1、龍門山坳隧道左線ZK119+505515坍方段初期支護侵入襯砌斷面處理方案中鐵二十局集團第四工程有限公司廣河高速公路惠州段第九合同段項目經(jīng)理部二一年一月二十日龍門山坳隧道左線ZK119+505515坍方段初期支護侵入襯砌斷面處理方案目 錄1、基本情況12、侵限原因分析13、處理方案13.1調(diào)整縱坡23.2拆除侵限段已形成的支護結構重做初期支護23.3調(diào)整隧道二次襯砌拱部內(nèi)輪廓線34、方案結構設計及計算34.1結構設計34.2結構檢算44.2.1查取計算基礎數(shù)據(jù)44.2.2原設計襯砌結構強度計算44.2.3優(yōu)化后襯砌結構強度計算45、施工控制要點65.1坍方段通過后續(xù)工作65.2注漿固結坍體65

2、.3架設嵌入型鋼鋼架65.4形成防排水系統(tǒng)65.5 敷設鋼筋網(wǎng)，澆筑混凝土75.6二襯澆筑完成后檢查7i龍門山坳隧道左線ZK119+505515坍方段初期支護侵入襯砌斷面處理方案龍門山坳隧道左線ZK119+505515坍方段初期支護侵入襯砌斷面處理方案1、基本情況龍門山坳隧道左線ZK119+505515段，曾因圍巖突變且富含地下水，于2009年12月3日上午8時許發(fā)生拱頂坍塌，坍方量約500m³，坍落高度逾10m，坍體以均為大塊石碎石堆積，處理是十分棘手，經(jīng)過多上研究、論證坍方處理方案，最終確定擬采用10840cmL=25m大管棚作超前支護，加強初期支護，以I22b50cm工字鋼拱架

3、為主，輔以網(wǎng)噴混凝土作初期支護結構通過坍方段。此方案已報呈監(jiān)理單位并獲認可。由于前期注漿固結坍體難度較大，待通過此段形成封閉初期支護結構，止?jié){墻形成后，采用42L=4.5m鋼花管穿過初期支護結構實施注漿固結坍體，使拱頂以上形成4.05.0m厚水泥漿固結坍渣混合拱形結構，聯(lián)合初期支護一起承擔外圍荷載和次生坍落沖擊荷載，直至后續(xù)坍落因松實密度差充填滿坍洞。2、侵限原因分析按照上述處理方案通過坍方段后，由于拱頂以上全部為坍體堆積，無任何自穩(wěn)能力，全部為自由荷載，對支護接頭形成巨大壓力，致使此段拱頂下沉量較大，再加上大管棚為自原支護結構內(nèi)沿向外形成外插角度，挑起高度后形成支護空間，大管棚尾端不可避免有

4、一定長度范圍侵限，以上兩種原因造成初期支護結構嚴重侵限，二襯拱墻混凝土厚度嚴重不足。3、處理方案在探討處理該段時，形成調(diào)整縱坡、調(diào)整隧道二次襯砌拱部內(nèi)輪廓線、拆除已形成的支護結構重做初期支護三個初步構想，并綜合施工安全、工程造價、總工期影響等方面因素，進行詳細比對、評估。3.1調(diào)整縱坡通過實測此段初期支護斷面，發(fā)現(xiàn)侵限部位集中在隧道拱部，而邊墻部分均能達到設計厚度，故可嘗試調(diào)整此段隧道絕對標高已達到滿足襯砌厚度的目的。此段處于直線上坡段，坡率為+2.189%，調(diào)整隧道絕對標高就必須調(diào)整前后相鄰的豎曲線布設，而已完成二次襯砌距此段僅剩下50m距離，已不能滿足調(diào)整條件；若強降低此段隧道絕對標高，將

5、對隧道投入運營后行車安全造成不利影響，故舍棄此方案。3.2拆除侵限段已形成的支護結構重做初期支護若拆除此段已經(jīng)形成的初期支護結構，重建初支結構，可以完成保證二次襯砌厚度，但從其他方面考慮存在以下不足之處：1、施工安全方面的風險由于此段因坍方，山體已擾動，自穩(wěn)能力非常弱，若再分段拆除已經(jīng)形成的支護結構，將破壞已經(jīng)平衡是受力體系，再次發(fā)生坍方的可能性極大，需要承擔非常大的安全風險。2、處理成本成倍增加拆除重建，已經(jīng)投入的材料（包括工字鋼鋼架）均不能重復利用，再加上拆除工作發(fā)生人工、機械費用，處理成本將是直接提高一倍以上。3、工期影響拆除重建，人工、機械、材料投入勢必增加，對隧道正常施工也將產(chǎn)生一定

6、影響，若在拆除時再發(fā)生次生災害，引起坍方，對總體工期的影響將不可估量。3.3調(diào)整隧道二次襯砌拱部內(nèi)輪廓線通過仔細研究土建圖紙和預埋預留圖紙發(fā)現(xiàn)，隧道襯砌內(nèi)輪廓與隧道建筑限界間有非常寬裕的富余量，此段里程范圍內(nèi)無通風設備等機電設備。適當調(diào)低隧道二次襯砌拱部內(nèi)輪廓線，有效利用隧道襯砌內(nèi)輪廓與隧道建筑限界間有非常寬裕的富余量。此方案有以下幾個優(yōu)點：1、處理過程安全無需拆除現(xiàn)有初期支護結構，所有施工均在初期支護的保護下進行施工，過程安全可靠。2、處理成本低無需增加大量額外工程量，僅在襯砌施工過程中作加強處理，處理成本低。3、能有效保證總體工期額外工作量少，對隧道正常施工的影響很小，能有效保證總體工期。

7、綜合考慮各種因素及現(xiàn)場實際，建議采用第三方案，即調(diào)整隧道二次襯砌拱部內(nèi)輪廓線。4、方案結構設計及計算4.1結構設計坍方段初期支護因處理方案客觀因素和較大下沉變形而侵占二襯凈空，致使襯砌厚度不夠，擬采用嵌入型鋼拱架（縱向間距50cm），另設螺紋鋼筋22作主筋，設16縱向筋，澆筑C30混凝土，形成二次襯砌結構。4.2結構計算4.2.1查取計算基礎數(shù)據(jù)查公路隧道設計規(guī)范JTFD702004。表5.2.3混凝土強度設計值（24頁） 軸心抗壓：fcd:C25=12.5Mpa，C30=15Mpa,C40=20Mpa.彎曲抗壓：fcmd:C25=13.5Mpa，C30=16.5Mpa,C40=21.5Mpa

8、.表5.2.11鋼筋的抗壓強度設計值（24頁）HPB235主要荷載+附加荷載=188Mpa.HRB335主要荷載+附加荷載=268Mpa表C.0.1工字鋼截面特性參數(shù)表：（78頁）22b：高220mm.寬112mm.截面積：46.528cm2.理論質(zhì)量36.524Kg/m25b：高250mm.寬116mm.截面積：53.541cm2.理論質(zhì)量42.030Kg/m螺紋鋼12面積：1.131cm2.22面積：3.801cm2.25面積：4.909cm2.4.2.2原設計襯砌結構強度計算隧道二次襯砌：IV級圍巖：砼強度等級C25，厚度50cm，主筋22，單層每米4根：雙層計8根25cm。以抗壓強度為

9、控制：fcd:C25=12.5Mpa，HRB335=268Mpa.Q=50cm×100cm×125Kg/cm2+3.801cm2/根×8根×2680Kg/cm2=625000Kg+81493.44Kg=706493.44Kg4.2.3優(yōu)化后襯砌結構強度計算1、采用嵌設I22b型鋼間距=50cm，主筋22，單層4根：C30砼其容許承載力：S1=2×46.528cm2×2680Kg/cm2+3.801cm2/根×4根×2680Kg/cm2=249390.08Kg+40746.72Kg=290136.8Kg計算I22b型

10、鋼后所需二襯砼厚度：b1=(q1-S1)/(100cm×150Kg/cm2)=(706493.44Kg-290136.8Kg)/15000Kg/cm=(416356.64Kg)/15000Kg/cm=27.8cm2、如采用嵌設I25b型鋼間距=50cm，主筋22，單層4根：C30砼其容許承載力：S2=2×53.541cm2×2680Kg/cm2+3.801cm2/根×4根×2680Kg/cm2=286979.76kg+40746.72Kg=327726.48Kg設I25b型鋼后所需二襯砼厚度：b2=(q-S2)/(100cm×150K

11、g/cm2)=(706493.44Kg-327726.48Kg)/15000Kg/cm=(378767.04Kg)/15000Kg/cm=25.3cm通過以上計算分析，嵌設型鋼方案是可行的，建議嵌設I22b型工字鋼拱架，間距50cm；單層鋼筋，22主筋，間距25cm，每米4根； C30混凝土厚度30cm。采用何種組合形式，需通過各方協(xié)商研究后確定。5、施工控制要點5.1坍方段通過后續(xù)工作待坍方段后部5m初期支護成環(huán)且仰拱及填充混凝土完成后，現(xiàn)坍方掌子面以弧形-臺階向前繼續(xù)掘進，而臺階配合緊跟施工，嚴格控制開挖斷面，型鋼架設、超前導管、鎖腳錨桿、噴砼密貼圍巖，工藝必須到位，標準必須嚴控，控制手段

12、強硬。二、三臺階施工緊跟施作，隧底仰拱按“兩米一成環(huán)，六米一回頭”穩(wěn)妥施作隧底初支、仰拱砼及填充砼。盡快使初支結構封閉成環(huán)，抑制坍方段變形使坍方段穩(wěn)定，安全順利全斷面通過坍方段。5.2注漿固結坍體待隧底初支、仰拱砼及填充砼通過坍方段后，利用半斷面開挖臺架：采用42L=4.5m鋼花管穿過初期支護結構實施注漿固結坍體，使拱頂以上形成4.05.0m厚水泥漿固結坍渣混合拱形結構，聯(lián)合初期支護一起承擔外圍荷載和次生坍落沖擊荷載，直至后續(xù)坍落因松實密度差充填滿坍洞。5.3架設嵌入型鋼鋼架利用半斷面開挖臺架，對坍方段初支面按布設型鋼鋼架位置準確放線，逐榀進行修鑿，從兩側拱腳處全環(huán)嵌入型鋼拱架，打設22短錨桿定位，與初支面的縫隙用高強砂漿填塞緊密。5.4形成防排水系統(tǒng)結構主筋敷設前，拱墻背后全環(huán)設置10排水盲管（或手工捻織10稻草繩），下端與縱向排水管連接，設置間距1.5m。設置時要選擇有滲水濕漬處，確保滲、滴水能沿盲管匯入縱向排水管，再通過下端50橫向排水管排入水溝。盲管可用射釘定位，綁扎固定，防止?jié)仓炷習r脫落移位。坍方處兩端頭防水板應進行高度密封處理，接茬處封閉嚴密達到滴水不漏。5.5 敷設鋼筋網(wǎng)，澆筑混凝土敷設22結構主筋、縱向筋形成鋼筋網(wǎng)，點焊連接并與嵌入的型鋼鋼架焊接成整體。澆筑C30細石混凝土，混凝土和易性和坍落度適當提高，保證混凝土的流動性，