CN115680720A - 隧道初支下沉塌陷处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隧道初支下沉塌陷处理方法，涉及隧道施工的技术领域，包括以下步骤：洞顶地表塌陷处采用彩条布处理，以避免塌陷处进一步进水；洞外设置降水井和平孔排水，使地下水位降低，减少围岩底层水压力；待下沉稳定后进行洞内反压回填，以使塌腔填满，使塌陷处更加稳定；对掌子面和仰拱地基进行加固以及施工开挖前进行超前支护，以保证施工过程的稳定，避免引起掌子面失稳或隧道塌方；开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固，同时逐榀开挖落底，避免了对围岩的再次扰动，缓解了现有技术中存在的隧道塌陷处理效果良莠不齐，施工安全得不到确切保证的技术问题，达到了解决了初支变形问题，保证隧道后期正常施工的技术效果。

Description

隧道初支下沉塌陷处理方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其是涉及一种隧道初支下沉塌陷处理方法。

背景技术

北门隧道位于南平市顺昌县，为分离式特长隧道。起迄桩号为右洞YK1+500～YK4+185，长2685米；左洞ZK1+515～ZK4+155，长2640米；左右洞平均长2662.5米，属长隧道，采用分离式双洞布置；隧道右洞进口处在半径为1050米的平曲线上、出口处在直线上，隧道左洞进口处在半径为1120米的平曲线上、出口处在直线上；右洞纵坡为+2.7％/-1.45％，左洞纵坡为+2.7％/-1.45％。北门隧道隧道进口处于浅埋段，设计采用“CD”法(CENTERDIAPHRAGM，中隔壁法)施工，进口侧自然山坡坡度15°～20°，ZK1+500处有一新挖鱼塘，约10m*30m，深1m～2m；围岩为冲洪积淤泥、残坡积粘性土及强风化云母石英片岩。未发现有滑坡崩塌、泥石流、岩溶、采空区等不良地质作用，坡体现状整体稳定；左、右洞口边坡高约9.8m～10.7m，坡体为主要为冲洪积淤泥、残坡积粘性土及强风化岩，为软土及结构松散的土层，且地下水位标高高于洞顶，开挖后无自稳能力，易产生流泥、流土现象。

现有技术中，隧道工程塌方治理主要有插板法、管棚法、冻结法、锚杆法和明挖法等方法，但是处理效果良莠不齐，施工安全得不到确切保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道初支下沉塌陷处理方法，以缓解现有技术中存在的隧道塌陷处理效果良莠不齐，施工安全得不到确切保证的技术问题。

本发明提供的隧道初支下沉塌陷处理方法，包括以下步骤：

洞顶地表塌陷处采用彩条布处理；

洞外根据地形设置降水井，并在洞身两侧设置平孔排水；

待下沉稳定后，进行洞内反压回填，以使塌腔填满；

对掌子面和仰拱地基进行加固；

施工开挖前进行超前支护；

开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固，同时逐榀开挖落底。

在可选的实施方式中，所述洞顶地表塌陷处采用彩条布处理包括：

在塌方体上方铺设彩条布，四周用黏土压好，塌体周围做临时截水沟，塌体以外10m做永久性截水沟，截断地表水流入塌体，做好防雨措施及地表水引排；

坑体周围如有裂缝，要进行黏土回填夯实；

待整个下陷塌方体顺利通过且围岩稳定后，进行黏土回填，仍保留填土下方彩条布。

在可选的实施方式中，所述洞顶地表塌陷处采用彩条布处理还包括：

在塌方体位置及前后5m范围采用小导管加固注浆处理。

在可选的实施方式中，所述洞外根据地形设置降水井，并在洞身两侧设置平孔排水包括：

洞外依地势在掌子面靠左边离隧道边界5m处设置降水井，孔径0.8m，深度至仰拱下10m；

洞内设置井点降水，孔径0.8m，孔深至仰拱底部5m处；

在A1～A2段左右侧每10m做平孔排水，将两侧土体积水引至洞内排水沟排出洞外；

其中，A1＝ZK1+520，A2＝ZK1+720。

在可选的实施方式中，所述待下沉稳定后，进行洞内反压回填，以使塌腔填满包括：

对反压体表面采用喷射混凝土处理，然后采用注浆加固，并采用钢管对坡体进行注浆施工。

在可选的实施方式中，所述对掌子面和仰拱地基进行加固包括：

下沉后方初期支护基本稳定段进行加固，拱脚处采用钢板连接为整体；

每榀钢拱架采用钢管连接拱脚，形成临时仰拱；

在拱脚的1m范围内增设小导管，以使仰拱地基被加固。

在可选的实施方式中，所述施工开挖前进行超前支护包括：

导向工字钢拱脚位置进行地表加固处理；

对导向工字钢前后1m范围内进行小导管加固注浆处理；

扩挖出超前管棚的工作空间。

在可选的实施方式中，所述开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固包括：

在A3～A4段采用四部“CD”法开挖，在拱腰和拱脚处增设两处锁脚小导管并交错布置；

其中，A3＝ZK1+543，A4＝ZK1+567。

在可选的实施方式中，所述逐榀开挖落底包括：

拱架落底并接腿时采用临时撑脚，并在拆拱时采用风镐、风枪或破碎锤施工。

在可选的实施方式中，还包括以下步骤：

洞内每个断面在拱顶、拱腰及边墙布设了5个监控点、每隔5m设置一组测点，在喷射混凝土完成后，下次开挖前进行检测。

本发明提供的隧道初支下沉塌陷处理方法，包括以下步骤：洞顶地表塌陷处采用彩条布处理，以避免塌陷处进一步进水；洞外根据地形设置降水井，并在洞身两侧设置平孔排水，使地下水位降低，减少围岩底层水压力；待下沉稳定后，进行洞内反压回填，以使塌腔填满，使塌陷处更加稳定；对掌子面和仰拱地基进行加固，增加整体的稳定性；施工开挖前进行超前支护，以保证施工过程的稳定，避免引起掌子面失稳或隧道塌方；开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固，同时逐榀开挖落底，避免了对围岩的再次扰动，缓解了现有技术中存在的隧道塌陷处理效果良莠不齐，施工安全得不到确切保证的技术问题，达到了解决了初支变形问题，保证隧道后期正常施工的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法的第一结构示意图；

图2为本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法的第二结构示意图；

图3为本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法的第三结构示意图；

图4为本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法的钢花管的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法的剖视图；

图6为本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法的第四结构示意图；

图7为本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法的平孔排水管的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法的“CD”法开挖的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法的“CD”法开挖的剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有技术中，隧道工程塌方的治理主要有插板法、管棚法、冻结法、锚杆法和明挖法等方法，但是处理效果并不理想，施工安全得不到确切保证。

有鉴于此，如图1-图9所示，本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法，包括以下步骤：洞顶地表塌陷处采用彩条布处理；洞外根据地形设置降水井，并在洞身两侧设置平孔排水；待下沉稳定后，进行洞内反压回填，以使塌腔填满；对掌子面和仰拱地基进行加固；施工开挖前进行超前支护；开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固，同时逐榀开挖落底。

本发明实施例提供的隧道初支下沉塌陷处理方法，包括以下步骤：洞顶地表塌陷处采用彩条布处理，以避免塌陷处进一步进水；洞外根据地形设置降水井，并在洞身两侧设置平孔排水，使地下水位降低，减少围岩底层水压力；待下沉稳定后，进行洞内反压回填，以使塌腔填满，使塌陷处更加稳定；对掌子面和仰拱地基进行加固，增加整体的稳定性；施工开挖前进行超前支护，以保证施工过程的稳定，避免引起掌子面失稳或隧道塌方；开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固，同时逐榀开挖落底，避免了对围岩的再次扰动，缓解了现有技术中存在的隧道塌陷处理效果良莠不齐，施工安全得不到确切保证的技术问题，达到了解决了初支变形问题，保证隧道后期正常施工的技术效果。

在可选的实施方式中，洞顶地表塌陷处采用彩条布处理包括：在塌方体上方铺设彩条布，四周用黏土压好，塌体周围做临时截水沟，塌体以外10m做永久性截水沟，截断地表水流入塌体，做好防雨措施及地表水引排；坑体周围如有裂缝，要进行黏土回填夯实；待整个下陷塌方体顺利通过且围岩稳定后，进行黏土回填，仍保留填土下方彩条布。

在本实施例中，操作人员在塌方体上方铺设彩条布，四周用黏土压好，塌体周围做60cm×60cm的临时截水沟，塌体以外10m做40cm×40cm永久性截水沟，截断地表水流入塌体，做好防雨措施及地表水的引排，坑体周围如有裂缝，要进行黏土回填夯实，以防止裂缝进一步扩大。待整个下陷塌方体顺利通过且围岩稳定后，进行黏土回填，仍保留填土下方彩条布。在回填过程中要分层进行填筑、夯实，并采用10cm的喷射混凝土对回填土体表面进行封闭。

在可选的实施方式中，洞顶地表塌陷处采用彩条布处理还包括：在塌方体位置及前后5m范围采用小导管加固注浆处理。

在本实施例中，在塌方体位置及前后5m范围进行地表注浆处理，采用小导管加固注浆，多个小导管呈梅花型布置，且相邻的两个小导管之间的距离为1.0m×1.0m，小导管长可以选用5m。

在可选的实施方式中，洞外根据地形设置降水井，并在洞身两侧设置平孔排水包括：洞外依地势在掌子面靠左边离隧道边界5m处设置降水井，孔径0.8m，深度至仰拱下10m；洞内设置井点降水，孔径0.8m，孔深至仰拱底部5m处；在A1～A2段左右侧每10m做平孔排水，将两侧土体积水引至洞内排水沟排出洞外；其中，A1＝ZK1+520，A2＝ZK1+720。

在本实施例中，洞外根据地势在掌子面靠左边离隧道边界5m处设置降水井，降水井可以设置一口，降水井孔径0.8m，降水井深度至仰拱下10m；洞内设置井点降水，孔径0.8m，井点降水孔深至仰拱底部5m处。降水井布置根据地形，水量分布等情况进行加设或调整，洞内积水应做引排工作。从而使地下水位降低，达到减少围岩底层水压力的效果。

其中，在仰拱地基内设置有两根侧式排水管，侧式排水管分别设置在两侧，且左侧的侧式排水管与平孔排水管连接，其中，平孔排水管上设置有多个排水孔，平孔排水管上包覆有一层无纺土工布，防止土壤进入平孔排水管内，而右侧的侧式排水管与横向排水管连接，横向排水管与平孔排水管的形状一致，且横向排水管与平孔排水管的长度均可以设置为10m，坡度大于2％。

在可选的实施方式中，待下沉稳定后，进行洞内反压回填，以使塌腔填满包括：对反压体表面采用喷射混凝土处理，然后采用注浆加固，并采用钢管对坡体进行注浆施工。

在本实施例中，在下沉近于稳定后进行洞内反压回填，应将塌腔填满，填筑材料选用透水性材料，回填材料须延伸至下沉的钢支撑。必要时，根据量测结果，对反压体表面采用喷射混凝土处理，然后采用注浆加固，参数为直径50mm，壁厚3.5mm钢管对坡体进行注浆施工，相邻钢管的间距为1m，并呈梅花形布置，每根钢管长度3m。

在可选的实施方式中，对掌子面和仰拱地基进行加固包括：下沉后方初期支护基本稳定段进行加固，拱脚处采用钢板连接为整体；每榀钢拱架采用钢管连接拱脚，形成临时仰拱；在拱脚的1m范围内增设小导管，以使仰拱地基被加固。

在本实施例中，对下沉后方初期支护基本稳定段进行加固，故本段采用如下加固措施，加固长度可以设置为5m，加固参数如下：采用工字钢临时支撑，相邻钢支撑间距为50cm，钢支撑纵向采用钢筋相连接，拱脚处采用2cm钢板连接为整体，并且每榀钢拱架要求采用直径80mm的钢管连接拱脚，形成临时仰拱，增强其整体稳定性。

而用于加固仰拱的小导管之间的间距设置为80cm，并呈梅花状布置，每个小导管的壁厚可以设置为5mm，每根小导管的长度可以设置为8m。

在可选的实施方式中，施工开挖前进行超前支护包括：导向工字钢拱脚位置进行地表加固处理；对导向工字钢前后1m范围内进行小导管加固注浆处理；扩挖出超前管棚的工作空间。

在本实施例中，在洞内施做超前大管棚需要对现有轮廓进行扩挖，扩挖前应对导向工字钢拱脚位置进行地表加固处理，同时对导向工字钢前后1m范围内进行小导管加固注浆处理，小导管间隔为1m,小导管长4m，然后扩挖出超前管棚的工作空间；

而在超前支护时还可以设置有钢花管，钢花管设置有多根，多根钢花管互相平行设置，每根钢花管的一端均经初喷混凝土进入复喷混凝土内连接，另一端伸入土层内，而每根钢花管与初喷混凝土的夹角范围为10°～15°之间，且相邻的两个钢花管竖直方向的重合部分不小于3m，每根钢花管伸入土层的一端为密封端，另一端为开口端，且在钢花管表面上设置有多个注浆孔，从钢花管的下端向内部注入水泥浆液以使钢花管被固定。

在可选的实施方式中，开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固包括：在A3～A4段采用四部“CD”法开挖，在拱腰和拱脚处增设两处锁脚小导管并交错布置；其中，A3＝ZK1+543，A4＝ZK1+567。

在本实施例中，将锁脚锚杆改为锁脚小导管，长度改为5米，在拱腰和拱脚处各增设两个缩脚小导管，两端分别有下插角度65度的两个缩脚小导管和下插75度的两个缩脚小导管，且四个缩脚小导管交错布设。

在施工过程中，需要初支强度达到要求后进行，首先，开挖左侧导坑上台阶，然后，左侧导坑上台阶初期支护，施工上台阶锁脚锚杆，然后开挖左侧导坑下台阶，紧接着左侧导坑下台阶的初期支护，以及边墙角设置锁脚锚杆，然后开挖右侧导坑上台阶，紧跟着右侧导坑上台阶初期支护，施工上台阶锁脚锚杆，然后开挖右侧导坑下台阶，施工下台阶初期支护，以及边墙角设置锁脚锚杆，然后拆除中隔壁临时支护，接着分步施工防排水系统和仰拱、边墙和拱部二次模筑混凝土衬砌。

在可选的实施方式中，逐榀开挖落底包括：拱架落底并接腿时采用临时撑脚，并在拆拱时采用风镐、风枪或破碎锤施工。

在本实施例中，开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固，同时逐榀开挖落底。拱脚处不得泡水，每次拱架落底时，接腿时应做临时撑脚，避免接腿时发生变形，且接腿时间就尽量短，拆拱时严禁放炮，严禁大面积拆迁侵限拱架，采用风镐、风枪、破碎锤施工，尽量避免对围岩的再次扰动。

在可选的实施方式中，还包括以下步骤：洞内每个断面在拱顶、拱腰及边墙布设了5个监控点、每隔5m设置一组测点，在喷射混凝土完成后，下次开挖前进行检测。

在本实施例中，开挖预留沉降量由设计的15cm调整至30cm，施工过程中应做好监控量测，根据沉降观测数据进行相应调整沉降量，其中，左洞初支变形段处置完成后，通过监控量测的结果来确定支护的稳定性，洞内每个断面在拱顶、拱腰及边墙布设了5个监控点、每隔5m设置一组测点，以拱顶和拱腰的下沉监测为重点，边墙以水平收敛监测为主。贯彻点的埋深一般在喷射混凝土之前完成，每一次量测时间在喷射混凝土完成，下次开挖前进行，且在1～15天内，每天量测1-2次，当出现不稳定征兆时增加量测次数。在16～30天内，每2天测1次，在1～3个月内，每周测1次。根据量测结果找出回归方程推算最终的位移值，以判定最终变形值，在根据变形量及时调整开挖预留变形量和支护参数。根据处理方案的实施，该区段隧道量测结果，边墙处最大水平收敛10.21cm，拱顶处最大下沉8.65cm，拱腰处最大下沉5.35cm。施工中出现2次数据异常处，采用防、排、注、固、支、锁(锁脚小导管)、喷等综合加固措施，确保了质量安全、保证了正常的施工进度。

可选的，洞顶回填土应在洞内反压、注浆完成围岩稳定后进行，考虑目前土体含水量较高，在进行钻孔施工时严禁采用水钻，一律采用干燥，要做到钻一孔，注一孔，必须进行注浆，并保证注浆质量，同时，衬砌拱脚处严禁泡水，每榀钢架落底，接腿时，要采用纵向拖梁、横向支撑等手段形成临时仰拱闭合环，而且，施工过程中若发现超前小导管、径向锚管位置相互冲突，可适当调整后设钢管的位置，并且，在进行注浆工作时，为提高注浆效果，保证注浆质量可采用细粒水泥浆液，且平孔排水按永久性工程施工，二次衬砌施工时注意保护，排水孔需穿过二次衬砌。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

洞顶地表塌陷处采用彩条布处理；

洞外根据地形设置降水井，并在洞身两侧设置平孔排水；

待下沉稳定后，进行洞内反压回填，以使塌腔填满；

对掌子面和仰拱地基进行加固；

施工开挖前进行超前支护；

开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固，同时逐榀开挖落底。

2.根据权利要求1所述的隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，所述洞顶地表塌陷处采用彩条布处理包括：

在塌方体上方铺设彩条布，四周用黏土压好，塌体周围做临时截水沟，塌体以外10m做永久性截水沟，截断地表水流入塌体，做好防雨措施及地表水引排；

用黏土回填夯实坑体周围的裂缝；

待整个下陷塌方体顺利通过且围岩稳定后，进行黏土回填，仍保留填土下方彩条布。

3.根据权利要求1所述的隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，所述洞顶地表塌陷处采用彩条布处理还包括：

在塌方体位置及前后5m范围采用小导管加固注浆处理。

4.根据权利要求1所述的隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，所述洞外根据地形设置降水井，并在洞身两侧设置平孔排水包括：

洞外依地势在掌子面靠左边离隧道边界5m处设置降水井，孔径0.8m，深度至仰拱下10m；

洞内设置井点降水，孔径0.8m，孔深至仰拱底部5m处；

在A1～A2段一侧每10m做平孔排水，将两侧土体积水引至洞内排水沟排出洞外；

其中，A1＝ZK1+520，A2＝ZK1+720。

5.根据权利要求1所述的隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，所述待下沉稳定后，进行洞内反压回填，以使塌腔填满包括：

对反压体表面采用喷射混凝土处理，然后采用注浆加固，并采用钢管对坡体进行注浆施工。

6.根据权利要求1所述的隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，所述对掌子面和仰拱地基进行加固包括：

下沉后方初期支护稳定段进行加固，拱脚处采用钢板连接为整体；

每榀钢拱架采用钢管连接拱脚，形成临时仰拱；

在拱脚的1m范围内增设小导管，以使仰拱地基被加固。

7.根据权利要求1所述的隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，所述施工开挖前进行超前支护包括：

导向工字钢拱脚位置进行地表加固处理；

对导向工字钢前后1m范围内进行小导管加固注浆处理；

扩挖出超前管棚的工作空间。

8.根据权利要求1所述的隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，所述开挖进尺逐榀拆除侵限的初期支护，逐榀进行初支加固包括：

在A3～A4段采用四部“CD”法开挖，在拱腰和拱脚处增设两处锁脚小导管并交错布置；

其中，A3＝ZK1+543，A4＝ZK1+567。

9.根据权利要求1所述的隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，所述逐榀开挖落底包括：

拱架落底并接腿时采用临时撑脚，并在拆拱时采用风镐、风枪或破碎锤施工。

10.根据权利要求1-9任一项所述的隧道初支下沉塌陷处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：

洞内每个断面在拱顶、拱腰及边墙布设了5个监控点，每隔5m设置一组测点，在喷射混凝土完成后，下次开挖前进行检测。

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