2 塌方处理方案
2.1 总体施工方案确定
根据现场塌方部位实际情况确定采用以下处理方案,同时进行洞内和地表观测。具体如下:
图1 塌方段地质纵剖图
开挖台架已作为格栅钢架的临时支撑,不能移动,将开挖台架作为临时支撑,通过方木将喷射混凝土管引至塌方位置空腔内,不断向塌方形成的空腔内喷射混凝土,在喷射过程中空腔内可能存在继续掉块的现象,最终使喷射的混凝土及掉下的渣土堆积形成漏斗状,抵住隧洞顶部塌方空腔,控制继续掉块及塌方。待隧洞顶部掉块问题得到控制后,对掌子面以及塌方形成的土堆喷射混凝土,封闭整个掌子面形成止浆墙,最后对塌方体下部的松散体进行灌浆固结和对塌方体上部空腔进行灌浆回填。
2.2 主要施工方法
2.2.1 施工程序
塌方段处理程序为:塌方体控制→塌方体表面处理→塌方体坡脚加固处理→塌方体内部加固处理及顶部塌腔处理→塌方体二次开挖。
2.2.2 塌方体控制措施
(1)现场塌方体地质揭示为全风化残积土,且在拱部0°~45°范围内出现连续掉块现象,现场塌方量已基本形成漏斗状。为了确保施工人员的安全,现场先采用开挖台架作为支撑体系,然后用100mm×100mm方木(长度4m)支撑在空腔内,作为混凝土喷浆管的支撑结构,用铁丝将喷射混凝土管绑扎在方木上,最后将混凝土喷射至空腔中。塌方体下部施工程序示意图见图2。
(2)因塌方形成的空腔内仍有残积土崩落,为了加快现场喷射速度,现场采用两台TK500型混凝土喷射机连续喷射。为保证作业人员的安全,喷混凝土设备及喷混凝土料布置在矿山法竖井底部,并做好人员的技术交底及应急逃生工作。
待塌方体下部的喷射混凝土料及塌方体堆积至将塌方体完全封闭,喷射混凝土管无法继续喷射时,停止喷射混凝土。塌方体得到控制后示意图见图3。
图2 塌方体下部施工程序示意图
图3 塌方体得到控制后示意图
2.2.3 塌方体表面处理
塌方段掌子面拟采用砂袋及挂网喷射混凝土的方式封闭以形成止浆墙。具体方案如下:
塌方体下部完全封闭结束,并观察2h,待掌子面回填的材料趋于稳定,观察掌子面没有明显的险情后,沿掌子面塌方体坡脚分层堆码砂袋,码放高度约1.5m,以对塌方体的坡脚进行加固,防止塌方体滑移,提高掌子面回填材料的整体稳定性。
砂袋码放完成后,采用喷射混凝土对塌方体下侧形成的坡面喷射混凝土,使其形成止浆墙。
喷射混凝土分为多次进行,每次喷射厚度5~10cm,每喷射两层挂设一层钢筋网,钢筋网直径8mm,间距250mm×250mm。钢筋网铺设完成后继续施喷,直至达到喷射厚度。按照会议要求,喷射混凝土形成的止浆墙厚度不少于1.0m。
另外,在喷射混凝土前,预先在喷射混凝土内预埋6寸钢管,间距1.2m×1.2m,作为后期注浆用的导向管。
2.2.4 塌方体坡脚加固处理
为了加强坡脚的稳定性,在坡脚位置采用18cm厚的胶合板支模,在模板内侧坡面上挂网后向模板内侧喷射混凝土,使其在坡脚形成混凝土挡墙,挡墙高度1.2m,底脚厚度1.2m。
2.2.5 坍塌体内部处理
在坍塌体表面喷射混凝土厚度超过1m厚之后,采取钢花管注浆加固坍塌体,注浆管采用直径为42mm的钢花管,长度6m,间距1.2m×1.2m(梅花形布置),浆液采用C-S(普通水泥-水玻璃)双液浆,水泥浆水灰比1∶1,C-S(体积比)取1∶1。注浆压力0.1~0.3MPa。
松散体注浆孔采用手风钻钻孔,注浆管管材采用超前小导管材料。松散体注浆管布置示意图见图4。
图4 松散体注浆管布置示意图
2.2.6 拱顶上部塌腔处理
根据现场情况,拱顶上部塌腔内靠近隧道拱顶位置约有1~2m厚塌落土体与喷射混凝土的混合物,其上部为空腔,对此采用以下注浆措施进行加固填充:
(1)对于塌落体与喷射混凝土的混合物:采用直径为42mm的钢花管(与超前小导管规格相同)注浆加固,浆液采用C-S浆液或水泥浆液,注浆压力不超过0.1MPa。
(2)对于上部空腔:根据现场钻机条件,选用合适直径(直径无具体要求)的钢管注浆,浆液采用水泥砂浆或水泥浆液,采用低压甚至无压灌浆的方式注入塌腔。
(3)空腔回填灌浆分层进行,每层灌浆厚度约50cm。
回填灌浆孔布置见图5。
2.2.7 开挖隧洞段加强支护措施
因已开挖出的洞段围岩较好(Ⅱ级围岩),还未完全进行支护,受塌方影响已开挖洞段存在风险,采用提高一级(Ⅲ级围岩)的支护参数加强支护。
2.3 总体方案及施工流程
现场对塌方段进行紧急处理后,塌方段处于稳定状态,塌方段现状纵断面示意图见图6。
鉴于目前塌方体上方地质情况不明,为探明塌方体上方的地质情况,预防二次塌方等次生灾害的发生,首先在隧洞左侧上方进行超前水平探孔,再进行先导坑施工,先导坑开挖至原塌方前掌子面(SSK0+230.000桩号),先导坑施工采用局部管棚、短进尺、弱爆破开挖;隧洞右侧采用大管棚超前支护。具体施工方案和流程见图7。
图5 塌方体回填灌浆示意图
图6 塌方段现状纵断面示意图
(1)TSP超前地质预报:施工前采用TSP地质雷达,探测掌子面前方的地层情况。
(2)超前探孔施工:根据TSP超前地质预报成果,在目前掌子面向前方施作超前探孔,拟布置6个超前探孔,探孔深度20m。通过超前探孔取芯情况,结合超前地质预报资料,进一步探明掌子面前方的地质情况。
若超前地质钻孔取芯探明掌子面前方围岩情况较差,渗水严重时,则参照设计图纸超前帷幕注浆设计对掌子面前方围岩进行超前帷幕注浆加固。
(3)隧洞顶部超前大管棚施工:根据现场实际情况,为了防止扩挖(爆破震动)引起其他次生灾害的发生,超前大管棚施工不在隧洞内开挖管棚操作间,拟采用以下方法进行管棚施工:
拟在后部已开挖隧洞段SSK0+218.000和SSK0+219.000桩号安装2榀临时钢拱架支撑,钢拱架由20a工字钢加工,并按五类围岩支护方法打设锁脚锚管。在钢拱架的管棚位置开孔焊接导向管,然后采用喷射混凝土的方式封闭钢支撑及导向管形成导向墙,然后进行超前大管棚施工。
(4)先导坑右侧超前大管棚施工:在SSK0+223.000桩号掌子面沿先导坑开挖边线采用反铲配合液压锤开挖0.6m长,然后在SSK0+223.000和SSK0+223.600桩号安装2榀临时钢支撑,并在钢支撑右侧焊接导向管,然后采用喷射混凝土的方式封闭钢支撑及导向管,然后进行超前大管棚施工。
图7 施工方案及流程示意图
(5)左侧先导坑开挖支护施工:待上述工作全部完成后,按照先导坑设计图纸进行先导坑开挖支护施工。先导坑开挖采用非爆破开挖方式,主要采用反铲配合液压锤进行,局部采用膨胀剂,每次开挖进尺0.6m,每开挖1个循环安装1榀格栅钢架,然后挂网及喷射混凝土支护,待该循环所有工序施工完成后再进行下一循环施工。
(6)侧向探孔施工:在施工完成的先导坑内侧墙上向塌方体内施作探孔,进一步探明塌方体处理情况。
(7)先导坑右侧隧洞开挖支护施工:开挖支护施工方法同先导坑施工方法。
(8)先导坑右侧及底部钢支撑拆除:待上部隧洞开挖完成后,人工拆除先导坑右侧及底部钢支撑。
(9)隧洞下部开挖支护施工:为保证隧洞通行通道正常运行,下部隧洞开挖拟分为两个台阶,先施工上台阶,下台阶在上台阶施工间隙时间施作,施工后回填洞渣,保证运输通道空间。要求每次开挖进尺0.6m,开挖采用反铲配合液压锤进行。
(10)管棚施工临时钢支撑等设施拆除:待塌方段全部开挖支护完成后,采用开挖台架作为施工平台,采用反铲配合液压锤对侵限的喷射混凝土进行凿除,然后拆除临时钢支撑及侵限的管棚,保证隧洞净空断面。