大型湿喷机在连江口隧道坍塌处理中的应用

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  摘要:随着我国高速公路的蓬勃发展,尤其是近年来,隧道所占的比例逐步提高,隧道建设的规模也越来越大,由于隧道施工的地质条件复杂多变,软弱破碎围岩在受到爆破开挖等扰动后极易发生坍塌,隧道塌方在隧道施工中屡见不鲜,隧道在施工过程中安全性问题也更加突出。文章简要阐述塌方后利用大型湿喷机第一时间对塌腔进行喷砼稳固作业,具有快速有效、安全环保、质量可控及经济效果好等特点,有效避免二次塌方对施工人员生命产生严重威胁。
  关键词:隧道、坍塌、大型湿喷机
  一、工程概况
  连江口隧道位于英德市连江口镇,地处低山丘陵区,地形相对高差较大,隧址区受破碎带以及强烈风化的影响,局部形成透水带,在隧道施工时可能产生涌水,地下水对隧道施工具有不利影响,水文地质条件比较复杂。该隧道为双向六车道设计,其断面内轮廓采用三心圆设计,总高度8.2m,总宽度16.153m。隧址区在山坡部分地段分布有第四系全新统残坡积物砾质粘性土,基岩为燕岩山期侵入花岗岩。
  二、坍塌原因
  当连江口隧道左线出口施工至ZK192+485断面时,掌子面发生拱顶坍塌,规模不断扩大,最终形成了一个坍塌高度达9m、最大宽度达7m的坍腔。掌子面围岩与设计差别较大,掌子面为全风化花岗岩,呈颗粒状,遇水变泥,并有少量涌水。塌方主要原因是,地质条件与原设计存在较大差异,隧道开挖至此时,没有正确预报地质情况并采取措施,导致本次突发性塌方事故的发生。本次塌方虽然没有造成人员等伤亡,但对施工进度影响很大。
  塌方地段隧道埋深在120m左右,该处洞顶有一大冲沟,该处围岩原设计属Ⅲ级围岩,围岩主要为中风化花岗岩,裂隙块状结构,岩体完整,自稳性一般,岩质坚硬,地下水主要为基岩裂隙水,水量小。由于围岩受地质构造影响严重,掌子面出现一条挤压破碎带,其与隧道轴线斜交,岩体破碎,厚度为4.5~6.0m左右,岩性主要为全风化花岗岩,左侧拱腰至拱顶出现坍塌,掉块现象严重,围岩自稳性差。
  三、坍塌处理过程
  由于该处塌方因挤压破碎带造成,塌方前方及后方围岩为Ⅲ级围岩,围岩较为稳定,塌方处理方案主要是对塌方处的处理措施。同时,为保证隧道安全施工,防止塌方不断扩大,影响后方安全,也对塌方后方增加钢拱架、锚杆、挂网喷混凝土进行必要的加固处理,加固过程中加强监控量测,根据围岩变形特征,动态调整处理方法和措施。
  由于坍腔很不稳定,掉块现象严重,施工人员无法靠近塌腔进行打设锚杆、挂网、喷射混凝土等支护作业。因此,首先采用了CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机对坍腔表面进行必要素喷,使其处于稳定,不再发生掉块等现象,同时可根据喷射混凝土表面是否开裂及开裂程度判断腔体的稳定性。待腔体暂时稳定后,可对腔体四周进行打设锚杆、挂网,然后利用CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机喷射混凝土,使其处于稳定,之后边清边支,步步为营,对支好的拱部塌方空洞用C25混凝土回填,厚度大于1m,同时预留孔洞,吹入2m厚的细沙作为缓冲区。进入塌方堆积体后,采用¢48超前小导管作为超前支护,开挖方法采用三台阶法,上台阶采用环形预留核心土开挖,开挖每循环0.5m一榀钢拱架,开挖后及时采用厚2mm薄钢板焊导管上,防止其顶部泥土塌掉下来,之后使用CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机喷射混凝土进行封闭,依次循环进行,严格遵守“短进尺、弱爆破、强支护、少扰动,支护紧跟”的原则进行开挖,稳扎稳打,步步为营,尽早封闭成环。
  四、大型湿喷机在坍塌处理过程中的特点
  1、快速有效
  CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机臂展较长,可灵活移动,且喷嘴可360°旋转,不留死角,喷射塌腔时,可以将喷嘴伸入塌腔内部全方位进行喷射作业,且CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机生产率高,每小时生产量为15-18m3,能够在短时间内完成对塌腔的喷射作业,大大缩短塌腔表面裸露时间,初步有效稳固塌腔。
  2、安全环保
  CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机在喷射作业时采用无线遥控控制,操作人员远离塌腔,且CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机臂展较长,大型湿喷机也远离塌腔,可同时保证操作人员及大型湿喷机的安全;大型湿喷机在作业时喷射的是混凝土料,而混凝土料是通过洞外拌和站拌好后运至作业现场,大大降低了喷射现场粉尘浓度,减少对作业人员的身体健康的损害。而传统喷射作业时人工拿着喷头进行喷射,作业时作业人员距离塌腔较近,且每班作业人员多,约9个人,人员偏多,安全隐患大,且混凝土料是在现场进行拌制,现场粉尘大,对作业人员身体健康损害较大。
  3、质量可控
  传统喷射混凝土作业时,水灰比和速凝剂凭操作手经验及肉眼观察来进行调配和添加;混凝土的品质在很大程度上取决于操作手的经验,射流速度低,喷射密实性差,容易产生“马蜂窝”,强度得不到保证。CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机在喷射作业时混凝土是有洞外拌和站拌合后运至作业现场,水灰比能够准确控制,且速凝剂能按比例计量进行添加;拌合和水化作用充分,具有更高的射流速度,喷射密实,强度能够得到保证。
  4、经济效果好
  传统喷射混凝土作业时回弹量较大,浪费材料,增加混凝土施工成本,经济效果较差。CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机在喷射作业时回弹量低,节省材料,降低混凝土施工成本,经济效果好。
  五、结束语
  (1)修建长大隧道,尤其是在裂隙发育和地质条件复杂的地区,必须加强隧道超前地质预报,以保证隧道施工安全和工程进度。
  (2)对于断层及软弱围岩等引起的塌方段,应及时封闭掌子面,稳固坍塌体,防止塌腔进一步扩大。
  (3) CIFA-CSS3混凝土大型湿喷机在对隧道塌方处理时相比传统喷射混凝土作业具有快速有效、安全环保、质量可控和经济效果好等优势,遇隧道塌方时可优先选择大型湿喷机喷射混凝土作业,同时选择合理的技术方案,稳扎稳打,步步为营,然后稳中求进。
  (4)处理塌方的过程中应加强隧道内的监控量测,确保施工安全。
  参考文献:
  [1].《公路隧道设计规范》JTG D70-2004
  [2] 《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009
  [3] 关宝树 《隧道工程施工要点集》 人民交通出版社 2003.1
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