铁路软弱围岩隧道塌方处治施工技术

铁路软弱围岩隧道塌方处治施工技术

于航

哈尔滨铁道职业技术学院黑龙江省哈尔滨市150000

摘要：大量工程案例表明，铁路隧道塌方是极为频发的问题，进行处治时难度较大。处治路隧道塌方施工过程中存在诸多不可预见的风险，若无合适的处治方法，将会引发更为严重的事故。有必要探讨出一套高效可行的塌方处治方法，实现塌方处治的安全性与经济性。

关键词：铁路软弱；围岩隧道；塌方；施工技术；分析

引言：

隧道塌方段处治工作，分析涉及到的工艺方法。具体来说，在软弱围岩环境下进行施工时，应对现场塌方环境做以深度分析，做好初支以及衬砌等多方面工作，施工过程中频繁对地表以及围岩的变形情况进行监测，由此全面推动铁路隧道塌方处治工作的发展。某铁路隧道全长953m，沿线地表多处分布有冲沟陷穴，最小埋深为19.84m，最大高差为83m，存在严重偏压现象。塌方时，掌子面里程DK60+753，仰拱距掌子面27m，二次衬砌距掌子面52m，出现变形侵限的里程DK60+805～DK60+753，变形最大下沉40cm，最大收敛达28.5cm，DK60+800～DK60+980仰拱产生纵向裂缝，裂缝最大宽度达3cm，错台最大达1cm。DK60+755～DK60+773地表出现塌陷，横向宽32m，右侧深度18m，前后及线路左侧深度为2.5m。塌方段为第三系粉质黏土，具有弱膨胀性，节理较发育。

1.总体原则

处治塌方事故施工过程中，应尽可能降低次生灾害，在最大程度上控制塌方量，所选取的工艺方法应具有足够的可靠性。基于以上原则，工程人员对塌方周边50m区域进行了密切监测，以所得到的结果为基础，对围岩变形情况做出判断，从而展开相关的施工指导工作，确保施工过程具有足够的安全性。

2.隧道塌方处治

2.1洞外地表处理

DK60+753～DK60+851段山顶地表采取卸载以减小偏压对隧道的压力，卸载高度37m，卸载宽度为裂缝往线路右侧30m外，卸载的土体用于反压线路左侧深沟。坡率按1：1刷坡。由于线路左侧沟底有渗水现象，采取在沟底施做盲沟，以避免沟底积水。盲沟从DK60+650开始往外施做，具体长度根据卸载段的长度确定，保证盲沟长度大于卸载长10m。对盲沟处地表进行50cm深换填沙砾石，宽度为5m，然后进行碾压，保证碾压后的地面标高低于周围地面线。换填碾压完成后施做盲沟，盲沟高1.2m，宽4m，盲沟底层及上表均覆盖土工布，防止土体进入盲沟影响其透水功能，盲沟采用粒径大于15cm的粗圆砾石填筑，粗圆砾石必须保证具备良好的透水性。盲沟顶采取土体反压，每填筑1m将其碾压密实。

2.2侵限段换拱施工

洞外取碴回填洞内DK60+805～DK60+763段，上台阶填筑高度为据拱顶3m左右，机械平整压实，填筑至DK60+780，其中DK60+805～DK60+780段填筑成坡道形状，方便各种材料运送至上台阶，上台阶处采用I20工字钢临时仰拱。其中DK60+778～DK60+771段作为管棚施工洞室，即从DK60+771处开始进行管棚的施工，换拱后高度和宽度均比普通断面大80cm以方便管棚的施工。对DK60+805～DK60+763段继续加强监控量测，包括地表沉降、洞内拱顶沉降、拱脚沉降、收敛、横向位移等。临时仰拱施工完毕后，施做径向锚管，梅花型布置，长度5m，环向间距1.0m，注双液浆，保证围岩的整体性。对侵限的初期支护严禁采用爆破拆除，采用小型风炮机或风镐，每次拆除一榀，对已施工仰拱段换拱间距按原施工的间距处理，换拱钢拱架采用I25a，所有换拱钢拱架均采用此型号工字钢，每榀钢架拱脚处设置6根4m长的锁脚小导管。拱部拱架拆换严格控制每次拆换数量为一榀，从边墙往拱顶（自下而上进行）逐节拆换。以每一分节为一作业单元，在每一作业单元内遵循：破除原砼及背后围岩→拆除原拱架单元→轮廓及位置测量→更换新拱架单元→施作超前小导管、系统锚杆、挂钢筋网片→喷射砼封闭→下一工作单元施工，拆换后新立的拱架预留沉降变形量30cm。初期支护厚度为32cm，换拱顺序先大里程后小里程进行，换拱完成够8m及时进行衬砌施工，二衬施作完成后，临近二衬段中下台阶换拱施工，每次换拱长度不超过两榀，换拱完成后进行仰拱施工，仰拱每次开挖不得超过3m，如此循环。由于DK60+805～DK60+736段围岩松散，围岩压力较大，采取衬砌紧跟的方式，以确保安全。下台阶初期支护完成5m立即施工仰拱，仰拱每次开挖不得超过2m，换拱完成5-8m及时进行衬砌施工。该段围岩松散，围岩压力较大，采取随支护随衬砌的施工方式，作到衬砌紧跟，确保安全。在换拱时注意留足足够的预留沉降量，二衬砼厚度为60cmC40，环向钢筋采用Φ25，间距20cm，纵向钢筋采用Φ16，间距25cm。

2.3DK60+763～DK60+753塌体段施工

在管棚洞室内利用换拱回填土作为管棚操作平台，平台距离拱顶高度为3m左右，平台至大里程方向土体刷成坡道，坡道长度可根据现场实际情况进行确定，在施工平台的施工中要保证土体被压实，确保以后的工作面安全可靠。洞身管棚采用外径为108mm、壁厚为6mm的钢管，环向间距40cm，长度30m，纵向搭接长度为3m，外插角1-3°。地表采用三七灰土回填封闭，高出地面一定高度，恢复原地表，防止地表水流入隧道内。上述工序施作完成后，开始洞内开挖，每次开挖一榀钢拱架间距50cm，钢拱采用I25a工字钢，每榀钢架拱脚处设置6根4m长的锁脚小导管，初期支护厚度30cm。该段围岩松散，围岩压力较大，采取随支护随衬砌的施工方式，做到衬砌紧跟，确保安全。二次衬砌厚度加厚至70cm，环向钢筋采用Φ25，间距20cm，纵向钢筋采用Φ16，间距25cm，该加厚衬砌的长度按照一个台车位长度12m考虑。施工过程中要加强地表的沉降观测，观察围岩及地表的变形。为了保证塌体段施工后的稳定，塌体段前方采用I25工字钢支护，钢拱架间距60cm初期支护厚度30cm，每榀钢架拱脚处设置6根4m长的锁脚小导管。衬砌厚度60cm，环向钢筋采用Φ25，间距20cm，纵向钢筋采用Φ16，间距25cm进行加强。

总结：

采用上述处理措施，顺利完成了该隧道塌方段施工，表明该隧道塌方处治技术是成功的。在软弱围岩隧道施工时，长距离不衬砌，片面追求进尺，不设超前支护，抢工期心切，忽视地质因素，支护不到位等是造成塌方或使塌方扩大的原因，软弱围岩隧道施工时，应搞好不良地质调查，严格控制超前支护，短进尺、紧衬砌、强支护、勤量测，遵循“岩变我变”的原则，加强监控量测，随时掌握围岩的变形情况，加强隧道观察量测，严格控制进尺长度，及时封闭仰拱，二衬紧跟，确保施工安全。

参考文献：

[1]刘在国.软弱围岩地质大断面铁路隧道大拱脚台阶法施工工法应用[J].绿色环保建材，2019（03）：121-122.

[2]郭钟浩.基于铁路隧道软弱围岩隧道浅埋段的施工工艺探讨[J].四川水泥，2018（12）：273.

[3]李中山.铁路软弱围岩大变形隧道施工控制技术研究[J].工程技术研究，2018（15）：42-43.

[4]王瑛楠.单线铁路软弱围岩隧道内长锚索施工设备选型研究[J].工程技术研究，2018（14）：99-100.

[5]吴应明，仲维玲.长大铁路隧道软弱围岩双层初支监测技术研究[J].铁道建筑技术，2018（05）：85-87+118.