断面为粘土，下断面为玄武岩，上断面初期支护拱脚在粘土中。,三、塌方处理方案,地表截水覆盖处理，洞内塌方体表面喷C15混凝土815cm，同时加固洞内未塌段，DK425+588DK425+600段采用I20工字钢套拱进行加固，套拱形式见下图，间距0.5m/榀，拱部180度进行径向注浆，钻孔长度3m，扩散半径2m，注浆压力0.51.2MPa，浆液采用水泥浆。对坍碴掌子面进行C15喷混凝土815cm封闭。地表回填，回填采用三七灰土，回填至原地面，裂缝采用不透水的粘土填塞

7、，并用防水幕布遮盖地面塌方及裂缝影响段。从DK425+595开始隧道拱部120度范围采用采用108大管棚超前支护，间距环向3根/m，每环施工长度10m，以提高施工速度。管棚搭接长度3m，外插脚3度，管内用水泥砂浆注浆填充。管棚的两个钢管间打设42小导管（长度3.5m，纵向1.5m/环），并进行注浆加固地层，浆液采用水泥砂浆。拱部180度进行径向注浆，钻孔长度3m，扩散半径2m，注浆压力0.51.2MPa，浆液采用水泥浆。待浆液凝固后，在超前支护的保护下，对坍碴进行清理，每次开挖4m，及时对坍碴进行喷C15混凝土封闭，上台阶坍碴进行42小导管注浆，小导管间距2m2m，长度6m，纵向4m一循环，搭

8、接2m。,套拱形式,塌方段处理完成后采用未塌段加固方式处理剩余的段落至掌子面，初期支护及时封闭，未塌段换拱应逐榀拆除，换拱方式参见阮家窑侵限处理方案图。二次衬砌及时跟进，二次衬砌钢筋加强，施做完成后地表夯填处理。,。,地表截水处理措施：地表漏斗体外缘作截水天沟，遮盖地表坍口，以防止山体地表水流入漏斗，根据提供的地表塌方示意图，截水天沟长度约65m；地表应加强监控量测，出现裂缝继续发展应采取对地表陷坑坑口加撑处理，防止地表陷坑的规模扩大。待洞内坍方处理完毕，二次衬砌施做完成后，对地表坍口进行不透水的粘土夯填处理，回填高度应高出原地面0.51m。,3、洞内处理方案（1）将能施工的二次衬砌尽快施工完

9、毕，在二次衬砌和塌方的掌子面之间的初期支护处，作型钢套拱临时支护，间距与初期支护相同，采用5米系统锚杆与初期支护连接。并进行喷射混凝土8cm封闭。（2）洞内塌方体采用喷射C25砼，厚度为15cm，进行封闭塌方体表面。（3）待完全封闭以后，对塌方体及二次衬砌和塌方的掌子面之间采用42注浆小导管注浆加固。导管间距1.5m1.5m，长6m。注浆压力控制在12kg。,（4）待注浆施工完毕，采取三台阶、预留核心土法施工，洞内初期支护型钢钢架加密设置，间距为0.5米/榀，同时上台阶支护增加临时仰拱，临时仰拱采用I20工字钢+喷射C25混凝土，厚度27cm，拱脚下采用型钢垫板。拱部以上采用孔深13m钻杆后退

10、式注浆，外插角10-15度。拱部开挖采用42注浆小导管长4.5m，环向3根/m，间距两榀钢架一环（1.0m），搭接3，5m，外插角15-35度。台阶高度控制在3m左右，台阶的长度控制在1-1.5倍洞径。（5）拱部以下，沿掌子面前方采用42小导管注浆加固，小导管外插角与线路纵向夹角3045度,小导管长6m梅花型布置，3根/m,纵向3m一个循环,搭接3m。每施工一环小导管注浆加固，采用喷射C25砼，厚度为15cm，进行掌子面封闭。（6）在处理塌方的同时，沿掌子面向后依次换撑，换撑的原则是拆一榀立一榀。所立型钢拱架，严格按设计、规范施工。,4、地表塌穴处处理方案 待塌方段二次衬砌施工完毕后，强度达到

11、设计要求，对拱顶塌方部分进行回填。为提高竣工后安全运营系数，首先回填C25混凝土3m。后分层回填3：7灰土5米，每层回填夯实，每层回填厚度不大于0.5cm。顶部采用原状土回填，以保护环境。,五、塌方相关影像资料,阮家窑隧道进口洞顶裂缝,阮家窑隧道进口洞顶裂缝,阮家窑隧道进口洞外塌方情况,阮家窑隧道进口洞内塌方情况,阮家窑隧道进口塌体喷护,阮家窑隧道进口塌方处理,阮家窑隧道进口塌方注浆,御河隧道,一、塌方经过,2008年8月2日18时10分左右，DK388+586DK388+588左侧下台阶完成爆破作业，2008年8月2日18时30分左右，挖掘机正在DK388+586左侧下台阶处开挖施工，18时

12、40分左右，挖掘机现场值班员发现，DK388+600段左侧拱腰部分突然出现坍塌，形成直径约两米左右的空洞，周围并不断掉碴，其左侧格栅拱架整体变形，坍塌面向两侧迅速扩展，扩展至DK388+580DK388+610段从左侧拱顶中心至左侧边墙，上台阶左侧初期支护垮塌，当时掌子面DK388+660处测量人员和初期支护人员正在施工准备中，塌方后组织人员迅速撤离施工现场。正在施工作业的挖掘机被塌方体掩埋。塌方前无任何征兆。,2008年8月4日凌晨3点左右，塌方段拱顶延伸至约DK388+630处，DK388+600处地表坍塌约6m8m米，深约8米的空洞，塌方出现冒顶情况。2008年8月2日18时40分至8月

13、5日9时塌方里程DK388+580DK388+630段塌方还在不间断掉碴。塌方段向掌子面方向扩展，塌方体将上断面全部掩埋，洞内右侧拱部初期支护发生变形。2008年8月8日塌方基本稳定。,二、塌方原因分析,1、御河隧道在DK388+580DK388+630段塌方是突发性的，塌方之前据监控量测资料显示无任何征兆。通过对已塌方段DK388+600掌子面地质描述，此段围岩较破碎，弱风化，节理、裂隙发育，岩体呈块状，拱顶及边墙渗水较严重。2、根椐塌方后洞内塌方处分析：隧道轮廓线以外的围岩比较破碎并夹杂大量泥状土。地表处坍塌的空洞覆土厚度最大约8米，且为无粘性粉状黄土，黄土层下为强风化片麻状破碎岩层，隧道

14、左侧存在一组垂直张节理，严重的断裂破碎带，沿隧道中线方向。断裂破碎带岩石面存在一个光滑面（白绿色），有滑动的趋势。断层里侧壁存在裂隙，纵向已不受力，加上施工过程中爆破扰动，发生整体塌方。,3、施工过程中急功近利，为赶工期、抢进度，忽视屡次强调的“控制台阶的开挖长度，支护衬砌紧跟”的施工原则。4、由于施工人员盲目的赶工期，在地质围岩等级变化交错地段，对围岩自稳能力作过高的估计，造成思想上的麻痹大意，抱着盲目乐观和侥幸心理，对隧道地质条件的变化及复杂性认识不足，工程措施针对性不强。,1、DK388+568DK388+580侵限段加固处理 DK388+568DK388+580段采用20工字钢护拱，间

15、距0.5m，连接筋采用22钢筋，长度0.6m，环向间距1m，钢筋网网片采用8圆钢，网片间距20*20cm,喷射混凝土厚度平均为10cm。同时环向采用3m长的25中空注浆锚杆，环向间距0.75m，纵向间距0.5m,注浆材料采用水泥浆液（水：水泥比例为1：1或0.8：1）。同时加大DK388+568DK388+580段围岩监控量测，及时分析围岩变化，根据监控量测情况，确定延长加固长度。,三、塌方处理方案,2、DK388+580DK388+630塌方处理 DK388+580DK388+630塌方段根据当前施工工期要求，拱顶120度范围及隧道左侧延伸至拱架底部采用双排6m长的42注浆小导管，环向间距3

16、根/m，纵向间距3米一环。第一排外插角510度，第二排外插脚1530度。塌方处初期支护拱架采用20工字钢，拱架仰拱底部成环，间距0.5m，连接筋采用22钢筋，长度0.6m，环向间距1m，钢筋网网片采用8圆钢，网片间距20*20cm,喷射混凝土厚度平均为27cm，环向锚杆全环采用3米长的25中空注浆锚杆，环向间距0.6m，纵向间距0.5m一环，梅花型布设。锁脚锚管采用4根5米长的42注浆小导管，在拱架连接处布设成正方形布置。如果在施工处理过程中，双排小导管注浆方案无法满足施工安全要求时，拱顶120度范围采用10米长的108注浆管棚，120度以下至左侧延伸至拱架底部采用6米长42注浆小导管，间距3

17、根/m，外插角1530度。塌方处初期支护同上。塌方段二次衬砌参照级围岩加强复合式衬砌图进行衬砌。,塌方体开挖处理：上台阶塌方体掌子面沿掌子面前方采用42小导管注浆加固，小导管外插角与线路纵向夹角1015度,小导管长6m梅花型布置，间距2m*2m,纵向4m一个循环,搭接2m。塌方体掌子面采用喷射C20砼封闭，厚度为15cm，进行掌子面封闭，然后进行塌方体掌子面开挖。小导管注浆材料采用水泥浆液（水：水泥比例为1：1或0.8：1）。,3、DK388+630DK388+645加固处理 DK388+630DK388+645段采用20工字钢护拱，间距0.5m，连接筋采用22钢筋，长度0.6m，环向间距1m

18、，钢筋网网片采用8圆钢，网片间距20*20cm,喷射混凝土厚度平均为10cm。同时环向采用3m长的25中空注浆锚杆，环向间距0.75m，纵向间距0.5m.注浆材料采用水泥浆液（水：水泥比例为1：1或0.8：1）。,4、地表塌穴处处理方案 先做好地表浆砌片石截水沟周边防排水设施，并对地表塌穴处进行覆盖，待塌方段二次衬砌施工完毕后，强度达到设计要求，对拱顶塌方部分进行回填。为提高竣工后安全运营系数，分层回填3：7灰土5米，每层回填夯实，每层回填厚度不大于0.5cm。顶部采用原状土回填，回填高度高于原地面0.5米，以保护环境。,四、塌方处理,1、长管棚超前支护 采用108地质管利用前孔钻机进行钻孔跟

19、管的施工工艺进行长管棚超前支护，DK388+582上台阶拱部120度范围内一环总计打入24根108地质管，延拱顶中线左侧拱部打入17根（纵向最长打入25米，最短打入8米，17根平均打入18米）。延拱顶中线右侧因围岩完整性较好，未进行长管棚的超前支护的施做，边墙处打入7根（纵向最长20米，最短3米，平均纵向长度为12米）2、长管棚超前注浆 利用双液注浆机进行管棚注浆，浆液为水泥浆（配比为1：1），注浆压力控制在0.51MPa,采用24小时循环注浆,间隔停顿12小时，以达注浆效果。,3、预留核心土开挖塌体，进行换拱支护 开挖塌体采用预留核心土环形开挖方法，挖一榀换一榀，拱架采用20工字钢，拱架仰拱

20、底部成环，间距0.5m，连接筋采用22钢筋，长度0.6m，环向间距1m，钢筋网网片采用8圆钢，网片间距2020cm,喷射混凝土厚度平均为27cm，环向锚杆全环采用3米长的25中空注浆锚杆，环向间距0.6m，纵向间距0.5m一环，梅花型布设。锁脚锚管采用4根5米长的42注浆小导管，在拱架连接处布设成正方形布置，然后进行喷射砼作业。塌腔处预留泵送混凝土口。4、塌腔处混凝土回填 换拱完成后，对于坍塌体空腔进行泵送混凝土回填，厚度为50100cm。待混凝土凝固达到强度后进行掌子面开挖。,五、塌方相关影像资料,御河隧道地表坍塌情况,御河隧道地表空洞洞内情况,御河隧道洞内坍塌情况,御河隧道洞内塌点情况,御

21、河隧道洞内塌下碎石,御河隧道临时套拱,御河隧道临时加固段套拱中空锚杆,御河隧道塌方处理台架,御河隧道塌方段大管棚施工,御河隧道塌方段大管棚注浆,福生庄隧道,一、塌方经过,2008年8月19日22时，福生庄隧道DK572+915掌子面发生局部坍塌。2008年8月22日上午甲方、监理、设计、施工四方共同对现场进行了勘察，并形成了变更会议纪要。对该段进行加固处理，具体措施如下：对塌方影响段DK572+910+915段拱部120范围内采用42小导管法向对初期支护加固，间距1.0m，长度4.0m；DK572+915+925段拱部120范围内采用42双排小导管超前加固，环向间距0.4m，长度4.0m，搭接

22、长度不得小于1.0m，外插角1030度。施工单位于当日开始处理坍塌段，截止2008年8月26日，拱顶支护钢架4榀，间距为0.5m。在准备施做DK572+910+915坍塌影响段径向小导管加固时，发现新施做的4榀拱架变形突然加大，即撤离人员、机械，于2008年8月26日10时30分随即发生坍塌形成二次塌方，掩埋整个掌子面，洞外地表形成一个直径约3.5m的漏斗形塌坑。,二、塌方原因分析,1、本段位于岩质较软，且具有膨胀性，最近处于雨季有裂隙水下渗导致膨胀加大。2、掌子面拱顶右侧上台阶围岩局部有夹层，在开挖完后有掉块现象直至塌方。,三、塌方处理方案,1、临时措施：对洞外的塌陷处拉警戒线并在其上铺设彩

23、条布，在塌坑周围布设截水措施防止雨水下渗，以免塌坑继续扩大。2、洞内塌体附近Dk572+904914设I20b型钢钢架进行临时支撑，间距1.0m/榀，钢架底部置于牢固的基础上，为防止钢架下沉，在每榀钢架拱脚部位设置4根42锁脚锚管，Dk572+900910对已施做的初期支护拱部150进行径向42小导管注浆加固，间距1.01.0m；继续施做尚未完成的Dk572+910915段的径向小导管加固范围扩大到拱部150。抓紧施做尚未施工的仰拱及二次衬砌，防止塌方进一步扩展，以确保施工安全。3、Dk572+914934段采用108管棚对拱部150范围内进行预支护，管棚长度为20m，环向间距为40cm。详见

24、“大包（壹）隧变02-01、02”，结合管棚在拱部采用42超前小导管注浆对围岩进行预支护加固，小导管长度为4m，环向间距为40cm，外插角控制在30度，拱部与管棚交错布置，纵向搭接不得小于1.5m。对拱部采用R25中空锚杆对塌体进行径向注浆加固以固结松散的塌方体。,4、Dk572+914934段全断面设2榀/m I20b型钢钢架，详见“大包（壹）隧变02-06”，全断面喷C25混凝土厚27。拱墙设8钢筋网片，间距20cm，拱墙设R25中空锚杆，长4m，0.80.8m，梅花形布置，二次衬砌采用C30钢筋混凝土衬砌，厚度55cm。5、暗挖通过后，对地表塌陷部分及裂缝处分层夯填密实，填土表面1m深处

25、采用三七灰土夯填，并高出原始地面，同时做好既有地面的顺接，防止地表水下渗。为防止雨水渗入裂缝，现对其顶部临时覆盖防水板以免地表水下渗引起塌孔扩散，并在洞顶塌穴外10m处外修建一道截水沟。等二衬穿过塌方地段后即对地表塌腔进行密实回填，避免因存在孔洞而造成再次塌方，以确保施工及将来运营安全。,四、塌方处理,首先是对洞内塌体附近Dk572+904914设I20b型钢钢架进行临时支撑，间距1.0m/榀，钢架底部置于牢固的基础上，为防止钢架下沉，在每榀钢架拱脚部位设置4根42锁脚锚管，Dk572+900910对已施做的初期支护拱部150进行径向42小导管注浆加固，间距1.01.0m；继续施做尚未完成的D

26、k572+910915段的径向小导管加固范围扩大到拱部150。截至2008年8月29日，Dk572+904914段已经按设计要求施工完毕，并且达到了预期的目的，确保已施工完成段落的稳定，防止变形继续扩展，消除了洞内施工安全隐患，为DK572+914+934段施工提供了安全保障。,自2008年8月28日起，现场根据大包电气化改造工程福生庄隧道坍塌处理方案，安排采用两部潜孔钻机，在掌子面拱部150左右两侧对称进行管棚钻孔施工，日平均成孔3个，平均钻孔深度16m，于2008年9月3日完成管棚施工作业项目，累计施工108管棚21根。到9月5日塌方段掘进施工4m，顺利度过塌方。到2008年9月17日为止上台阶施工至DK572+940，距塌方段末端23m，根据每天观测资料显示，围岩沉降及收敛正常稳定，塌方段无异常现象。,五、塌方相关影像资料,福生庄隧道地表塌方情况,福生庄隧道掌子面塌方情况,福生庄隧道进口冒落开始位置,福生庄隧道进口冒落体上部情况,福生庄隧道进口加固后塌方掌子面,福生庄隧道进口塌方处小导管注浆加固,福生庄隧道进口塌方段通过后掌子面开挖,