维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第１７期 建 筑 Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．１７ ・３２８・ ２ ｏ ｏ ７年６月 山 西 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｊｕｎ．２００７ 文章编号：１００９．６８２５｛２００７）１７．０３２８．０３ 高瓦斯隧道塌方处理施工技术 王武高 摘要：结合工程概况，介绍了隧道塌方情况及塌方基本特征，重点对隧道进口左线ＬＫ２２＋０３５ ＬＫ２２＋０４２段塌方处 理施工技术进行了阐述，论述了瓦斯安全保证措施，从而为类似地质的工程提供了参考。 关键词：高瓦斯，隧道，塌方处理，施工技术 中图分类号：Ｕ４５５．４ 文献标识码：Ａ １工程概况 度６０ ｍ／ｈ，地震设防烈度为７度。围岩以炭质泥岩、砂岩、粉砂岩 国道３１７（２１３）线都江堰～汶川高速公路Ｇ合同段龙溪隧道位 为主，瓦斯浓度高，于２００５年６月被四川省交通厅鉴定为高瓦斯 于四川省都江堰龙池镇境内，全长３ ６５８ ｍ（左线：Ｉ．Ｋ２１＋４２０～ 隧道。岩体较破碎，节理裂隙发育，地下水较丰富，线路穿越Ｆ８ Ｉ．Ｋ２３＋２５０，右线：Ｋ２１＋４２２～Ｋ２３＋２５０），隧道最大埋深７４２ ｍ。 大断层，以Ⅱ，Ⅲ类围岩为主。 隧道左线进口标高９４１．９７ ｍ，右线进口标高９４１．１３ ｍ。从进口 ２塌方情况及基本特征 到出口为双面人字坡，坡度为＋０．３％～一２．５３９％。设计行车速 ２．１ 塌方情况 论如何都要保留两台风机在洞外的风机直接在第二阶段就放置 此时通风方式为：平导位于正线左侧３０ ｍ，平导超前正洞施 于洞中。风机架设灵活，根据实际情况进行调整。原设计方案与 工，并通过进出口横通道辅助正洞施工，采用平导长管路压入式 现行方案的优缺点比较见表１。 独头通风。 ４尝试与成功 针对此情况，通过分析、探讨，主要原因在于风力不足，怎样 在隧道施工的早期，施工通风方案一阶段取得了预期的效 解决风力不足成为关键问题。通风距离太长，风筒的摩擦产生的 果，实现了自主设计、降低成本、提高经济效益的目的。在继续实 风阻太大，如何减小通风距离，或者增加风机来接力均可解决。 施二阶段施工方案时，当平导开挖至ＤｚＫ１２０＋５８０，即２７号横通 在２９号横通道处加设了一台５５×２轴压式风机和将原设置于２８ 道位置附近，洞内已经出现烟雾浓度过大，洞内可视距离小，驾驶 号横通道处的射流风机移置于２７号横通道处，加快２７号掌子面 员无法正常工作，且掌子面爆破后，烟较慢排出，影响视距，要过 的空气流动，达到安全施工要求，保证了工人的卫生安全和行车 很长一段时间才能正常出碴，影响工程进度，且有工人出现头晕 的安全视距。 现象，此时，通风方案迫切需要改进。 表２隧道内相关指标测试值 类别 一氧化碳浓度 二氧化碳浓度 二氧化硅浓度 隧道内温度 风速 工作面风压 声音 人均吸入量 ｍｇ／ｍ３ 每ｒｎ３的百分比／％ ｎａｇ／ｍ３ ℃ ｍ，Ｉｓ 胁 ｄＢ ｍ３／ｒａｉｎ 测试结果 １５～２０ ０．１５～０．２２ ０．８～１．２ ２３～２６ ０．１８－－４．５ ０．５５～０．７ ６０～７５ ２．８－－３．５ 原先始终认为至少要有一台风机装在洞外，把新鲜风送到掌 题，如乌鞘岭隧道等。该项目部根据自身的情况，对通风设计方 子面，但要缩短通风距离，把风机移进洞内也是一种最直接且经 案进行了尝试性的自主设计。１）实现了长大隧道施工通风自主 济的办法。通过尝试，不但风力增大，且污浊空气也能顺利地从 设计，控制成本投入；２）采取接力通风，将通风机全部放置于隧道 正洞排出，没有形成二次污染。顺利地解决了该阶段的通风问 中，打破了传统的观念；３）分阶段分步骤，给设计不全之处留出了 题。通过用ＰＣ－３Ａ型激光可吸入粉尘连续测试仪，ＧＸ－２００３及一 修改的空间，实现边设计边修改，优化设计，及时更改预定方案， 些简单易行的方法得出如表２所示的相关指标测试值。 更好地解决了问题。 ５结语 参考文献： 根据以往经验，施工单位只搞掘进、初期支护、衬砌等主体工 ［１］滕晓春．风霜岭隧道施Ｘ－进洞方案选择［Ｊ］．山西建筑，２００５， 程，对于长大隧道的通风问题一般是聘请有资质专家，由专家给 ３１（４）：８６—８７． 出既定方案，然后按照既定方案安装通风设施，以此解决通风问 ［２］余金凯．南山遂道施工技术［Ｊ］．山西建筑，２００５，３１（１３）：１４３— １４４． Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｂｅｉｔｉａｎｓｈａｎ ｔｕｎｎｅｌ ＬＩ Ｙｏｎｇ－ｈｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｆｏｒ ｉｔｓ ｎｏｒｍａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｐｍｐｏｃ，ｅｓ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ ｔｏ ｅｎｔｅｒ ｔｕｎｎｅｌ，ａｎｄ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｄｏ ａｉｒ ｄｒａｕｇｈｔ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｌｏｎｇ ｎａｄ ｌａｒｇｅ ｔｕｎｎｅｌ，ｗｈｉｃｈ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄｉｆｉｆｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｂｅｉｔｉａｎｓｈａｎ ｔｕｒｍｅｌ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇａｉｎ ｐｅｒｆｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｓｔ，ｓｃｈｅｍｅ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ 收稿日期：２００７—０３—０７ 作者简介：王武高（１９６７．），男，工程师，中铁二十一局集团三公司，陕西咸阳７１２０００ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第１７期 ２ ０ ０ ７年６月 王武高：高瓦斯隧道塌方处理施工技术 ・３２９・ ２００６年７月４日晚２３：１３，龙溪隧道左线ＬＫ２２＋０３５处塌 孔进入左线塌腔内，一方面作为前期瓦斯排放孔；另一方面当瓦 方，当时掌子面施工里程为ＬＫ２２＋０４６。２００６年７月１１日，铁道 斯浓度降低到０．５％后，作为泵送混凝土回填塌腔的管道。 第二勘查设计院地勘分院检测所用ＴＳＰ法对塌方规模进行了检 ３．２．５ 向塌腔内泵送混凝土 测，检测结果为：ＬＫ２２＋０３５～ＬＫ２２＋０４２段为塌方段，塌腔右侧 为了稳定围岩，抑制塌方发展，确保拱顶以上混凝土厚度，需 松动带最大高度３４ ｍ，左侧松动带最大高度１２ ｍ。 对塌腔回填密实。当塌腔内瓦斯降低到０．５％后，通过混凝土输 送管将Ｃ１５混凝土泵送入塌腔分层回填，每层厚度不大于５０ ｃＩＴｌ。 ２．２塌方基本特征 该塌方段开挖揭示岩层大部分为薄层炭质泥岩，左侧有部分 回填混凝土时有瓦斯从瓦斯排放孔溢出，必须加强该区域的局部 砂岩。塌方里程位于Ｆ８大断层前的次级小断层，岩体节理裂隙 通风和瓦斯监控。回填混凝土高度３．５ ｍ－－４ ｍ，混凝土回填达到 发育，局部有股状水。从塌体察看岩体非常破碎，造成镜面发育， 要求后，用高压水清洗混凝土输送管，便于开挖时及时排除瓦斯。 自稳能力极差。本次塌方规模虽然不大，但原初期支护与塌碴接 ３．２．６分部开挖通过塌方区（ＬＫ２２＋０３５－－ＬＫ２２＋０４２） 触处瓦斯浓度经检测达４％以上，证明塌腔内瓦斯浓度更高，塌方 １）超前小导管的施作。为了使ＬＫ２２＋０３５处塌方处理开挖 处理相当困难。 断面满足衬砌结构高度要求，第一环超前注浆小导管应从ＬＫ２２ ３施工方案的确定及其施工方法 ３．１施工方案的确定 塌方处理的总体指导思想是加固塌方影响段，稳定围岩，固 ＋０３３处开始，采用似２（厚壁型）长５ ｍ的小导管，在拱部１８０。范 围内设置，环向间距为２０ ｍ，外插角１５。；第二环超前注浆小导管 应从ＬＫ２２＋０３５处开始，小导管采用双层，／，５ｏ（厚壁型）大、小外 长度为５ ｍ，大外插角角度为３０。－－４０。，小 结塌体，排出塌腔内聚集的瓦斯，稳步推进、安全施工。施工方案 插角超前注浆小导管，～１５。，每层小导管环向间距为３０ ｃＴｎ。小导管 是先采用临时环向支撑及小导管注浆加固塌方影响段，喷射混凝 外插角角度为１０。－１．０ ＭＰａ，为避免浆液大量流失，注浆时采 土封堵塌碴面，小导管注浆固结塌体。从右线相对应里程向左线 注浆压力为０．５ ＭＰａ－ＴＩ。第二环以后超前注 塌腔施作瓦斯排放孔，瓦斯浓度达０．５％后，向塌腔分层注射混凝 用间歇式注浆，开挖时纵向搭接长度为２ １土，然后分步开挖，边开挖边支护，安全稳妥地通过塌方段。 ３．２施工方法 浆小导管施作与第二环相同。 ２）双侧壁导洞开挖及支护。第一环超前小导管注浆施作后， ３．２．１ 临时环向支撑以及注浆小导管加固塌方影响段 ＬＫ２２＋００８－－ＬＫ２２＋０３５段采用Ｉ １８临时工字钢环向加固， 开挖侧壁导洞。开挖侧壁导洞①时，边开挖边喷射混凝土进行封 闭，侧壁导洞外侧和内侧分别采用Ｉ １８和Ｉ １６钢拱架作初期支 护。拱部开挖滞后于侧壁导洞３ １ＴＩ，拱部弧形导洞②采用两步 ０．４ １Ｔ１分部开挖。在拱部初期支护成环后，拆除侧壁导洞内侧壁 钢拱架，开挖核心土③，开挖顺序见图２。每次开挖长度０．４ ｍ， 预留变形量３０ ｃｒｎ，开挖后立即初喷混凝土封闭，迅速架立Ｉ １８ 确保已做初期支护的稳定，工字钢环向间距８０锄，与原初期支护 的工字钢间隔分布，同时对该段拱部１８０。范围内周边围岩采用 ４，４２小导管注浆加固（长度３ １ＴＩ，纵向间距５０ ｃｒｎ，环向间距１ ｍ）。 ３．２．２封堵塌体面 钢拱架（纵向间距４０ ｃｍ／榀）、铺设 ．５钢筋网（２０ ｃｒＹｌ×２０ ｃｍ）、 为了抑制塌方继续发展，保证向塌碴内注浆质量，同时抑制 喷２４ ｃｒｎ的Ｃ２０混凝土。从此循环开挖支护通过塌方区。为了 塌腔内瓦斯排出，必须对塌体面进行封堵。先采用挖掘机修正塌 保证结构安全二次衬砌采用７０ ｃｒｎ钢筋混凝土（含仰拱）。主筋 体面，自上而下喷射２０∞厚的Ｃ２０混凝土封闭塌体面。原初期支 为 ５，纵向间距２０ ｃｍ，分布筋ｑｑ２，环向间距２０ ｃｒｎ，箍筋为，／ｑｏ， 护与塌碴接触处喷射５０∞混凝土，作为塌腔回填混凝土的挡墙。 ３．２．３注浆固结塌方堆积体 环向间距２０ ｃｒｎ。二次衬砌采用７０ ｃｒｎ钢筋混凝土，主筋为 ５， 纵向间距２０ ｃｒｎ，纵向分布筋为，／，１２，环向间距２０ ｃｒｎ，箍筋，／ｑｏ，环 在做好封堵塌体面的前提下，采用分段注浆方式固结塌方堆 向间距２０ ｃｒｎ。 积体，注浆压力１ ＭＰａ～２ ＭＰａ。在体封堵面上按１ ｍ×１ ｍ的间 距布设梅花形注浆孔位（见图１）。注浆管采用 ５热轧无缝钢 管，每次固结长度６ ｍ，待碴体开挖至４ ｍ时再进行搭接，小导管 前端呈圆锥形，孔壁钻，／ｑｏ注浆孔，孔间距２０ ｃｒｎ，呈梅花形布设， 注浆管尾部１ ｍ不钻孔，注浆材料采用水泥一水玻璃混合而成的 双液浆，掺磷酸氢二钠作缓凝剂，自下而上进行注浆。浆液配合 比为１：１，水泥浆与水玻璃体积比为１：１，磷酸氢二钠按水泥用量 的２％掺和。 Ｔ ０ ０ ０ Ｏ 图２ 双侧壁导坑开挖顺序示意图 ４瓦斯安全保证措施 由于龙溪隧道为高瓦斯隧道，在处理塌方时，必须执行高瓦 斯隧道施工标准。１）瓦斯监控系统、通风系统始终保持良好状 态；２）瓦检人员２４ ｈ跟班作业，发现异常及时停工；３）严禁处理塌 方时进行气割、气焊，若必须采取气割或气焊，首先对作业区域瓦 ｆ Ｏ Ｏ Ｏ 上Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ｏ ０ ０ ／ ２０ ０ ０ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ０ １０ 斯检测，瓦斯浓度不大于０．３％，否则用局部通风机送风稀释瓦 斯；４）处理塌方时，应尽量避免放炮，若要放炮，严格控制瓦斯浓 度和用药量。 ／ 混 Ｏ、Ｏ 图１ 注浆孔位布置示意图 ５结语 龙溪隧道塌方处理于２００６年７月２６日开始，９月１５日顺利 ３．２．４施作瓦斯排放孔 无任何瓦斯安全、塌方安全事故。通过对初期支护 为了保证塌方段开挖安全，经过专家多次论证，认为在龙溪 通过塌方区，初期支护变形量控制在稳定范围之内。表明在安全措 隧道右线相对应左线塌方里程处施作４个瓦斯排放孔，瓦斯排放 监控量测，维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第１７期 Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．１７ ・３３０・ ２ ０ ０ ７年６月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥ Ｈ瓜Ｅ Ｊｕｎ．２００７ 文章编号：１００９．６８２５｛２００７）１７—０３３０—０２ 板桁组合梁桥受力特点及其计算方法发展研究 廖江林 肖 杰 摘要：介绍了新型桥型一板桁结合梁桥的应用及此桥型的受力特点，并阐述了国内学者对这种桥型的研究进展，最后 指出了板桁桥今后需要研究和解决的问题，为该桥型的推广应用提供了理论依据。 关键词：板桁结合梁桥，受力特点，计算方法 中图分类号：Ｕ４４１．２ 文献标识码：Ａ 随着武广、郑西等客运专线的建设开展以及即将开始建设的 杆结合，使得下承式板桁桥具有以下良好的受力性能： 京沪等高速铁路，可以相信，高速铁路桥梁建设以及桥型的选择 １）板桁桥梁的组合桥面板不仅承受、传递桥面荷载，而且和 都将是研究的热点。 主桁架形成稳定的空间结构，使桥梁的横向抗弯刚度、抗扭刚度 由于板桁桥具有较大的抗挠、抗扭刚度，相对于明桥面钢桁 更大，动力性能更优，更适合于跨度更大的跨线桥和曲线桥。 梁桥，其具有噪音小、车振挠度小等特点；相对于混凝土桥梁，其 ２）纵、横梁或下弦杆与混凝土桥面板结合的桥面板能同时起 在相同跨度条件下，可以降低建筑高度（桥底至轨底高度），具有 到桥面、桥面系和主桁架平面纵向连接系等多种作用，有效地参 施工快、对交通影响小等优点，故板桁组合梁桥是高速铁路中跨 与主桁架的受弯，部分参与主桁架的受剪，使主桁架的受力性能 度桥优先考虑选择的桥型。 得到改善。结合桥面板一般可承受桥面系纵向力的８％～２０％左 １板桁组合梁桥的应用 右，下弦杆的受力有所减小。由于这种有效的组合作用，使钢桁 板桁组合梁桥是混凝土桥面板与钢桁架结合共同受力的一 结合梁桥的总体用钢量得到节省。 种新型组合结构，包括上承式和下承式两种形式：１）混凝土桥面 ３）结合桥面板在长列荷载作用下受力相对均匀，同时其平面 板与主桁上弦杆和上层纵、横梁结合为上承式板桁梁桥；２）混凝 纵向刚度较大，具有良好的承受纵向荷载性能，因此无需再设置 土桥面板与主桁下弦杆及下层纵、横梁结合为下承式板桁梁桥。 传递纵向制动力和牵引力的连接系，也无需设置桥面系的纵向断 ２０００年建成的芜湖长江大桥引桥，其采用的桥型为上承式板 开装置，使桥面结构更加简洁、统一。 桁结合梁桥。德国高速铁路桥梁上有多座上承式板桁梁桥，其中 ４）混凝土板桥面上可以铺设道碴层，与明桥面相比，提高了 跨越伊萨里河（ｔｓａｒ）的双线铁路桥采用４孔简支钢桁结合梁桥，跨 桥梁自重，改善了桥梁的动力性能，大大减少行车时产生的噪音。 度为６５．７ｍ＋５７ｍ＋５７ｍ＋６５．７１２＂１，两片纵梁中心距为５．４５１２＂１，主 同时道碴层均匀分布在范围较大的桥面上（在计算中可以把集中 桁高５．４５ １２＂１，桥面总宽１１、０２ １２＂１，混凝土板宽１０、３２ １２＂１，厚度３６∞， 轮轴荷载用分布面积较大的均布荷载代替），可以减小轮轴对桥 与钢桁梁上弦杆结合部分厚度为８２ ｃｍ；Ｈｅｄｅｍｕｎｄｅｎ Ｗｅｒｒａ桥位 面系的集中作用和冲击作用，避免桥面系在列车荷载偏心作用下 于汉诺威至维尔茨堡新线，是一座５跨上承式连续板桁结合桥， 的桥面变形，改善结构的受力性能。日本东海道高速铁路上的部 跨度为７６ ｍ＋９６ ｍ＋９６ ｍ＋８０ ｍ＋６７、５ ｉｎ。 分明桥面钢桁桥，运营１０多年后发现纵、横梁端部的部分腹板开 下承式板桁桥在日本新干线应用较多，山阳新干线的远贺川 裂，此后在新线中尽量避免采用明桥面钢桥。 桥采用简支下承式板桁梁桥，跨度为６×６０ ｉｎ，整体道床桥面。 ５）计算分析表明，板桁梁桥的自振频率、振动位移时程曲线 ２下承式板桁组合梁桥的受力特点 形状与最大振幅、振动加速度时程曲线形状与最大加速度、动力 响应与车速关系曲线形状和基本上相同尺寸的桁架梁桥非常接 下承式板桁桥在竖向荷载的作用下，混凝土桥面板不仅要受 近，未出现不利的动力性能。 弯、受剪，还要承担桥面系的部分纵向拉力作用，显然对于抗拉性 ６）板桁桥梁达到破坏极限状态的安全储备较大。 能较差的混凝土板是不利的。但是因为桥面板与纵、横梁或下弦 施到位的情况下，高瓦斯隧道针对塌腔内瓦斯采用“排、堵”结合 ３２（５）：７５．７６、 的方案是可行的，本方案同时对类似地质的工程有借鉴作用。 ［２］阙庆招．船岭岽Ｉ号隧道石线塌方处理及预防措施［Ｊ］、山西 参考文献： 建筑，２００６，３２（９）：４９．５０． ［１］杨学坤．大跨度双线隧道塌方施工处理［Ｊ］．山西建筑，２００６， Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｓｋｉｌｌ ｏｆ ｈｉ－ｇａｓ ｔｕｎｎｅｌ’Ｓ ｃｏｌｌａｐｓｅ ＷＡＮＧ Ｗｕ－ｇａｏ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｉｅｃｔ，ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｂａｓｉｃ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｌｌａｐｓｅ，ｐｕｔｓ ｅｍｐｈａｓｉｓ ｏｎ ｅｌａｂ０一 ｒａｔｉｎｇ ｔｕｎｎｄ ｌｅｆｔ ｅｎｔｒａｎｃｅ ＬＫ２２＋０３５－－ＬＫ２２＋０４２ ｓｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｋｉｌｌ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｇａｓ ｓａｆｅｔｙ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｍａｋｅ ｒｅｆｅｒ— ｅｎｃｅｆｏｒｆａｍｉｌｉａｒ ｐｒｏｊｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉ—ｇａｓ，ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｌｌａｐｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｓｋｉｌｌ 收稿日期：２ｏ０７—０２—１４ 作者简介：廖江林（１９７８一），男，助理工程师，广西南宁高速公路管理处，广西南宁５３００２２ 肖 杰（１９８０．），男，同济大学桥梁工程系硕士研究生，上海２０００９２
