隧道左洞煤層采空區(qū)處理加固方案的報告

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隧道左洞，八月三十一日晚上八點鐘，我們施工人員在開挖ZK14+711.4～ZK14+712.9右側(cè)（初期支護）邊墻馬口時，ZK14+707.1～ZK14+712.9線路右側(cè)突然掉頂，幸虧施工人員躲避及時，避免了人員傷亡，拱頂當即形成了縱向約6米、橫向約10米的空穴，空穴內(nèi)堆積物不斷掉落，水成線或成股下瀉，情況十分危急，迫使施工人員無法接近穴口，更不能進行支頂搶險，至九月一日早晨八點鐘，線路右側(cè)被巖塊、煤碴等堆積物完全封死，堆積物大約有2000立方米。
為了保證已建工程及施工作業(yè)的安全，我們會同駐地監(jiān)理，緊急制定并及時采取如-04圖所示應急方案，同時經(jīng)過對掉頂處現(xiàn)場及周圍的反復查看，并經(jīng)過我們施工單位與駐地監(jiān)理的認真討論分析，大家認識到，這次突然掉頂?shù)脑蚴牵好簩硬煽諈^(qū)內(nèi)的堆積體在豐富的地下水作用下，對隧道初期支護產(chǎn)生了強大的壓力，邊墻馬口的開挖使頂部堆積體失去了力的平衡，以致摧毀了部分拱部初期支護而滑落。我們結(jié)合實際監(jiān)測的地質(zhì)資料分析，該段灰黑色泥巖夾煤層傾角為75度，傾角大且遇水容易被溶蝕，屬極不穩(wěn)定的巖石，這次掉頂已足以見其危害性，該段若長期受動力水作用，其對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的壓力將會增大，故為了隧道工程的永久安全，必須加強襯砌強度，為此我們除了對拱部初期支護采取加固措施外，還作出了對二次襯砌的加固方案。
二、初期支護的加固措施：
1、在ZK14+707.1—ZK14+712.9左側(cè)、ZK14+700～ZK14+707.1及ZK14+712.9～ZK14+718中間搭設(shè)方木支垛（3m*3m），將有掉落危險的拱部初期支護支頂住，這作為應急措施，現(xiàn)已實施完畢。
2、為了防止煤層采空區(qū)危害擴大，對ZK14+695～ZK14+707.1及ZK14+712.9～ZK14+717段采取加固措施：拱部增加5米R27N自進式錨桿并注漿，自進式錨桿縱、環(huán)向間距均為1.0m，注純水泥漿，注漿加固范圍見圖-01所示，最終注漿壓力不小于1.0Mpa。
三、掉頂部位的處理方法和步驟：
1、對ZK14+707.1—ZK14+712.9段巖塊等堆積物進行注漿加固：先將堆積體上部表面噴25 cm厚20號混凝土，即注漿前對臨空面進行封閉；堆積體表面封閉后，如圖沿拱部周邊以15度、45度外插角分別打入長6米42mm小導管（環(huán)向間距40 cm）并注漿（純水泥漿，最終注漿壓力不小于0.5MPa）、3米R27N自進式錨桿（環(huán)向間距80 cm）并注漿（純水泥漿，最終注漿壓力不小于0.5MPa），均由拱腳逐根依次向拱頂進行。這樣將使拱頂2米范圍內(nèi)的松散巖石固結(jié)，可形成較為穩(wěn)固的護拱，為下一步施工提供安全保證。
2、進行右側(cè)初期支護施工。自隧道進、出口兩個方向開挖支護，進尺不大于1米，每0.3米架立18cm*18cm格柵鋼拱（按ZBG-4-15圖制作），并與左側(cè)拱部格柵鋼拱端頭焊接牢固，模注90cm厚25號混凝土。先完成拱部支護混凝土，隨后進行邊墻馬口的開挖支護，進尺不大于1.5米。如圖-02、03，預埋排水鋼管(端頭用兩層土工布纏裹)。預留12cm變形量。
3、拱部初期支護恢復后，拱部同樣增加5米R27N自進式錨桿并注漿，自進式錨桿縱、環(huán)向間距均為1.0m，注純水泥漿，注漿加固范圍見圖-01所示，最終注漿壓力不小于1.0Mpa。
四、二次襯砌的加固方法和步驟：
1、該段大部分初期支護已經(jīng)完成，二次襯砌厚度按50 cm預留的，參見圖-02、03。鑒于煤層采空區(qū)具有極大的危害性，二次襯砌按II類圍巖襯砌類型進行，仰拱厚度由60 cm增至100 cm，并增加20b工字鋼鋼支撐，沿隧道縱向每1米1榀，鋼支撐之間用ф22螺紋鋼筋連接，環(huán)向間距1米，見圖ZBG-4-14及圖-02、03、05。土工布及橡膠防水板設(shè)置在工字鋼鋼支撐與初期支護之間，以模板臺車整體澆注二次襯砌。因為該段圍巖出水量較大，為了切實防止水害，結(jié)合施工實際情況，每3～5米設(shè)置1處環(huán)向軟式彈簧排水管并與兩側(cè)墻腳的縱向排水管相連通。
2、二次襯砌施作之前，為了保證初期支護的安全，將二次襯砌內(nèi)增設(shè)的20b工字鋼鋼支撐隨初期支護恢復之后立即架立（相鄰兩榀之間的頂端接頭要錯開），鋼支撐與初期支護之間臨時用木楔塞緊，并如圖-02、03所示，且將鋼支撐腳部混凝土提前澆注，以增強鋼支撐的穩(wěn)定性。模板臺車整體澆注二次襯砌時，把木楔取掉。