八级地震中心区在建瓦斯隧道灾后重建施工技术.doc

・隧道/地下工程・ 收稿日期20090527 八级地震中心区在建瓦斯隧道 灾后重建施工技术 伍顺成1 卫永毅1 马红叶2 房 军 2 1. 中铁二十一局集团有限公司 兰州 730000; 2. 中铁二十一局集团第三工程有限公司 陕西咸阳 712000 摘 要 龙溪隧道地震后受损严重, 出现了洞口埋深较浅处发生串珠式塌方; 原二衬段落发生拱顶素砼大面积塌落; 原二衬砼局部有掉块或剥落现象, 有环向或纵向裂缝相连或贯穿整板二衬; , 但整体受力结构尚未破坏; 原施工仰拱段, 在洞口浅埋段受到较大破坏, 1m 况, 提出、实施了科学、合理的处治方案, 安全、关键词 瓦斯隧道 灾后重建 施工技术 中图分类号 U458. 1 文献标识码 B 0820051203 Post 2d is a ster of Ga s Tunnel under Con structi on i n Area of 8M agn itude Earthquake W u S hunc he ng 1 , W e i Yong yi 1 , M a H ong ye 2 , Fa ng J un 2 1. China Rail w ay 21th Bureau Gr oup Co . L td . , Lanzhou 730000, China; 2. China Rail w ay 21th Bureau Gr oup Co . L td . , Xianyang 712000, China Abstract The Longxi Tunnel was heavily da maged by the earthquake . The monilifor me landslides occurred near the shal 2l ow dep th of the tunnel fr ont . The large area of the dome concrete collap sed in the for mer secondary lining; The exfoliati on occurred on the surface of the f or mer secondary lining concrete with the circu mferential and l ongitudinal cracks cr oss 2linked . The for mer secondary lining was heavily damaged, but the overall structure has not yet been affected by the da ma 2ges . The f or mer inverted arch near the shall ow dep th of the tunnel fr ont was heavily da maged with the relative up lift up t o be about 1m. Under this circu m stances, the design and constructi on depart m ents taking the scientific and rati onal treat m ent p r ogra m s . They have comp leted the constructi on task safely and rap idly . Key words gas tunnel; post 2disaster reconstructi on; constructi on technique 1 引言 都江堰至映秀高速公路段龙溪隧道位于都江堰龙池镇境内, 隧道左右线全长分别为3658m 、 3691m , 为高瓦斯高地应力软弱围岩隧道, 其中左右线进口段1830m 由我局三公司负责施工。该隧道地质情况主要表现在以下几个方面。 1 地层岩性因素施工实际揭露为薄层炭质泥岩、泥岩夹煤层、煤线或炭质泥岩、泥岩和砂质泥 岩夹泥质粉砂岩、煤层、煤线等极软岩～软岩为主, 且连续出露。 2 构造因素龙溪隧道进口在龙溪断裂所在 范围内, 岩体走向190～200, 走向与洞轴线小角度相交, 围岩经受结构应力较强, 次一级层间、层内错动或小断层较多, 围岩挤压、糅皱较为强烈, 构造裂隙较为发育。光面、镜面较多, 围岩整体性较差。 3 岩层产状因素实际揭露须家河组围岩产状为170～200, 岩层走向与隧道轴线夹角10～ 1 5铁道建筑技术 RA I L WAY CON S TRUC T I O N TECHNOLO GY 20098 ・隧道/地下工程・ 30, 即小夹角相交或近于平行, 且倾角近于直立。 4 水文地质条件因素因当地降雨量大, 夏季 又以暴雨居多, 同时隧道左右两侧均为河道, 隧道设计标高低于河底标高, 从而龙溪隧道地下水极为丰富, 多以浸滴密集线状、小股状渗水, 使围岩长期处于潮湿～饱水状态, 软岩多被泥化、软化, 造成强度明显降低。 2008年5月12日发生的汶川大地震对该隧道破坏很大, 龙溪隧道的出口是震中眏秀镇, 因此该隧道的破损程度在国内外也是罕见的。在没有前例、没有可参考实物的情况下如何处理二衬塌方、二衬开裂、底部上鼓等问题成为灾后重建研究的主要课题。 2 地震灾后工程状况 穿过, 据洞口约600m , 12”, 主要有以下几种情况。 1 在洞口埋深较浅段埋深约80～120m 发生串珠式塌方, 上半断面原二衬及初支全部塌落将隧道断面全部封死。 2 原二衬段落发生拱顶素砼大面积塌落, 原防水板及初支外露, 且原初支钢架剪断、扭曲变形, 造成原二衬被破坏, 初支受损。 3 原二衬砼局部有掉块或剥落现象, 有环向或纵向裂缝相连或贯穿整板二衬, 且裂缝较大缝宽≥2mm , 原二衬整体受损较大。 4 原二衬裂缝较多, 环向、纵向裂缝相连, 裂缝较宽缝宽≥2mm , 原二衬受损较大, 但整体受力结构尚未破坏。 5 原二衬局部裂缝, 环向及纵向裂缝均有, 但裂缝较小缝宽2mm , 原二衬受损较小。 6 原施工仰拱段, 在洞口浅埋段受到较大破坏, 受到两侧山体挤压变形影响, 仰拱在中央排水管处作为最高隆起点, 相对隆起高度达1m 左右, 加之隧道整体被抬高, 且洞口比洞身段相对抬高较多, 造成洞口段原仰拱全部被受损。 面对如此严重的损坏, 世界隧道协会秘书长克劳德在仔细察看现场后认为龙溪隧道没有3年的时间是修复不了的。而我们只用了1年时间便完成了龙溪隧道的灾后重建工作。龙溪隧道震后隧道左线受损情况如下 1 LK21420～LK2144424m , 砼开裂、变形喷砼CF30, 套衬10c m ; 2 LK21444～LK21575131m , 砼局部掉快、开裂、变形套衬35c m ; 3 LK21575～LK2160530m , LK21623～LK2165330m , LK21676～LK2169519m , 塌方段C25砼套衬70c m ; 4 LK21605～LK2162318m , LK21653～LK2167623m , LK21695～LK2171419m , 塌方影响段, 、大面积塌落, C25砼 55 ; LK2176046m , LK2183286m , LK21780～LK2183286m , LK21846～LK22255409m , 砼局部开 裂、掉快、变形; 6 LK22322～LK2233210m , LK22388～LK223924m , LK22680～LK2275272m , 砼开裂、变形。 3 施工方案确定 针对隧道各段受损情况采取不同的处理方案。1 塌方段采用“帽式管棚法”进行施工见图1 。具体施工方法为 ①采用I18工字钢加固二衬开裂段及二衬坍塌段; 并采用42小导管径向对二衬坍塌段周边围岩进行注浆加固; ②采用C20钢纤维砼初喷塌腔; ③施作管棚护拱; ④碴体回填塌腔; ⑤对塌体表面以及塌碴与原初期支护相接处喷20c m 厚C20砼进行封闭; ⑥塌方体虚碴注浆固结; ⑦LK21629～659段采用40梯形高强螺纹锚杆施作管棚; ⑧预埋砼输送管并喷C20砼进行封闭; 2 5铁道建筑技术 RA I L WAY CON S TRUC T I O N TECHNOLO GY 20098 ・隧道/地下工程・ ⑨管棚注浆并泵送C25砼回填塌腔, 并形成不小于3m 厚的护拱; ⑩人工辅助机械进行开挖, 严禁放炮引起扰动。施工程序见图2 。 图1 “帽式管棚法” 图2 塌方段开挖施工工艺 2 对原二衬段落发生拱顶素砼大面积塌落, 原防水板及初支外露, 且原初支钢架剪断、扭曲变 形, 造成原二衬被破坏, 初支受损严重段落, 采用以下方法进行施工 ①采用I18工字钢加固; ②采用42小导管对松散围岩进行注浆加固; ③拆除原二衬未塌落部分; ④重新施作二衬。 监控量测资料显示, 采取此办法施工后, 衬砌结构稳定。 3 对原二衬砼局部有掉块或剥落现象, 有环 向或纵向裂缝相连或贯穿整板二衬, 且裂缝较大缝宽≥2mm , , 采用 I18; C20 ; ③对二衬砼局部有掉块采用42小导管对松散围岩进行注浆加固; ④对渗水裂缝进行凿槽埋管处理; ⑤拆除临时钢架, 若钢架拆除有危险时可不拆除; ⑥施作钢筋砼套衬。 4 原二衬裂缝较多, 环向、纵向裂缝相连, 裂 缝较宽缝宽≥2mm , 原二衬受损较大, 但整体受力结构尚未破坏的段落, 采用以下方法进行施工 ①采用I18工字钢临时加固; ②对渗水裂缝或≥2mm 得干裂缝进行凿槽埋管处理; ③拆除临时钢架, 若钢架拆除有危险时可不拆除; ④施作单层钢筋, 喷10c m 厚的CF30钢纤维砼进行衬砌加强。 5 原二衬局部裂缝, 环向及纵向裂缝均有, 但 裂缝较小缝宽2mm , 原二衬受损较小的段落可只作裂缝处理。 6 对原施工仰拱受损严重段落, 采用仰拱拆 除重建处理, 具体方法如下 ①仰拱拆除前先采用42小导管在拱脚部位 下转第71页 3 5铁道建筑技术 RA I L WAY CON S TRUC T I O N TECHNOLO GY 20098 ・隧道/地下工程・ 了, 造成安全隐患。 5 一般情况下, 下穿立交的框架顶部与既有地面标高相平, 而引道的结构往往在地面线以下。根据设计规范要求, 机动车道纵坡i ≤5. 0; 非机动车道i ≤3. 5。由于坡度差引起了两者的高差必定相差2m 左右。 4 新的结构形式 根据苏州人民路的“城市峡谷”形式, 目前在苏州江乾路改造工程中, 也引入了“城市峡谷”的设计思想。因为该工程地质条件较好, 而且两侧非机动车道对称布置, 因此, 对“峡谷”进行了新的调整, 景 观效果也得到了充分体现。 以上人民路立交及江乾路立交的“城市峡谷”均没有达到美国“城市峡谷”的效果, 原因就是就是非机动车到与机动车道不在一个纵断面上, 两者产生的高差必定需要挡墙来分隔。想要达到美国的“城市峡谷”效果, 有两种可能第一种是在丘陵地带, 道路与地面线基本相平的自然条件下, 第二种是下穿一般公路情况下, 将机动车道与非机动车道设置在同一高程, 通过抬高另外一条立交的标高来满足机动车道与非机动车道的净空问题见图3 。但是, 下穿既有铁路的立交目前仍然不可避免机动 图3 “城市峡谷”新形式 5 结束语 “城市峡谷”的设计是我国城市道路发展的一个新的里程碑, 开创了一种新的下穿立交桥引道的设计思路, 充分体现了“以人为本”的设计理念, 必将给人们的生活带来便捷、舒适的新环境。 上接第53页 进行注浆加固; ②仰拱拆除应半幅拆除, 拆除后及时浇筑, 在拆除另一半仰拱后及时恢复, 应注意将仰拱环向主筋插入为拆除的仰拱砼中, 植筋胶连接。 4 几点体会 1 该隧道在2006年、2007年施工中支护及二 衬变形、损坏较大, 地质较差但地应力较大, 是地震前的征兆, 设计、施工单位均未朝地震方面思考。可作为以后类似工程设计、施工的参考。 2 地震灾后重建分两步进行, 第一步抢险, 在余震不断的情况下抢救封在洞内的人员, 需要抢险队员对该隧道前期施工有充分的了解; 第二步重建, 对受损的地段及时给出重建方案是安全、快 速施工的关键。 3 为快速施工, 充足的人员、设备投入是必不 可少的。 4 龙溪隧道地震受损在世界罕见, 灾后重建技 术可为类似工程提供翔实、充足的基础资料, 可以丰富、完善汶川地震灾后公路恢复重建技术指南。 5 世界隧道协会秘书长克劳德先生察看后 说“太惊人了, 你们能够处理难度这么大的高瓦斯塌方隧道, 你们为世界隧道施工技术做出了非常了不起的贡献, 我期待着与你们在世界隧道协会年会上见面。”这也说明我们处理方案是科学、合理的。 参考文献 1 JT J 004-89 公路工程抗震设计规范[S]2 JT J 042-94 公路隧道施工技术规范[S] 1 7铁道建筑技术 RA I L WAY CON S TRUC T I O N TECHNOLO GY 20098