复杂地质条件下隧道施工技术和安全管理
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隧道施工风险及应采取安全措施引言隧道施工是一个复杂且危险的工程,涉及到各种风险和安全问题。
本文将介绍隧道施工的常见风险,以及相应的安全措施。
风险1:地质条件不理想隧道施工经常面临地质条件不理想的情况,例如存在软土或岩层不稳定。
这将导致土体失稳、坍塌等风险。
安全措施1.在施工前,进行详细的地质勘探,以了解地质情况,并制定相应的施工方案。
2.使用合适的地质工程技术,例如泥浆平衡法、盾构法等,来应对地质条件不理想的情况。
3.加强监测力度,使用地质监测设备对隧道施工过程中地质情况进行实时监测。
风险2:爆破作业隧道施工中常常需要进行爆破作业,以便开采坚硬的岩石或矿石。
爆破作业具有较高的危险性,可能导致爆炸、坍塌、岩石飞溅等意外事故。
安全措施1.建立完善的爆破作业管理制度,确保施工人员具备相关技术知识和操作经验。
2.应按照爆破作业的规定和要求,采取适当的防护措施,例如设置警示标志、使用防护设备等。
3.进行充分的通风和煤尘控制,以减小爆炸和煤尘爆炸的风险。
4.在进行爆破作业前,进行周边环境的疏散和安全警示,以确保周边人员的安全。
风险3:地下水渗漏隧道施工过程中,地下水的渗漏会给施工带来不小的麻烦。
地下水渗漏会导致土体松动、坍塌等问题,增加施工风险。
安全措施1.在施工前,进行充分的水文地质勘探和水文地质分析,以了解地下水情况。
2.使用合适的隔水措施,例如封闭屏锚喷法、涂层防水法等,以减少地下水渗漏。
3.加强施工现场的排水工作,及时排除水分,避免施工过程中的水灾事故。
风险4:施工现场安全管理不善施工现场安全管理不善将导致施工人员的伤亡事故和设备损坏。
安全措施1.建立健全的施工现场管理制度,规范施工人员的行为和工作程序。
2.加强对施工人员的安全教育和培训,提高施工人员的安全意识和技能。
3.建立安全监测和报警系统,在发生异常情况时及时采取措施,确保施工现场的安全。
4.确保施工现场的秩序和整洁,减少跌倒、滑倒等意外事故的发生。
隧道施工安全风险与施工管理措施摘要:随着经济的高速增长,隧道施工作业的发展趋势也逐渐增强,关于隧道施工作业中环境因素的影响,如地质条件、气候条件、人为因素等,对施工安全有很大影响。
为进一步保障施工安全,从而保障施工人员的生命安全,将发生安全事故的风险降到最低,因此,有必要在施工管理过程中采取相应措施,借鉴施工安全管理规定,确保隧道施工安全。
关键词:施工管理;施工安全风险;隧道前言由于公路隧道建设的特殊性和公路隧道相对复杂的地质环境,施工过程中存在许多不可预见的风险,给隧道建设项目和施工企业带来了诸多困难。
尤其是缺乏完整性和系统性的超长隧道或围岩隧道,施工风险更为显著[1-2]。
围岩地质条件不确定因素较多,隧道施工的施工环境和条件较为严峻,因此,在施工过程中应更加重视工程建设的管理,确保隧道的施工质量和安全。
本文分析了当前隧道建设中存在的风险,重点关注隧道建设和施工现场管理的安全风险,提出了隧道施工现场的安全管理方法。
1隧道施工风险管理的重要性隧道工程施工具有施工技术难度大、风险大、工期长等诸多施工过程中不可预见的因素,因此,隧道施工的组织设计和风险评估对隧道的施工进度、造价、施工质量和安全具有非常重要的影响。
隧道施工前,对施工现场进行现场检查,制定相应的安全专项施工方案,并为这个建设项目创建一份具体的风险评估报告。
然而,隧道建设项目的特殊性降低了风险评估工作的相关性和适用性,整个施工过程的风险很难预测,此外,在新建隧道施工过程中,地质调查报告的真实性和准确性不高会导致风险确定结果和风险评估结果不匹配,无法提前预测影响安全的因素并及时评估,在施工过程中,我们经常会遇到超出额定范围的风险无法得到有效管控,最终影响隧道工程的施工质量和安全。
因此,在隧道施工过程中,正确进行施工过程的风险评估和控制,对隧道施工质量和安全至关重要[3-5]。
2识别隧道施工中的安全风险源2.1 隧道施工风险源识别框架风险识别在隧道施工风险分析过程中起着积极的作用。
复杂环境下隧道爆破施工控制技术隧道爆破是隧道工程中常见的一种施工方法,它能够提高施工效率、降低成本,并且适用于各种地质条件。
在复杂环境下进行隧道爆破施工却是一项挑战,因为这种环境中存在着更多的安全隐患和技术难题。
探讨复杂环境下隧道爆破施工控制技术,对于提高爆破施工的安全性、可靠性和效率具有重要意义。
复杂环境下的隧道爆破施工指的是在地质条件复杂、地下水丰富、周围环境复杂多变的情况下进行爆破作业。
这种情况下,往往存在着以下几个方面的挑战:1. 地质条件多变2. 地下水丰富3. 周围环境受限在这种情况下进行隧道爆破施工,需要对爆破作业进行科学的控制和管理,以确保施工的安全和效率。
下面将从以下几个方面进行讨论。
一、地质勘察与分析地质条件是影响爆破效果的关键因素之一。
在复杂环境下进行隧道爆破施工前,需要进行详细的地质勘察和分析,了解隧道工程所处地层的构造、岩性、构造、脆性等情况,以便科学地确定爆破参数,选择适合的爆破方案。
地质勘察还应着重考虑复杂地质条件下的隧道工程安全问题,如断层、褶皱带等地质构造,以及地下水、岩溶等地质灾害。
在地质勘察和分析的基础上,可以借助先进的地质雷达、地下水位监测设备等技术手段,对隧道内部的地质和水文情况进行实时监测,及时发现地质构造变化、地下水位变化等情况,为隧道爆破施工提供准确的数据支持。
二、爆破参数的确定在复杂环境下进行隧道爆破施工,合理确定爆破参数是至关重要的。
爆破参数包括钻孔布置、钻孔直径、孔距、孔深、装药量、起爆序列等。
这些参数的选择需要充分考虑地质条件、爆破目标、周围环境等因素,以确保爆破作业的效果和安全。
在爆破参数的确定过程中,可以借助爆破模拟软件对各种参数组合进行仿真模拟,从而找到最佳的爆破方案。
还可以通过现场试验对不同的爆破参数进行试验验证,以选择最合适的爆破参数。
三、爆破作业的控制在复杂环境下进行隧道爆破施工,爆破作业的控制显得尤为重要。
需要确保爆破作业的安全,包括爆破装药、起爆控制等环节的安全可靠;需要确保爆破作业的效果,包括采用合理的起爆序列和爆破药品,以及采用合适的爆破技术。
浅谈复杂地质条件下隧道施工技术摘要:随着我国隧道工程施工水平的不断提高,克服各种复杂地质条件的技术也逐步得到提高。
文章结合作者自己的工作实际,重点介绍了锚索、抗滑桩、钢花管注浆技术在隧道边仰坡处理中的应用,大管棚、小导管在隧道超前支护中的应用及分区防水在隧道防水中的应用,以供参考。
关键词:双联拱隧道;复杂地质;施工技术随着国家基础设施建设的蓬勃发展,高速公路、铁路数量日趋增多,为了缩短距离、穿越地貌,修建了许多各种各样的隧道。
隧道工程与其他工程相比,具有其隐蔽性、施工复杂性、地层条件和周围环境的不确定性等突出特点,从而加大了施工技术的难度和施工风险性,同时也对现场的施工管理提出了更高的要求。
目前双联拱隧道的埋深多数不大,而且双联拱隧道进出口段因地质条件差,左右洞相互靠近,施工工序多,施工难度也比较大,采用合理的施工技术对隧道质量及安全具有极其重大的意义。
一、工程概况湖南张花高速公路第25合同段马步冲双联拱隧道位于湖南省保靖县迁陵镇境内,隧道起止桩号k108+157~k108+415,全长258m。
隧道所处高程360.0m~410.0m,相对高差50m。
该工程地层单斜产出,区内小型压缩性错断、节理、裂隙比较发育,在隧道进口中导洞顶部至出口左洞边缘附近有一顺层挤压带,带宽2m~3m,两侧岩层产状在挤压带内逐渐渐变,裂隙产状平行仰坡。
隧道轴线上强风化层深度20m~30m,横断面上左距轴线5m附近强风化深度均有较大的突变。
二、施工技术在隧道施工中的应用及研究内容根据该隧道施工中所揭露的岩层看,该隧道所处地质条件差,造成施工工序转换频繁,多次扰动结构和围岩,对隧道的稳定和安全造成很大影响。
由此确定了主要研究内容为:(1)锚索、抗滑桩及钢花管注浆施工技术在隧道边仰坡处理上的应用;(2)大管棚在隧道超前支护中的应用;(3)小管棚在隧道超前支护中的应用;(4)分区防水在隧道防水中的应用。
三、主要项目的研究和实施(一)锚索、抗滑桩、钢花管注浆施工技术对隧道进口顺层及偏压处理由于隧道进口仰坡及中导洞开挖后,k108+167~k108+230段坡顶地面变形开裂,进口段由于顺层及偏压,顶部出现开裂,其形成机理主要受控于挤压带下部泥化夹层及反倾向裂隙,由于雨季降水降低了夹层的力学指标,加上隧洞仰坡及中导洞开挖导致隧洞塌顶而使地面开裂,以及中导洞下部挤压塌顶拉裂。
复杂地质条件地铁盾构施工技术要点及安全影响因素地铁是现代城市中不可或缺的交通方式,其建设需要克服复杂的地质条件,因此盾构施工技术应运而生。
盾构施工技术是以盾构机为工具,利用土压平衡原理,沿着预定线路将地下隧道掘进而成的技术。
本文将探讨复杂地质条件下的盾构施工技术要点及安全影响因素。
一、复杂地质条件下的盾构施工技术要点1.岩溶地层的施工岩溶地层是一种特殊的地质条件,在施工过程中容易发生地面塌陷和井下涌水等问题。
此时,应在进入岩溶地层前进行详细的地质探测和覆盖层的评估,并选择合适的环保型泡沫封闭液进行封闭,防止盾构机挖掘的物质对周围地下水体和生态环境造成污染。
2.软土地层的施工软土地层会出现洞落和塌陷的情况,因此需要采用泥水平衡掘进法和注浆加压掘进法等技术,保证在土体稳定的情况下进行施工。
另外,在施工过程中需要注意使用浅层隆起和内撑等技术,避免导致地面下沉和建筑物倾斜等问题。
3.高风险地质条件下的施工高风险地质条件包括地震、断层和活动构造等,这些地质条件容易导致隧道发生破裂或坍塌,因此在施工前需要进行详细的地质勘测,选择合适的隧道路线,并采用先进的地震监测技术和现代的地震隔震技术,从而确保隧道在地震情况下的稳定性和安全性。
二、复杂地质条件下的盾构施工安全影响因素1.地下水体地下水体是盾构施工中的主要安全问题之一。
地下水体的污染和渗漏会对隧道的安全性和周围环境造成巨大影响。
因此,在施工过程中需要采用有效的隔离措施,如膨润土墙、注浆和管道封堵等。
2.建筑结构盾构施工会引起周围建筑物的振动和沉降,可能会影响到建筑物的稳定性和安全性。
为此,在施工前需进行全面评估和分析,采用行之有效的监测技术和控制措施,避免对周围建筑物造成不可逆转的影响。
3.管线盾构施工对周围的电力、燃气、自来水等管线造成的损害是不可忽视的。
在施工前应充分掌握周围管线的位置和布局等信息,并进行详细的管线保护措施,避免对管线的损害和断裂。
结论盾构施工在复杂地质条件下的技术和安全影响因素是十分复杂的,要做好盾构施工的技术要点和安全措施,需要充分的经验和技术积累。
关键词:复杂地质环境;高速公路;隧道;施工技术隧道工程已经成为高速公路工程建设中不可缺少的一部分,但是隧道施工过程中因为项目规模大、工期长、工序多、不可预见的因素多等特点,增加了隧道施工的安全隐患以及难度。
所以与一般工程项目相比,隧道工程施工风险很大,必须综合考虑,保证施工方案的合理性和安全性,引入先进的施工技术与工艺,提高隧道施工技术水平。
在本文中主要针对复杂地质环境下隧道施工技术进行研究,解决复杂地质环境对于隧道工程带来的影响,促进隧道工程的健康发展,切实提高我国隧道施工技术水平。
1隧道施工方法及其特点1.1隧道施工方法近年来,我国隧道施工技术伴随着高速公路工程建设的发展得到进一步提升,各种新的隧道施工技术不断涌现,对提高隧道施工技术水平起到了重要作用,而且每一种隧道施工技术都有其自身的特点,比如一些隧道施工技术的工期比较短、隧道施工技术的造价比较低,有的隧道施工技术安全性比较高等,可以根据隧道工程实际情况选择施工方法[1]。
同时,不同的隧道施工方法之间有着一定的联系,可以根据不同的隧道技术设计施工方案并从中选择经济性、安全性等比较好的方案。
1.2不同隧道施工技术的优缺点隧道工程中已经形成了比较完整的隧道施工方案体系,施工方法多种多样,常见的施工方法包括全断面法、台阶法以及分部开挖法三个大类,不同施工方法的综合比较见表1,对这三大类施工方法的优缺点进行了如下分析。
首先是全断面开挖法,是按照设计的隧道轮廓采取一次爆破形成的施工技术,在爆破后进行全方位支护然后再修建衬砌。
该施工方法需要达到I~IV级围岩,比如针对IV级围岩,围岩必须具备采取全断面开挖法时的初期到支护这一过程中能够保持稳定良好状态的条件,对施工安全很重要[2]。
同时,在隧道工程中有钻孔台车或者自制作业台架和高效率装运机械设备的条件下也可以采取该施工方法,但是需要注意的是在采用全断面施工方法时隧道的长度不宜太短,至少在1km以上,这是从经济性角度考虑的,因为大型机械设备施工需要投入大量的成本。
铁路隧道工程施工存在的技术问题及解决措施铁路隧道工程一直是铁路建设中的重要组成部分,隧道的施工涉及到许多技术问题。
在实际工程中,会面临各种复杂的施工问题,需要工程技术人员不断地进行研究和探索,找到解决问题的方法和措施。
本文将结合实际案例,对铁路隧道工程施工存在的技术问题及解决措施进行详细探讨。
一、地质条件复杂导致隧道开挖困难在铁路隧道工程施工中,地质条件往往是最大的挑战之一。
地质条件复杂会导致隧道开挖困难,严重影响工程进度和安全。
岩石层的变化、地下水的涌出、地应力的变化等,都会对隧道开挖施工带来不利影响。
针对这一问题,工程技术人员可以采取一系列措施来解决。
需要进行充分的地质勘察和分析,了解地质情况,制定合理的施工方案。
可以采用爆破、钻孔等方式来处理岩石层的变化,提高开挖效率。
可以采取排水、支护等措施来应对地下水的涌出和地应力的变化,确保施工安全和进度。
需要根据实际情况不断调整施工方案,灵活应对地质条件带来的挑战。
二、隧道内部通风和照明问题隧道内部通风和照明是隧道工程中需要重点关注的问题。
隧道内部没有良好的通风和照明条件,不仅会影响工人的工作环境和工作效率,还会影响列车的安全运行。
隧道内部通风和照明问题必须得到合理的解决。
为了解决隧道内部通风问题,可以采用机械通风和自然通风相结合的方式。
通过在隧道两端设置通风井或者安装通风设备,可以保证隧道内部空气的流通,达到通风的效果。
为了解决隧道内部照明问题,可以采用 LED 灯具等高效节能的照明设备,保证隧道内部的光照条件,提升工作和运输的安全性。
三、隧道施工中的安全问题隧道施工是一个高风险的工程,安全问题一直是工程师们最为关注的问题之一。
隧道施工中可能会面临坍塌、水灾、火灾等意外情况,这些都会对施工安全造成严重威胁。
为了保障隧道施工的安全,首先要加强对施工人员的安全培训,提高他们的安全意识和自我保护能力。
要严格执行安全规程,加强现场管理,保证施工现场的安全。
复杂地质条件下铁路隧道修建技术与对策肖广智(中国国家铁路集团有限公司工程管理中心,北京100844)摘要:结合既有铁路隧道工程经验,针对高地应力软岩大变形、岩爆、活动断裂带、高地温、高压富水断层等典型复杂地质条件,分析其特点并提出修建技术对策。
高地应力软岩的特点是围岩变形量大、变形速率高、变形持续时间长,主要对策为主动控制围岩变形、机械化施工、优化工艺工法、快速封闭成环等;岩爆的特点是预测难度大、对施工安全和工效影响大,主要对策为微震监测、释放地应力、加强支护、设备和人员防护等;高地温的特点是恶化作业环境、降低工效,主要对策为按照温度分级采取洒水、加强通风、冰块或机械制冷等降温措施;活动断裂带的特点是地质破碎、断裂带错动直接破坏结构,主要对策为大刚度环形衬砌、预留变形及补强空间、组合宽变形缝等;高压富水断层的特点是施工易产生突泥突水,主要对策为加强超前地质预报、超前泄水、加固地层、加强支护等。
相关修建技术对策可为川藏铁路隧道建设提供借鉴。
关键词:川藏铁路;高地应力;软岩;岩爆;高地温;活动断裂带;高压富水断层;修建技术中图分类号:U455文献标识码:A文章编号:1001-683X(2020)12-0035-08 DOI:10.19549/j.issn.1001-683x.2020.12.0350引言近年来,随着铁路隧道建设数量和规模的不断扩大,铁路隧道修建技术也在逐步提高,我国已成为名副其实的隧道大国和隧道强国[1]。
赵勇等[2-3]通过工程试验和现场实践研究提出软岩大变形铁路隧道的变形机制和处治措施,在贵广铁路天平山隧道得到成功应用;韩侃等[4]依托拉林铁路巴玉隧道分析岩爆典型特点,确定防治岩爆的动态施工技术;雷俊峰[5]从拉日铁路吉沃希嘎典型地热隧道产生高地温的原因与特征着手,从多个方面制定工程对策;耿萍等[6-7]通过数值计算和工程试验,研究穿越活动断裂带的隧道响应特性和设防措施;张金夫等[8]在大瑞铁路大柱山隧作者简介:肖广智(1964—),男,正高级工程师。
浅谈复杂地质条件下隧道施工技术和安全管理摘要在隧道施工中,经常会遇到复杂的地质条件,为确保安全、快速、优质完成隧道施工任务,必须要采取安全有效、切实可行的技术措施,以某工程为例,介绍瓦斯、石膏、岩溶地质条件下的隧道施工技术。
同时,介绍加路隧道安全管理的几项工作。
关键词隧道;地质条件;施工技术;安全管理1隧道施工技术1.1瓦斯地层1)设置平行导坑。
隧道出口于线路左侧(线路前进方向)30m设180m长的平行导坑,进行地质超前预报、改善施工通风及排水条件、开辟工作面。
竣工后,平行导坑作为消防、救援、检修通道。
2)降低瓦斯压力。
根据实际情况采用钻孔排放的方法降低瓦斯压力,排放范围为隧道开挖轮廓以外5m。
3)安全揭煤。
严格按设计要求沿隧道纵向每隔1.0m设1榀拱墙格栅钢架,拱部设f42超前注浆小导管(长3.5m,纵向间距2.0m/环,环向间距0.4m/根,前后环搭接长度不小于1.0m),加固煤体,封闭开挖范围以外煤体裂隙,缩小围岩松驰区,防止大变形发生,减少瓦斯涌入坑道的数量,严格按流程进行揭煤作业。
加强通风,保证洞内风速(0.25m/s)和开挖面风量(4m3/人分钟),使洞内瓦斯浓度不超过0.3%。
4)加强检测。
a用光学瓦斯测定仪,按检测流程,设专职安全员若干名,24小时不间断进行瓦斯浓度检测,随时随地抽检洞内瓦斯浓度,认真执行瓦斯浓度一炮三检制度,即在钻孔前、装药前和起爆前均要进行检查。
5)严格标准,强化管理。
①洞内瓦斯浓度>1.5%时,开挖面自动发出警报,必须撤出施工人员,停止一切作业,加强通风,同时打开掌子面的高压风。
②洞内瓦斯浓度在1.0%-1.5%时,进行警戒预防,指挥员、安全员随时检测瓦斯,禁止放炮,切断掌子面电源,加强通风。
③洞内瓦斯浓度在0.5%-1.0%时,发出一次警报,加强检测和通风。
④洞内瓦斯浓度在0.3%-0.5%时,正常通风。
⑤洞内瓦斯浓度在0.3%时,正常通风和作业。
1.2石膏地层1)超短台阶开挖。
隧道工程的施工重难点分析及解决方案引言隧道工程的施工过程中存在着许多重难点问题,这不仅涉及技术方面的挑战,还包括工程管理和安全等方面的考量。
本文将对隧道工程的施工重难点进行分析,并提出相应的解决方案。
施工重难点分析1. 地质条件隧道工程施工过程中,地质条件是最重要的影响因素之一。
地质条件复杂、地层变化大,会给施工带来诸多困难,如岩层破碎、地下水涌入等。
这些问题可能导致隧道的稳定性受到威胁,甚至引发地质灾害。
2. 施工安全隧道工程的施工安全是一项极为重要的任务。
施工现场存在众多危险因素,如塌方、爆炸、有毒气体等。
如何保障施工人员的安全,是一项重要的挑战。
3. 工期压力隧道工程通常有较紧的工期要求,而复杂的地质条件和工程规模增加了工期的不确定性。
如何在有限时间内完成工程,并保证质量,是一项技术和管理上的难题。
4. 施工成本隧道工程施工成本较高,直接影响项目的经济效益。
施工工艺、材料选择和资源利用等方面的决策都会对成本产生重要影响。
解决方案1. 前期勘察与设计充分的前期勘察和设计可以减少施工过程中的地质风险。
通过详细的地质调查,准确预测地层情况,采用合适的工程方案和支护结构,可以提高隧道工程的安全性和稳定性。
2. 施工安全管理制定科学的施工安全管理方案,严格执行各项安全规定。
加强人员培训,进行安全教育和技能培训,提高施工人员的安全意识和应急能力。
配备必要的安全设备和监测系统,及时发现并处理潜在的安全风险。
3. 工期控制和管理合理制定施工计划,充分考虑地质条件对工期的影响。
采用先进的施工方法和设备,提高施工效率。
与各相关部门和承包商建立良好的沟通与协作机制,确保工期的紧密配合。
4. 成本控制优化施工工艺,选择成本合理的材料和设备。
加强资源管理,提高资源利用效率。
注重施工过程中的质量控制,减少后期维护和修复的成本。
结论隧道工程的施工重难点分析和解决方案的制定对项目的顺利进行具有重要意义。
通过充分的前期调研与设计,科学的施工安全管理,合理的工期控制和成本控制,可以降低施工风险,提高工程质量,实现经济效益的最大化。
复杂地质条件下隧道施工技术和安全管理
【摘要】:不良地质条件就是指由各种地质作用和工程施工而造成的不良工程地质情况的总称。
不良地质与地质灾害不同,地质灾害是指以地质应力为主要原因引起的造成人类生命财产损失,或使人类赖以生存和发展的环境、资源发生严重破坏的现象或过程。
【关键词】:复杂地质隧道施工技术岩层
前言
隧道施工中不良地质条件主要有隧道洞口段、黄土地层、膨胀土地层、溶洞、岩爆、断层、涌水、塌方、松散地层、流沙地层、高地温地层、瓦斯地层、偏压地层等。
在不良地质条件进行隧道施工,如果开挖、支护处理不当,极易引起安全、质量和工期等方面的严重事故。
一般说来,不良地质条件是造成地下工程失事的一个重要原因,但并不意味着凡是不良地质条件的地下工程施工都一定会出工程事故。
恰恰相反,更多的工程实践证明,如果施工方法科学合理,能安全而高质地通过不良地质地段。
1、施工原则
不良地质地段隧道施工中,要制定完整的地质预测、预报预案,做好技术、物资、人力和财力的储备,根据预报结果及时调整施工方案,加强施工过程中的量测工作,及时反馈量测结果以调整施工方法。
不良地质隧道施工过程中最主要的是选择合理的施工方法,而合理的施工方法的选择又取决于施工条件、围岩条件、隧道断面积、隧道埋深、工期和环境条件等因素。
因此在施工过程中必须遵守以下基本原则[1]。
(1)广泛应用新奥法,容许围岩有适度变形,充分发挥围岩自身的承载力,合理地确定支护结构的类型和时机。
(2)特殊地质和不良地质地段隧道施工前,应采用超前地质预报,及时准确地进行量测监控,以指导施工和设计。
(3)在施工过程中,必须建立设计、施工检验、地质预测、量测反馈、修正设计一体化的施工管理系统。
2、开挖方法
隧道开挖方法有钻爆开挖法、岩石隧道掘进机法、盾构法等。
2.1 钻爆开挖法
钻爆法是隧道工程施工过程中通过钻眼、爆破、出渣而形成结构空间的一种开挖方法,是目前修建山岭隧道的最通行的方法。
按开挖分部情况分为全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁开挖法。
钻爆开挖的施工要点:在有可能的条件下,应尽量采用全断面或大断面分部的开挖方法。
为保证二次衬砌的施工质量和整体性,在任何情况下,都应该采取先墙后拱的施工顺序。
钻爆法的优点:
(1)适用于各种地质条件和地下水条件;
(2)具有适合各种断面形式(单线、双线及多线、车站等)和变化断面(过渡段、多断面等)的高度灵活性;
(3)通过分部开挖和辅助工法,可以有效地控制地表下沉和坍塌;
(4)与盾构法比较,在较短的开挖地段使用,也很经济;
(5)与掘进机法比较,对围岩匀质性质无要求;
(6)与明挖法比较,可以较大地减少对地面交通和商业活动的影响,避免大量的拆迁;(7)从综合效益观点看,是较经济的一种开挖方法。
钻爆法施工原则:
(1)务必保护围岩原有特性,减少破坏和扰动;
(2)为了充分发挥围岩自身的承载作用,应允许围岩有控制的变形;
(3)合理决定支护结构的类型、支护结构参与工作的时间、底部封闭时间、一次掘进长度等;
(4)进行实地测量监控,及时提出可靠数量的量测信息,以指导施工和设计;
(5)建立设计→施工检验→地质预测→量测反馈→修正设计的一体化施工管理系统,以不断提高和完善施工技术;
(6)在选择支护手段时,应选择能大面积牢固与围岩紧密接触的、能及时施设和应变能力强的支护手段。
2.3岩石隧道掘进机法
岩石隧道掘进机法(Tunnel Boring Machine,TBM)是利用岩石隧道掘进机在岩石地层中开挖隧道的一种施工方法。
利用刀具将隧道整个断面切削成型,在掘进的同时,还兼有出渣及自动推进的功能。
岩石隧道掘进机法对隧道的工程条件有十分苛刻的要求,实际中应充分地论证,在技术和经济上合理方可采用。
2.3盾构法
盾构法是一种主要应用于软土、流沙、淤泥等特殊地层的施工方法。
其基本原理是利用被称为盾构的一件有形的钢质组件,沿隧道设计轴线开挖土体并向前推进,盾构能支撑围岩以及保证作业人员和机械设备的安全,同时还能防止地下水或流沙的侵入。
3、支护方法
隧道开挖后,为有效地适应和控制围岩的变形,增强围岩的稳定性,保证施工安全,同时为确保运营过程中的稳定性和耐久性,均须进行相应的支护。
不良地质条件下隧道一经开挖暴露后应及时施作初期支护,充分利用围岩的自稳能力,提高围岩与支护的共同作用。
当隧道逐渐稳定后,适时进行二次支护以保证隧道的永久稳定和安全。
初期支护与二次支护构成隧道的复合式支护。
(1)钢拱架。
工程上采用的型钢钢拱架有工字形钢、H形钢、槽钢、U形钢、钢管及钢轨等材料。
但是这类钢架较重,架设困难,特别是采用全断面法开挖时,拱部难以架设,且在施工现场也不便于加工制作。
另外,钢架与喷射混凝土结合不良,黏性力较小,在与围岩的接触面上因难以保证喷射混凝土充填密实,因而影响其整体性,故目前现场只有十分必要时才使用[2]。
(2)管棚支护。
管棚支护又称钢管支护,在管内灌注水泥砂浆,钢管支护的强度与水泥砂浆强度成正比。
如强度不够,则可以在钢管中在安设螺旋状钢筋。
由于支护本身能有一定的变形能释放围岩压力,使支撑强度得到进一步加强。
按钢管的长度分为长管棚和短管棚,主要用于非黏性砂土层和穿过长度较大断层破碎带及岩溶等地质缺陷地段,或需严格控制地层沉降的浅埋隧道,常与注浆法结合使用,称为注浆管棚法。
(3)插钎支护。
插钎法是以钢钎或短钢轨(一端锻头)用风锤或人力沿最前一排支撑上向工作面内打人(稍向上斜),支撑顶部及两侧与围岩间应以填塞密实。
扩大部分的插钎可沿已架好的最前一排扇形支撑的外缘平行洞轴线打入,也可以由上导洞内垂直洞轴线向两侧打人,逐步扩大。
该方法适于粒径较大的石块或碎石堆地层。
(4)锚杆支护。
锚杆支护是紧靠掘进掌子面沿洞轴线(稍向外偏斜)向前方钻一到二排孔,安装灌浆锚杆。
适用于各种软弱破碎围岩,具有良好的悬挂、组合梁
和承载拱效果。
(5)钢盾板支护。
钢盾板支护是利用千斤顶水平推进钢盾板,一边在盾板前部的掩护下进行开挖,一边利用盾板的尾部作为衬砌的外模来浇筑混凝土。
灌浆是在不良地质地层中开挖隧洞的重要加固手段,可加固松散围岩和止水,使围岩稳定,依据工作面不同可分为洞内灌浆(从开挖掌子面钻孔灌浆)和洞外灌浆(从地表或旁洞钻孔灌浆)两种。
(6)工作面锚索支护。
工作面锚索支护是从工作面向前方钻孔,安设预应力锚索,张拉锁口后,即对围岩产生支护力。
该方法是一种柔性支护,支护力的大小可以根据围岩的情况进行调整。
当常规支护效果不好,或围岩十分松散破碎,还必须通过掌子面加固时,可采用该方法。
(7)辅助导洞超前锚索支护。
辅助导洞超前锚索支护是沿隧洞横断面上开挖辅助导洞,从导洞内预先安设各种形式的锚杆和预应力锚索,以加固围岩。
该方法适应于断面较大的洞室的施工。
4、施工安全管理
4.1超前地质预报
地质风险是隧道的最大风险源。
由于钻孔是点状信息,隧道开挖需要的是线状信息,加上勘探实施比较困难,以及地层的复杂多变性,详勘地质报告与实际地层不可避免存在一定偏差。
因此要把超前地质预报作为风险控制的一道必经工序,按“有疑必探、无疑也探、先探后挖”的原则实施,采取长短结合、物探钻探结合等预报手段,为工方案制定提供依据,确保探明地质,有的放矢,取得良好成效。
4.2施工安全管理综合措施
复杂地质条件下隧道在不良地质段施工,如事先无针对性措施或处置不当,极易发生涌水、坍塌甚至造成灾难性事故。
隧道施工方要认真贯彻“安全高于一切、质量同于生命、防患胜于补救、责任重于泰山”的指导思想,坚持“预防为主、超前控制、从严排查、彻底治理”的基本原则,开展施工安全管理。
主要措施如下:
(1)建立建设单位、驻地办、施工单位3级安全生产监管机构,建立和完善隧道安令生产规章制度,实行安全一票否决制,全面落实安全生产责任制。
(2)实行施工组织设计安全专项方案审查制度,强化隧道施工安全技术保障措施,确保施工方案万无一失。
如开展重大风险源识别和告之制度,加强超前地质预报,建立进出隧道门禁系统、隧道内作业面远程监控系统、隧道施工预警系统等综合措施[3]。
(3)编制应急预案系统,分阶段组织演练。
根据复杂地质条件下隧道施工特点和风险点,由建设单位牵头编制《应急救援联动总预案》,对应急安全管理的方针政策、组织机构、联动原则、预案编制、应急行动程序和应急响应者的责任及义务做了明确规定;由各施工单位编制突涌水、坍塌、初期支护异常变形、爆破、火灾、防台抗台等专项应急救援预案;形成一套完整有效的应急救援预案体系。
结语
综上所述,我国地大物博,地形条件复杂,复杂地质条件下隧道工程的施工技术及安全管理,对我国交通运输安全具有重要的意义。
因此在复杂地质条件下施工,必须要全面的分析地质条件,选择相应的施工技术,并且要提高安全管理意识,从而保障隧道工程施工质量和效益的统一。
参考文献:
[1]潘海泽.隧道工程地下水水害防治和评价体系研究[D].科技资讯,2010 (03)
[2]张同波.李翠翠.复杂地质条件下地下工程施工技术的研究与应用[J].施工技术,2009 (01)
[3]朱品安.复杂地质条件下浅埋隧洞开挖施工技术[J].科技资讯,2008 (05)。