CN110924958A - 一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法，包括以下阶段：第一阶段、在主洞关门区间与TBM服务隧道之间开凿钻孔，作为被困人员所需氧气及救援物资的补给通道，后期施加防护措施后作为被困人员逃生的救援横通道；第二阶段、对救援横通道进行扩孔和防护作业，将救援横通道作为对塌方段落处置加固的辅助施工通道，在塌方段落前后分别布置处置作业工作面，从两侧对塌方段落进行对向加固处理。本发明有效利用TBM服务隧道快速掘进的特性，将TBM服务隧道作为“先行洞”，快速开展施工人员救援和逃生脱困工作；在塌方段落前后两侧设置处置作业工作面，可以形成较大范围的加固带，避免出现加固“盲区”，保障了后续对塌方堆积体开挖清理的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及隧道及地下工程技术领域，尤其涉及一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法。
背景技术
服务隧道是一种比较特殊的断面布置形式，通常采用与主洞平行的布置方式，适用于特长及超长隧道，服务隧道的主要功能为：
一、服务功能：为主洞的防灾救援(包括主洞施工期间和运营期间)、排水检修、通风及隧道养管等提供辅助与保证措施；
二、施工辅助：通过超前服务隧道明确主洞沿线地质情况指导施工，降低工程风险，并为主洞增加施工作业面，提高主洞的施工效率。
常见的隧道塌方分为掌子面塌方和关门塌方，关门塌方是指在距掌子面一定距离且隧道内已经做好初支的段落发生塌方，由于施工人员在掌子面施工，隧道内掌子面后方发生塌方事故时容易造成施工人员被困洞内的情况，为了保证被困人员的安全，快速、有效的实施救援，最大限度的减少事故损失，以及后续施工的正常安全进行，必须对塌方段落进行及时地加固处置。目前，比较成熟的处理塌方的方式主要为超前管棚和小导管注浆，利用超前支承作用及注浆对围岩的改良作用来加固围岩，但是由于施工空间限制，大多处置工作面仅位于已施工的稳定一侧，围岩加固的范围有限，特别是在遇到塌方堆积体较大或者不收敛塌方时，在后续清渣及开挖过程中，可能产生二次灾害，带来更巨大的安全隐患及财产损失。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法，在塌方段落前后两侧设置处置作业工作面，可以形成较大范围的加固带，避免出现加固“盲区”，两侧对向注浆加固在塌腔空洞内形成拱状加固带，极大提高了围岩自稳强度，防止塌方围岩不收敛塌方，保障了后续对塌方堆积体开挖清理的安全性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法，其特征在于：包括以下阶段：第一阶段、在主洞关门区间与TBM服务隧道之间开凿钻孔，作为被困人员所需氧气及救援物资的补给通道，后期施加防护措施后作为被困人员逃生的救援横通道；第二阶段、对救援横通道进行扩孔和防护作业，将救援横通道作为对塌方段落处置加固的辅助施工通道，在塌方段落前后分别布置处置作业工作面，从两侧对塌方段落进行对向加固处理。
第二阶段中，对塌方段落处置加固包括以下步骤：
S1、封闭主洞掌子面，并对受塌方影响的洞内及地表监控量测，结合地表巡视，对观测、观察结果进行分析，用以指导洞内处置施工；
S2、塌方堆积体临时加固：隧道洞渣回运反压回填于塌方堆积体坡脚处，塌方堆积体及隧道洞渣表面采用喷射混凝土进行封闭处理，同时采用注浆小导管对塌方堆积体及隧道洞渣内部进行注浆加固；
S3、不稳定段落临时加固：在受塌方影响的不稳定段落的原初支钢架内侧增设型钢护拱，并在型钢护拱拱顶处增设临时竖支撑及临时仰拱；
S4、塌腔空洞回填：在塌方堆积体顶部预留混凝土泵管，步骤S3完成后，采用混凝土对塌腔进行回填；
S5、塌方段落超前预加固：开挖前，于塌方段落设置超前管棚及注浆中导管，通过超前管棚及注浆中导管从塌方段落两侧向中间对向注浆支护，在中间搭接形成拱状加固带；
S6、塌方堆积体开挖：在步骤S5完成且变形稳定后，对塌方堆积体开挖。
进一步的，步骤S1中，洞内监控量测为在塌方影响范围加设变形观测点，按2m一个断面设置监控量测断面，地表监控量测为埋深小于100米的段落，在地表塌腔周围按2m一个观测点环向等距设置位移观测点。
进一步的，步骤S3中，待原初支钢架临时支护完成后，对其拱背后的围岩进行径向注浆加固补强。
进一步的，步骤S4中，回填体内预埋竖向排水管。
进一步的，步骤S4中，回填体顶部设置缓冲垫层。
进一步的，步骤S6中，在开挖过程中逐榀设置注浆中导管，通过注浆中导管从两侧开挖处向中间对向注浆支护，直至塌方段落挖通。
本发明的有益效果为：
本发明有效利用TBM服务隧道快速掘进的特性，将TBM服务隧道作为“先行洞”，快速开展施工人员救援和逃生脱困工作；在塌方段落前后两侧设置处置作业工作面，可以形成较大范围的加固带，避免出现加固“盲区”，两侧对向注浆加固在塌腔空洞内形成拱状加固带，极大提高了围岩自稳强度，防止塌方围岩不收敛塌方，保障了后续对塌方堆积体开挖清理的安全性；救援横通道作为辅助施工通道，后期可兼做行人、行车或机电横洞，最大化利用了处置过程中的施工工程量，节约了成本。
附图说明
附图1为本发明的平面示意图；
附图2为本发明塌方段落加固处置的示意图；
附图3为本发明注浆中导管对向注浆加固的示意图。
标注说明：1、主洞，2、TBM服务隧道，3、救援横通道，4、塌方堆积体，5、初期支护，6、二次衬砌，7、外侧塌方处置工作面，8、内侧塌方处置工作面，9、主洞掌子面，10、仰拱，11、仰拱回填，12、初支已稳定段落，13、不稳定段落，14、隧道洞渣，15、喷射混凝土，16、作业平台，17、注浆小导管，18、型钢护拱，19、临时竖支撑，20、径向注浆小导管，21、塌腔空洞，22、超前管棚，23、注浆中导管。
具体实施方式
请参阅图1-3所示，已支护段落塌方(关门塌方)处置方案设计。
总体设计：行车隧道已支护段落塌方(关门塌方)应充分利用TBM服务隧道开展主洞施工期间关门塌方事故救援及塌方段落加固处置工作。
第一阶段：事故发生后第一时间开展现场事故救援工作。
利用现场配备的多功能钻机在主洞1关门区间与TBM服务隧道2之间开凿钻孔，作为被困人员所需氧气及救援物资的补给通道，后期施加防护措施后作为被困人员逃生的救援横通道3，钻孔位置应尽量选择在围岩较好的段落。图1中，被困人员紧急疏散方向如箭头所示，通过救援横通道3至TBM服务隧道2，到达安全区域。
第二阶段：开展塌方段落处置加固工作。
根据现场施工工艺及机械设备、材料需要，对救援横通道3进行扩孔和防护作业，将救援横通道3作为对塌方段落处置加固的辅助施工通道，有条件时后期可兼做行人、行车或机电横洞。在塌方段落前后分别布置处置作业工作面，即外侧塌方处置工作面7和内侧塌方处置工作面8，从两侧对塌方段落进行对向加固处理，可以形成较大范围的加固带，避免出现加固“盲区”。
塌方段落加固处置的主要步骤为：
S1、封闭主洞掌子面9，并对受塌方影响的洞内及地表监控量测。
在塌方影响范围加设变形观测点，按2m一个断面设置监控量测断面，埋深小于100米的段落，在地表塌腔周围按2m一个观测点环向等距设置位移观测点，同时加强地表巡视，及时对观测、观察结果进行分析，用以指导洞内处治施工。
S2、塌方堆积体4临时加固。
隧道洞渣回14运反压回填于塌方堆积体4坡脚处，塌方堆积体4及隧道洞渣14表面采用C25喷射混凝土15进行封闭处理，同时采用注浆小导管17对塌方堆积体4及隧道洞渣14内部进行注浆加固。注浆小导管17采用Φ42×4mm的导管，横、竖间距按照120×120cm梅花形布置，隧道洞渣14回运反压回填区顶部作为对塌方段落处置加固的作业平台16。
S3、不稳定段落13临时加固。
在受塌方影响的不稳定段落13的原初支钢架内侧增设型钢护拱18，并在型钢护拱18拱顶处增设临时竖支撑19及临时仰拱，待原初支钢架临时支护完成后，对其拱背后的围岩进行径向注浆加固补强，径向注浆小导管20采用Φ42×4mm的导管。
S4、塌腔空洞21回填。
在塌方堆积体4顶部预留Φ150混凝土泵管，待临时加固措施完成后，采用C20混凝土对塌腔空洞21进行回填，回填体内预埋竖向排水管，回填体顶面设置一定的缓冲垫层，缓冲垫层为回填结束后吹入的一定厚度细砂保护层。
S5、塌方段落超前预加固。
开挖前，于塌方段落设置Φ108×6mm超前管棚22和Φ76×5mm注浆中导管23，通过超前管棚22及注浆中导管23从塌方段落两侧向中间对向注浆支护，在中间搭接形成拱状加固带。
S6、塌方堆积体4开挖。
对塌方堆积体4开挖，在开挖过程中逐榀设置Φ76×5mm注浆中导管23，通过注浆中导管23从两侧开挖处向中间对向注浆支护，直至塌方段落挖通。
开挖后，及时从初支已稳定段落12向塌方段落施作初期支护5、仰拱10、仰拱回填11及二次衬砌6，衬砌结构支护参数及施工工法需结合现场掌子面素描及监控量测、超前地质预报动态调整。
当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法，其特征在于：包括以下阶段：第一阶段、在主洞关门区间与TBM服务隧道之间开凿钻孔，作为被困人员所需氧气及救援物资的补给通道，后期施加防护措施后作为被困人员逃生的救援横通道；第二阶段、对救援横通道进行扩孔和防护作业，将救援横通道作为对塌方段落处置加固的辅助施工通道，在塌方段落前后分别布置处置作业工作面，从两侧对塌方段落进行对向加固处理。
第二阶段中，对塌方段落处置加固包括以下步骤：
S1、封闭主洞掌子面，并对受塌方影响的洞内及地表监控量测，结合地表巡视，对观测、观察结果进行分析，用以指导洞内处置施工；
S2、塌方堆积体临时加固：隧道洞渣回运反压回填于塌方堆积体坡脚处，塌方堆积体及隧道洞渣表面采用喷射混凝土进行封闭处理，同时采用注浆小导管对塌方堆积体及隧道洞渣内部进行注浆加固；
S3、不稳定段落临时加固：在受塌方影响的不稳定段落的原初支钢架内侧增设型钢护拱，并在型钢护拱拱顶处增设临时竖支撑及临时仰拱；
S4、塌腔空洞回填：在塌方堆积体顶部预留混凝土泵管，步骤S3完成后，采用混凝土对塌腔进行回填；
S5、塌方段落超前预加固：开挖前，于塌方段落设置超前管棚及注浆中导管，通过超前管棚及注浆中导管从塌方段落两侧向中间对向注浆支护，在中间搭接形成拱状加固带；
S6、塌方堆积体开挖：在步骤S5完成且变形稳定后，对塌方堆积体开挖。
2.根据权利要求1所述的一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法，其特征在于：步骤S1中，洞内监控量测为在塌方影响范围加设变形观测点，按2m一个断面设置监控量测断面，地表监控量测为埋深小于100米的段落，在地表塌腔周围按2m一个观测点环向等距设置位移观测点。
3.根据权利要求1所述的一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法，其特征在于：步骤S3中，待原初支钢架临时支护完成后，对其拱背后的围岩进行径向注浆加固补强。
4.根据权利要求1所述的一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法，其特征在于：步骤S4中，回填体内预埋竖向排水管。
5.根据权利要求1或4所述的一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法，其特征在于：步骤S4中，回填体顶部设置缓冲垫层。
6.根据权利要求1所述的一种利用服务隧道对主洞关门塌方的处置方法，其特征在于：步骤S6中，在开挖过程中逐榀设置注浆中导管，通过注浆中导管从两侧开挖处向中间对向注浆支护，直至塌方段落挖通。
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