铁路坡隧道塌方处置方案

湖南省湘西自治州龙永公路第四合同段（K23+300～K25+300）
铁路坡隧道K23+860~K23+880
塌方处治方案
编制：罗江勇
审核：李凡祥
四川川交路桥有限责任公司
龙永公路第四合同段项目经理部
2011年元月
方案目录
封面。

01 目录。

02 工程简介。

03 方案论证。

05 施工方案。

07 估算工程量及报价。

09 纵断面图。

10 相关结构尺寸图。

13 塌腔断面尺寸图。

18 影像资料。

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●工程概述
1）工程简介
本合同段属于龙山茨岩塘至永顺改建工程。

本合同段起于龙山县红岩溪镇铁路坡（K23+300），接本项目第3合同段终点，路线以隧道横穿铁路坡，终点止于龙山县农车镇新寨村（K25+300），全长2Km。

公路等级按二级公路设计,设计车速为40Km/h,路线采用双向双车道设计，路面宽度为2×3.5m，路基宽度为8.5m，荷载等级为公路-Ⅱ级，平曲线最小半径60，最大纵坡7%。

本合同段铁路坡隧道为重点控制工程。

主要工程数量：路基挖土方1.5415万m3，挖石方2.9963万m3；填土方1.3259万m3；填石方113710万m3；防护、排水0.8147万m3；隧道全长1115m，Ⅲ围岩6.42万m3，Ⅳ围岩1.2485万m3，Ⅴ围岩8642m3；涵洞55.2m/3道。

2）地质、地貌
本线路地形条件复杂，全线均为重丘地貌，地面高程为340～900余米，地势起伏大，线路穿越多重山脉，既有X004和G209采用盘山绕线方式翻越山岭。

区内地质条件一般较简单，多为二元结构，基岩出露良好，受褶皱、断裂等地质结构影响，岩石较破碎程度不一，风化较严重，山体缓坡地带多堆积有岩堆等松散堆积层，影响道路的路基边坡稳定。

区内主要地质构造有九龙山至农车断裂、铁路坡断裂，以及农车至铁路坡向斜、茨岩塘背斜等。

路线所经地域的地震动峰值加速度值小于0.05g，设计地震特征周期为O.35s(相当于地震基本烈
度小于Ⅵ度区)。

3）气候、水文
本区属中亚热带山区季风湿润气候区，四季分明，雨量充沛。

年均降水量1300～1500毫米。

线路所经区域为猛洞河西岸的山区，区内无大型河流，以山区小河流为主。

地表水系主要由小河和山间沟、渠形成，干旱季节严重缺水，雨季时河、溪水陡涨陡消，水流冲刷强烈，水位随季节变化大，枯水期一般为8月至翌年3月，枯水期为本线路良好的施工时期。

●方案论证
洞内状况
现掌子面桩号为K23+868.5，原本掘进至K23+873，设计本段地质条件为III级，地质报告叙述同样为III级。

2010-12-29日当我单位由K23+873断面向小里程进行开挖作业时，K23+880~K23+875拱顶部位发生掉块，并发生塑象形变，项目部立即报告业主、监理单位后，召开会议决定按照III级浅埋进行施工：此时的参数是H=9cm格栅拱架，纵向间距为1.2m；12月30日，我部已12.29会议精神进行支护，但是再次发生坍塌，砸毁已成型格栅拱架3榀，我部立即通知业主、监理、监控量测单位进行现场踏勘并要求加强支护，最后会议决定采用I18工字钢，纵距1m进行支护，依据会议精神我部即刻采用I18工字钢替换已砸毁部位格栅拱架；时值2011-1-1日起~2011-1-5日下大雪、
冰冻，施工现场无法进行作业，原因有砂石料根本不能运输进场，施工用水无法保障。

鉴于本段地质的特殊性，本着尽早封闭腔体，顶进作业至掌子面的工作思路，利用洞内未结冰的侵水进行喷浆拌料，支护作业时，均有经验丰富的开挖班负责人林生配合值班人员进行安全指挥，及时发现围岩变化情况，疏散作业人员。

截止5日下午，才能从洞内调用侵水，5号立架一榀，6日同样立架一榀，在立架喷砼前，均对塌腔体进行素喷，7日下午正准备立架时，拱顶再次发生坍塌。

K23+880 K23+875 K23+873 k23+ 868.5 截止2011-1-07拱顶发生两次大规模塌方，掌子面由K23+873塌落至断面K23+868.5桩号，第二次塌方后，我方立即停止掌子面施工，截止2011-1-11日，拱顶、断面部位多次塌方，规模多样。

根据以往施工经验及同类地质地段支护条件，确定本段地质围岩不能形成自稳，在没有强性支撑的情况下，作业人员，根本不能进行施工！
现K23+880~K23+868.5拱后塌腔700m3多,依据现目前支护条件，根本无法满足安全施工生产要件，质量保障要素。

从隧道施工安全预支护系列来讲主要存在小导管及大管棚作业两种操作思路。

结合现场实际塌腔条件，最大腔体进深达到9m，小
导管作业不可行，故采用大管棚作业。

●施工方案简介
施工方案宜采用确实可行的方法进行操作，前提是消除安全隐患，减少质量隐患，提高生产效率为前提。

作业流程为：
回填断面、封闭掌子面→泵送C20砼回填塌腔→套拱（导向墙）作业→管棚钻进作业→管棚注浆→检查周边断面变形情况、及时修正→确认管棚作业成功→断面左幅小于1.0m进尺挖方→初期支护→断面右幅小于1.0m进行挖方→闭合平洞初期支护→上部闭合10m对左幅仰拱进行开挖布设仰拱工字钢→右幅仰拱开挖施作工字钢（闭合成环）→右幅仰拱钢筋砼浇筑→右幅C15片石回填→左幅C25钢筋砼浇筑→左幅15片石回填→下10m 循环→二衬钢筋绑扎→紧跟二衬浇筑作业
施工重点及难点
一、洞内断面回填（断面封闭），现只能采用从路基部分借方进行回填，回填工程量较大，需要周期10天左右；本项工作重要思想是顶住拱脚、边墙，抑制边墙部位发生形变，再则即为腔体回填注浆提供相关模型，保障砼质量及回填数量；
二、腔体回填：截止2011-1-10腔体容积已逾700m3,注浆的规模及质量直接关系后续大管棚的安全作业、功效及相关工序的连续性；腔体回填工作，直接用输送泵泵送至塌腔内；挖机配合吊装泵管及软管，禁止人员进入；
三、管棚作业：首先潜空钻布设于安全洞室地段，利用专线进行照明、施工，相关作业支架须稳固；
四、洞室回填料的挖除与型钢拱架的架设是应力构件发生受力变化的重要环节，在挖除时必须进行短进尺（小于1.5m），边墙及上部先进行挖除，以利于工字钢的架立及相关初期支护的作业，待支护完毕后，方可进行挖除核心土，由此进行循环。

五、超前小导管的布设，作为塌方地段大管棚的开挖必要补充，特别是掘进至垮塌断面下方，管棚由于上抬加大，开挖后，围岩临空面扩大，围岩应力瞬间释放，极易产生垮塌，在搭接长度不小于2m情况下，稳步推进断面掘进，确保作业人员安全及洞室稳定性；
六、仰拱部位开挖及支护，在塌方地段均受地质构造影响，底板的受力状态不佳，故设置仰拱，与上部初支、二衬闭合成环形受力结构断面；开挖过程中进行长度为5m左半幅仰拱工字钢作业，待过12小时后，对右半幅进行作业，并进行改道，在右幅仰拱、C25仰拱钢筋砼、C15填充作业完成后，改道进行左半幅仰拱C25仰拱钢筋砼、填充作业，采用松动爆破方式，用挖机辅助修整底板，减少由爆破作业产生的地质扰动，由此循环。

七、断面开挖，采用台阶与导洞结合方式，减少单位爆破除渣量，减少单次火工品用量对围岩的冲击荷载，每循环 1.5m；且立即对开挖
1.5m进行初期支护。

八、围岩监控，对已支护部位进行布点监控，及时发现洞室变化、地平变化，发现隐患及时撤出人员、设备，并进行进一步分析、论证。

时间、事件概要
一、2010-12-16：断面积水，停工开挖，要求地质超前预报；
二、2010-12-19~
2010-12-21：地质超前预报探测及收报告，告知前方近距离稳定，按设计III级判定；
三、2010-12-29：拱顶掉块，会议确定按III级浅埋作业，并即刻传达图纸；
四、2010-12-30：继续垮塌，并砸毁已支护的格栅拱架，随后按I18工字钢间距1m进行支护；
五、2011-01-01~
2011-01-07：大雪导致材料不能进场，施工生活用水中断，断面已素喷，但已支护段距掌子面仍有2.5m；
六、2011-01-07：下午作业，发生掉块；
七、2011-01-08~
2011-01-10：塌腔体及掌子面继续坍塌、掉块，又砸毁工字钢4榀，无法进行作业。

●结束语
我单位根据以往类似施工经验，本方案工程量与实际发生工程量有出入，在实际发生工程量同时，须请业主、监理单位进行确认。

本方案仅对K23+860~K23+860塌方地段进行处治，在塌方地段两侧均须作进一步支护过渡处理，本方案不以论述。

在此同时，本着安全为主，质量可靠的作业思路，望对本方案进行审核、认定。

不足之处万望提出宝贵意见！
四川川交路桥有限公司
龙永公路第四合同项目经理部
2011-01-12。