一种先填后挖法处理隧道塌方的方法

摘要

先填后挖法处理隧道塌方的方法涉及建筑工程领域。主要是为解决目前隧道塌方施工造价高、安全风险大的问题而发明的。对未塌方段进行加固处理；利用洞渣回采封堵掌子面，至拱顶部位，使塌腔内后期塌落石渣散落在拱顶以上部位，封堵掌子面时预留回填孔和回浆孔，回浆孔采用φ48mm钢管，一端管头伸入塌腔内一定高度，一端管头露在回填体外面；塌方段封闭后采用C25泵送混凝土对拱顶以上部位回填，回填厚度2.5m，使拱顶以上部位形成混凝土保护层；另外为确保泵送混凝土的整体稳定，掌子面回填封闭后，在隧道两侧起拱线至拱腰部位增设注浆小导管；回填、注浆完成后再分部进行封堵段开挖、支护。优点是降低安全风险，施工造价低。

说明书

技术领域：

本发明涉及建筑工程领域，具体是涉及一种封堵掌子面、泵送混凝土先填后挖法处理隧道塌方的方法。

背景技术：

隧道塌方处理引发的安全事故是隧道施工过程中最大的安全隐患之一，为确保工程安全，一般采用明挖法处理隧道塌方进行施工，如场地条件简单，可选择工程造价最节省的放坡开挖法进行施工；但是在场地条件受限时，则需根据隧道工程的埋深选择地下连续墙、钻孔灌注桩等垂直围护，加上内支撑结构型式施工，该施工方案工程造价高、工期也难以保证。

目前处理隧道塌方的具体方案是：对未塌方段进行加固处理；等塌方段围岩稳定后，对边墙欠挖位置进行适当扩挖；塌体表面挂单层钢筋网，喷射混凝土，布设随机砂浆锚杆，并在塌体表面设置排水孔；塌方段架设工字钢拱架，并在工字钢上挂设双层钢筋网，喷射混凝土形成护拱，在护拱上预留排水孔和回填孔；待喷射混凝土强度达到70%后，分次往塌腔内部回填C25泵送混凝土，回填厚度拱顶以上60cm；及时施做二衬。该方案的不足之处在于第一次坍塌后，塌腔面每日要发生数次大小不等的坍塌（掉块），施工人员要到塌腔下部去施工才能完成，安全风险过大，且施工过程不可控因素多。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种工程造价低，施工周期短，施工人员无需在塌腔下部施工的先填后挖法处理隧道塌方的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：对未塌方段进行加固处理；利用洞渣回采封堵掌子面，至拱顶部位，使塌腔内后期塌落石渣散落在拱顶以上部位，封堵掌子面时预留回填孔和回浆孔，回浆孔采用φ48mm钢管，长度根据现场需要截取，一端管头伸入塌腔内一定高度，一端管头露在回填体外面；塌方段封闭后采用C25泵送混凝土对拱顶以上部位回填，回填厚度2.5m，使拱顶以上部位形成混凝土保护层；另外为确保泵送混凝土的整体稳定，掌子面回填封闭后，在隧道两侧起拱线至拱腰部位增设1环6m注浆小导管，导管外插角10°，主要用于固结起拱线至拱腰部位的局部松散渣体；回填、注浆完成后再分部进行封堵段开挖、支护。

首先是对未坍塌洞段进行加强支护，以防止塌方的扩大，增加临时工字钢拱架，并加强测量监控。塌腔也采用洞渣回采封堵掌子面，掌子面封堵完成后，采用泵送混凝土进行拱顶回填，使塌腔顶部形成稳定的承载拱，以确保后续施工安全。

在进行掌子面封堵封口时，要预留若干个回浆孔，如果回填混凝土厚度达到预定厚度时，回浆管就会有浆液流出，这样施工人员就能准确判断拱顶以上回填混凝土的厚度是否达到预定厚度。塌腔回填混凝土厚度设计为250cm，回浆孔采用φ48mm钢管制作，钢管一端布设在塌腔拱顶以上250cm高度，另一端外露的封堵口外面，钢管长度可根据现场需要选用，钢管一定要固定牢固，最好与已完成支护段拱架进行多点焊接，另外回浆孔的布设数量为4根，因为塌腔的掉块可能造成回浆管损坏或混凝土浇筑过程中回浆管受挤压可能造成回浆管移动、变形。在塌方段开挖、支护完成后，通过钻孔探测回填混凝土厚度，各个部位的厚度均大于250cm，洞渣回采封堵掌子面后，塌腔两侧拱腰位置均为石渣堆积体。为确保泵送混凝土的整体稳定，在隧道两侧起拱线至拱腰部位增设1环6m注浆小导管，导管外插角10°，主要用于固结起拱线至拱腰部位的局部石渣堆积体，使之形成稳定的持力层，保护回填混凝土。采用了台阶开挖法+预留核心土法进行塌方段的开挖施工。塌方段架设工字钢拱架，工字钢之间采用Φ22mm连接筋内缘、外缘交错布置连接，并在工字钢上挂φ6.5mm25cm×25cm钢筋网，喷射20cmC25混凝土形成护拱，排水采用φ36mm，L=300m随机排水孔。塌方段开挖、支护施工完成后，要及时进行二衬混凝土施工，该塌方段二衬设计为模筑C25钢筋混凝土35cm。

本发明的优点是：能最大限度避免施工人员直接在塌腔下方施工的安全风险，掌子面回填和拱顶加固的操作人员都是在相对安全的区域完成施工，该施工方法对于不稳定（第一次塌方后经常发生小塌方或掉块）且长度较短的隧道塌方最为适用，能最大限度保障施工人员安全，体现以人为本、和谐发展的理念。施工过程中的洞渣回填、吹沙、导管注浆、泵送混凝土都是比较成熟的施工工艺，对施工进度、投资控制也非常有利。另外本方法施工工期短，造价低。

具体实施方式：

对未塌方段进行加固处理；利用洞渣回采封堵掌子面，至拱顶部位，使塌腔内后期塌落石渣散落在拱顶以上部位，封堵掌子面时预留回填孔和回浆孔，回浆孔采用φ48mm钢管，长度根据现场需要截取，一端管头伸入塌腔内一定高度，一端管头露在回填体外面；塌方段封闭后采用C25泵送混凝土对拱顶以上部位回填，回填厚度2.5m，使拱顶以上部位形成混凝土保护层；另外为确保泵送混凝土的整体稳定，掌子面回填封闭后，在隧道两侧起拱线至拱腰部位增设1环6m注浆小导管，导管外插角10°，主要用于固结起拱线至拱腰部位的局部松散渣体；回填、注浆完成后再分部进行封堵段开挖、支护。

首先是对未坍塌洞段进行加强支护，以防止塌方的扩大，增加临时工字钢拱架，并加强测量监控。塌腔也采用洞渣回采封堵掌子面，掌子面封堵完成后，采用泵送混凝土进行拱顶回填，使塌腔顶部形成稳定的承载拱，以确保后续施工安全。

在进行掌子面封堵封口时，要预留若干个回浆孔，如果回填混凝土厚度达到预定厚度时，回浆管就会有浆液流出，这样施工人员就能准确判断拱顶以上回填混凝土的厚度是否达到预定厚度。塌腔回填混凝土厚度设计为250cm，回浆孔采用φ48mm钢管制作，钢管一端布设在塌腔拱顶以上250cm高度，另一端外露的封堵口外面，钢管长度可根据现场需要选用，钢管一定要固定牢固，最好与已完成支护段拱架进行多点焊接，另外回浆孔的布设数量为4根，因为塌腔的掉块可能造成回浆管损坏或混凝土浇筑过程中回浆管受挤压可能造成回浆管移动、变形。在塌方段开挖、支护完成后，通过钻孔探测回填混凝土厚度，各个部位的厚度均大于250cm，洞渣回采封堵掌子面后，塌腔两侧拱腰位置均为石渣堆积体。为确保泵送混凝土的整体稳定，在隧道两侧起拱线至拱腰部位增设1环6m注浆小导管，导管外插角10°，主要用于固结起拱线至拱腰部位的局部石渣堆积体，使之形成稳定的持力层，保护回填混凝土。采用了台阶开挖法+预留核心土法进行塌方段的开挖施工。塌方段架设工字钢拱架，工字钢之间采用Φ22mm连接筋内缘、外缘交错布置连接，并在工字钢上挂φ6.5mm25cm×25cm钢筋网，喷射20cmC25混凝土形成护拱，排水采用φ36mm，L=300m随机排水孔。塌方段开挖、支护施工完成后，要及时进行二衬混凝土施工，该塌方段二衬设计为模筑C25钢筋混凝土35cm。