[发明专利]一种处理隧道塌穴的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道工程施工领域，具体为一种处理隧道塌穴的施工方法。

背景技术

随着国民经济的不断发展，我国的公路、铁路和引水工程建设在突飞猛进，为了满足高快好省的要求，隧道工程数量越来越多，隧道建筑规模和施工难度也越来越大，尽管隧道建筑水平也取得了长足进步，但由于种种原因，隧道塌方仍无法避免，尤其是拱顶中小型坍塌更为常见，拱顶中小型坍塌一般都会形成大小不等的塌穴，有的塌穴坍塌到一定程度就会稳定下来，这种塌穴处理起来一般没有太大难度，而有的塌穴会不断或间断继续坍塌，这种坍塌如果得不到及时处理，坍塌范围会不断扩大，极有可能引发大塌方，这种塌穴处理起来难度很大。例如张集铁路隧道围岩以麻粒岩夹花岗伟晶岩及辉绿岩岩脉为主，由于受到多期地质构造运动影响，围岩构造节理发育，节理面光滑且夹有软弱层，岩体破碎呈块状、碎块状压碎结构，构造裂隙水和基岩裂隙水发育，局部具有承压性，这种围岩在施工过程中经常会发生拱顶坍塌，在裂隙水的作用下坍塌一般不会自然稳定。

传统处理隧道塌穴的方法是根据矢跨比采取不同的处理措施，当塌穴矢跨比h(高度)/B(宽度)＜0.7时，采用外层初期支护加内层初期支护再加防护的方法处理，当塌穴矢跨比h(高度)/B(宽度)≥0.7时，采用外层初期支护加防护的方法处理。但是隧道塌方形成塌穴后，外层初期支护施工难度一般都比较困难，安全风险大、施工质量难以保证，在施工内层初期支护或衬砌时，很容易被上面坍塌体砸坏压跨，甚至造成次生安全事故，防护层施做难度大，质量难以保证，给塌方段留下质量和安全隐患。

发明内容

本发明为了解决现有处理隧道塌穴施工方法存在安全风险大、施工难度大、施工质量难以保证、甚至会造成次生安全事故等问题，提供一种处理隧道塌穴的施工方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种处理隧道塌穴的施工方法，包括以下步骤：A采用临时套拱加固临近塌方段初期支护：临时套拱依据隧道断面大小采用型钢弯制，用径向锚杆和连接筋固定临时套拱钢架，使套拱钢架紧贴初期支护轮廓线；有效控制塌方范围向隧道成形段进一步发展，也给后续处理提供了一定的安全保障，临时套拱也便于以后拆除；B喷射混凝土封闭坍塌面：待塌穴内坍塌面稍微稳定后，利用机械手及时沿塌穴轮廓线对坍塌面进行喷射混凝土封闭，喷射混凝土标号不低于C20，厚度不少于10cm；对坍塌面及时进行喷射混凝土封闭，可有效控制塌方范围的继续扩大，尽快使坍塌面稳定，为后续处理提供安全保障；C利用洞碴堆造作业平台：将塌穴范围内用洞碴堆造台阶式作业平台；D堆码砂袋造胎膜：在作业平台上堆码砂袋，使其形成一个比隧道开挖轮廓线大30cm的弧形实体胎膜，在堆码砂袋胎膜时要预留混凝土泵送管和排气管、混凝土高度检测管和缓冲层高度检测管各一根；堆积洞碴造平台，堆码砂袋造胎模，可及时缩小塌穴空间，有利于坍塌面稳定；另外，取材方便，成本低、施工速度快，机人合作可有效提高工作效率降低安全风险；E在胎膜上方泵送灌注混凝土：通过预留混凝土泵送管泵送混凝土，形成混凝土固结圈，混凝土塌落度控制在140～160mm；洞碴平台和砂袋胎膜支撑稳定，安全可靠，可确保混凝土厚度和灌注方量达到要求；F在步骤E形成的混凝土固结圈上增设缓冲层：通过混凝土泵送管在混凝土固结圈上面灌注由粉煤灰与砂按重量比1∶2混合成的拌合料，形成缓冲层，拌和料塌落度控制在140～160mm，缓冲层厚度不小于80cm；缓冲层可有效抵抗高处坍塌巨石对混凝土固结圈的损伤，砂袋胎膜易拆除，便于后续施工；G当混凝土固结圈达到强度后，对塌方段进行开挖：首先挖除上弧导砂袋胎膜，并施做上导初期支护，上弧导砂袋胎膜的开挖循环进尺为50～80cm；然后左右交错开挖中下导并施做中下导初期支护；洞身开挖支护成形后，开挖仰拱并浇筑仰拱混凝土；仰拱施工完毕后，拆除临时套拱，并尽快施做塌方段二次衬砌；按照上述步骤不断循环，实现塌方段的开挖；塌方段洞身严格按台阶法标准进行开挖支护，严格按“短进尺、强支护、快闭合、紧衬砌”的施工原则进行作业，台阶法的具体开挖步骤是本领域普通技术人员所熟知的；H塌方段两头按塌方段施工的初期支护及衬砌标准加强过度，过度段长度不小于5m，以确保塌方段两头施工安全，消除塌方影响。

上述步骤A中，临时套拱以波浪式喷射混凝土覆盖套拱钢架，这样，既可保证临时套拱具备支护能力，也便于以后拆除；