火山灰地质隧道坍塌处理方法与流程

1.本发明涉及隧道工程领域，特别涉及一种火山灰地质隧道坍塌处理方法。

背景技术：

2.隧道坍塌处理的传统方式是施做中管棚或超前小导管或超前双层小导管，但施工周期较长，承担的风险较大，施工效果差强人意，特别是针对火山灰地质的隧道坍塌，受火山灰孔隙较多，遇扰动承载力变化较大，目前没有一种很好的施工方法可以有效的处理隧道坍塌。

技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供了一种火山灰地质隧道坍塌处理方法，有效地解决了火山灰地质隧道的坍塌问题。
4.本发明通过如下方案来实现：一种火山灰地质隧道坍塌处理方法，包括步骤：
5.对坍塌区域的掌子面进行封闭；
6.对坍塌区域的洞顶进行封闭；
7.对坍塌区域附近已施做初期支护的位置重新进行径向注浆加固；
8.注浆加固完毕后，采用管棚方式施作超前支护；
9.按照围岩等级的初期支护形式进行开挖及支护施工，同时布置沉降观测点进行沉降观测；
10.在支护过坍塌区域后，对坍塌区域的洞顶进行回填。
11.本发明通过采取封闭、注浆、超前支护等措施对隧道的坍塌区域进行加固处理，提高了隧道的支护质量，缩短了进行坍塌处理的施工工期，降低了后期返工成本，同时确保了隧道整体承载力满足设计要求，进而保证了铁路运行的整体安全性，适应性、实用性强，经济环保。
12.本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法的进一步改进在于，对坍塌区域的掌子面进行封闭的步骤包括：对坍塌区域的拱顶水平以下采用洞渣、沙袋进行反压，直至整个上台阶掌子面全部封闭，在所述沙袋表面挂设钢筋网片并进行混凝土喷射。
13.本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法的进一步改进在于，在进行混凝土喷射的过程中，若掌子面有水，则在沙袋之间安设引流管，将水集中引排。
14.本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法的进一步改进在于，对坍塌区域的洞顶进行封闭的步骤包括：于隧道顶安设地泵，利用所述地泵泵送混凝土进行洞顶回填，直至洞顶封闭。
15.本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法的进一步改进在于，在对坍塌区域附近已施做初期支护的位置重新进行径向注浆加固时，注浆范围为开挖轮廓线外不小于3m范围。
16.本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法的进一步改进在于，在布置沉降观测点时，在塌方区域增设洞内及洞顶观测点。
17.本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法的进一步改进在于，在对坍塌区域的洞顶进行回填的步骤包括：先采用三七灰土分层回填至低于地面0.5m并进行轻压，再采用粉质黏土继续回填并进行压实，然后进行注浆，最后采用黑土回填至高出地面。
18.本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法的进一步改进在于，在支护过坍塌区域后，开始处理初支侵限，对拱架进行拆换。
19.本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法的进一步改进在于，对拱架进行拆换前，采用超前小导管对初支侵限前后进行超前支护。
20.本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法的进一步改进在于，在连续3～5天沉降观测无变形的情况下，再对拱架进行拆换。
附图说明
21.图1示出了本发明火山灰地质隧道坍塌处理方法流程图。
22.图2示出了本发明沉降观测点布置示意图。
具体实施方式
23.由于目前没有一种很好的施工方法可以有效的处理火山灰地质的隧道坍塌。本发明提供了一种火山灰地质隧道坍塌处理方法，有效地解决了火山灰地质隧道的坍塌问题。
24.下面以具体实施例结合附图对该火山灰地质隧道坍塌处理方法作进一步说明。
25.参阅图1所示，一种火山灰地质隧道坍塌处理方法，包括步骤：
26.步骤s1，对坍塌区域的掌子面进行封闭。
27.采用挖掘机、自卸车、装载机等机械配合人工对坍塌区隧道上台阶掌子面采用洞渣、沙袋进行反压，其中，隧道中线采用装载机进行堆渣施工，隧道初期支护附近人工码放沙袋，沙袋码放整齐、上下压茬不得留有通缝，将沙袋反压直至隧道上台阶拱顶，使整个上台阶掌子面全部封闭。在沙袋表面插入钢筋头进行挂设直径为8mm的钢筋网片，钢筋网片网格间距20cm*20cm，钢筋网片挂设完成后喷射c25混凝土，喷射混凝土厚15cm。在进行混凝土喷射的过程中，若掌子面有水，则在沙袋之间安设引流管，将水集中引排。
28.步骤s2，对坍塌区域的洞顶进行封闭。
29.将隧道混凝土地泵转运至隧道顶施工便道处，为回填进行机械准备。安装地泵混凝土泵管，采用地泵泵送的方式将混凝土泵送至隧道塌陷的空洞内。泵送的混凝土采用c20混凝土，隧道拱顶空腔处回填c20混凝土，控制混凝土回填高度为2.0m，避免引起后期次生问题。泵送混凝土端头采用软管，软管端头距离混凝土浇筑面高差不大于2m，避免混凝土在泵送过程中产生离析。
30.步骤s3，对坍塌区域附近已施做初期支护的位置重新进行径向注浆加固。
31.注浆范围为开挖轮廓线外3m，注桨孔按浆液扩傲半径2m设计，注桨孔按梅花型布置，孔口环向间距约200cm，孔底环向间距约290cm，纵向间距200cm，注桨孔采用风钻开孔，孔径52mm，孔口管采用φ50mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长1m,孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施，注浆采用水泥桨，注桨压力按1～1.5mpa，注压力结束标准：
32.(1)单孔结束标准：注浆压力逐步升高至设计终压，则继续注浆10min以上，进浆量小于初始进浆量的1/4，检查孔涌水量小于0.2l/min；
33.(2)全段注浆结束标准：所有注浆孔均符合单孔结束条件，注浆后隧道预测涌水量小于1m3/dxm。
34.步骤s4，注浆加固完毕后，采用管棚方式施作超前支护。
35.注浆完毕待注浆强度符合要求后，施工隧道洞内管棚，管棚按照大管棚施作，长度25米。(1)钢管规格：热轧无缝钢管及大管棚25m为一环，用每节长4m～6m的热轧无缝钢管(φ108mm，壁厚6mm)以丝扣连接面成，同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50％，施作范围为拱部140。(2)管距：环向间距40cm。(3)倾角：外插角1
°
～3
°
，具体可根据实际情况作调整，但应保证预加固效果。(4)钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距200mm～300mm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段200cm。编号为双号的钢管不开孔。(5)注浆材料：水泥浆，水泥浆液水灰比为1:1(重量比)，注浆压力为0.5～2.0mpa。较佳地，注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。注浆结束后用m10水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
36.步骤s5，按照围岩等级的初期支护形式进行开挖及支护施工，每循环进尺0.6m。同时，按照设计要求，在横向上，每5m布置沉降观测点，同时在塔防区域增设洞内及洞顶观测点，按照2次/d的频次进行沉降观测。，每处沉降观测点按照三台阶发进行布设，具体如图2所示，每处沉降观测点的同一断面上包括位于隧道中心线m上的洞顶下沉观测点3、以隧道中心线m为轴对称地设于两侧的周边收敛观测点1、2、4、5，且观测点2、4的标高分别高于观测点1、5的标高，进而形成三台阶形态。上述仅为观测点布设的一较佳方式，具体可以根据实际需求进行调整。
37.步骤s6，在支护度过坍塌区域后，对坍塌区域的洞顶进行回填。
38.先采用三七灰土分层回填至低于地面0.5m并进行轻压，再采用粉质黏土继续回填并进行压实，然后进行注浆，最后采用黑土回填至高出地面。
39.首先，对空腔位置采用三七灰土分层进行回填，每层松铺厚度为80～100cm，利用轻型机械轻压压实，使压实度控制在85％左右，回填至至低于地面0.5m。再采用粉质黏土继续回填顶部0.5m处，并进行压实。
40.然后，采用直径为42mm、壁厚为3.5mm、长度为5m的热轧无缝钢管，若上述规格的热轧无缝钢管时，采用直径为50mm、壁厚为5.0mm、长度为5m的热轧无缝钢管或其他符合要求的注浆管进行注浆。注浆管平面布置间距为1.0m*1.0m，呈正方形布置。注浆管布置区域四周均需要超出回填区域不小于2根注浆管。注浆材料采用普通袋装硅酸盐水泥的水泥浆，注浆管顶部1.8m不设注浆孔，下部其余钢管钻直径8mm的注浆孔，注浆孔间距为40cm，注浆孔呈梅花形布置。注浆下管前用透明胶带封孔，注浆管底部封死。注浆压力为0.5mpa～1.0mpa，水灰比为1：1。用搅拌机搅拌水泥浆，先倒入水，然后边搅拌边加入水泥，待水泥浆搅拌均匀后，注浆设备与管内注浆管连接注浆，水泥浆液由稀到浓，当注浆压力达到0.8mpa～1.0mpa时稳压30s时，可停止注浆。
41.最后，采用地表清表的黑土回填30cm，确保回填位置高出原地面，防止积水。较佳地，在黑土回填的同时恢复绿植物，优选采用与周围环境一致的绿植物进行绿化。
42.步骤s7，由于塌方后施作大管棚，无法施作工作室，导致部分初支侵限。在初期支护度过塌方区域后，开始处理初支侵限，对拱架进行拆换。
43.为保证拆换钢架时施工安全，拆换钢架前采用长度为3.5m、直径为42mm的超前小
导管对初支侵限前后各3m进行超前支护，超前小导管按纵向间距1.2m为一环，环向间距为0.4m，超前小导管施作角度为15
°
～20
°
，应保证超前小导管均匀布置。第一环超前小导管在拆换钢架前施作，此后，每拆换两榀钢架施作一环超前小导管。其中，施作超前小导管应与新支立的钢拱架焊接稳固，且从钢拱架腹部预留孔穿过。
44.在连续3～5天沉降观测无变形的情况下，从隧道暗洞向洞口方向沿原有两榀钢架间开槽，重新安装a单元。然后再拆除后方已经变形的a单元，并立即进行喷护。为防止a单元拱脚下沉，增加锁脚钢管加强。拆换钢架采用逐榀拆换的方式。在重新安装a单元后，挂设钢筋网片，喷射砼，施作系统锚杆及锁脚锚杆，施工时按设计长度及设计间距进行施工(隧道支护设计钢架为全环hw175型钢钢架，间距为0.6m，并挂直径为6mm的钢筋网片，网格间距为20cm
×
20cm；边墙设直径为22mm的砂浆锚杆，长度为4m/根，环向纵向间距均为1.2m。
45.初支凿除施工以人工配合机械施工，严禁采用爆破作业；从暗洞向洞口方向逐榀先立后拆；严禁围岩长时间暴露，凿除初支完成后应初喷混凝土，然后再支立钢拱架，挂网喷射混凝土，切槽的槽壁应初喷射混凝土5cm～8cm，防止围岩暴露而产生滑塌。
46.每榀钢拱架于每侧拱脚处打设锁脚锚管。锁脚钢管应严格按设计要求施工，保证锁脚钢管施作角度，并采用“u”型卡焊接牢固。
47.对洞口向内拆换拱架后应在上台阶加设临时仰拱，该临时仰拱采用i18型钢加工制作，临时仰拱支撑安装后，及时喷射0.2m厚的c25砼进行封闭。施工时，重新安装的钢架与临时仰拱同步进行。
48.本发明通过采取封闭、注浆、超前支护等措施对隧道的坍塌区域进行加固处理，提高了隧道的支护质量，缩短了进行坍塌处理的施工工期，降低了后期返工成本，同时确保了隧道整体承载力满足设计要求，进而保证了铁路运行的整体安全性，适应性、实用性强，经济环保。
49.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，包括步骤：对坍塌区域的掌子面进行封闭；对坍塌区域的洞顶进行封闭；对坍塌区域附近已施做初期支护的位置重新进行径向注浆加固；注浆加固完毕后，采用管棚方式施作超前支护；按照围岩等级的初期支护形式进行开挖及支护施工，同时布置沉降观测点进行沉降观测；在支护度过坍塌区域后，对坍塌区域的洞顶进行回填。2.如权利要求1所述的火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，对坍塌区域的掌子面进行封闭的步骤包括：对坍塌区域的拱顶水平以下采用洞渣、沙袋进行反压，直至整个上台阶掌子面全部封闭，在所述沙袋表面挂设钢筋网片并进行混凝土喷射。3.如权利要求2所述的火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，在进行混凝土喷射的过程中，若掌子面有水，则在沙袋之间安设引流管，将水集中引排。4.如权利要求1所述的火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，对坍塌区域的洞顶进行封闭的步骤包括：于隧道顶安设地泵，利用所述地泵泵送混凝土进行洞顶回填，直至洞顶封闭。5.如权利要求1所述的火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，在对坍塌区域附近已施做初期支护的位置重新进行径向注浆加固时，注浆范围为开挖轮廓线外不小于3m范围。6.如权利要求1所述的火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，在布置沉降观测点时，在塌方区域增设洞内及洞顶观测点。7.如权利要求1所述的火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，在对坍塌区域的洞顶进行回填的步骤包括：先采用三七灰土分层回填至低于地面0.5m并进行轻压，再采用粉质黏土继续回填并进行压实，然后进行注浆，最后采用黑土回填至高出地面。8.如权利要求1所述的火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，在支护过坍塌区域后，开始处理初支侵限，对拱架进行拆换。9.如权利要求8所述的火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，对拱架进行拆换前，采用超前小导管对初支侵限前后进行超前支护。10.如权利要求8所述的火山灰地质隧道坍塌处理方法，其特征在于，在连续3～5天沉降观测无变形的情况下，再对拱架进行拆换。

技术总结

本发明涉及一种火山灰地质隧道坍塌处理方法，包括步骤：对坍塌区域的掌子面进行封闭；对坍塌区域的洞顶进行封闭；对坍塌区域附近已施做初期支护的位置重新进行径向注浆加固；注浆加固完毕后，采用管棚方式施作超前支护；按照围岩等级的初期支护形式进行开挖及支护施工，同时布置沉降观测点进行沉降观测；在支护过坍塌区域后，对坍塌区域的洞顶进行回填。本发明提高了隧道的支护质量，缩短了进行坍塌处理的施工工期，降低了后期返工成本，适应性、实用性强，经济环保。经济环保。经济环保。