复杂岩溶地质条件下的隧道施工与风险防范
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岩溶地区隧道施工灾害防治发布时间:2021-01-28T15:23:43.440Z 来源:《中国电业》2020年第28期作者:王瑜[导读] 针对岩溶地区隧道工程建设,在简述岩溶地质特点的基础上,王瑜中交三公局第二工程有限公司摘要:针对岩溶地区隧道工程建设,在简述岩溶地质特点的基础上,对岩溶地质灾害进行深入分析,并提出相应的防治措施,旨在为实际的岩溶地区隧道工程建设提供参考依据。
关键词:岩溶地区;隧道施工;灾害防治隧道作为公路系统的重要组成部分,目前有越来越多的隧道建设在岩溶地区中,岩溶地区对隧道建设施工是有很大影响的,严重时还有可能引发各类灾害,导致工程建设无法完成,并引起不同程度的伤亡和损失。
因此,有必要对岩溶地区隧道工程施工中可能发生的灾害进行分析,并提出行之有效的防治措施。
1岩溶地质概述在我国,岩溶地质条件在西南地区较多,这是因为西南部地区的可溶性岩层实际分布较多,且降雨量丰富。
地表与地下的岩溶可能形成不同的景观,比如在地表由于受到雨水的冲刷作用及风蚀而产生溶沟、石柱或石芽;而在地下则会产生岩溶通道,如地下湖与暗河等。
沉积岩在大陆的分布十分广泛,其中有15%左右属于碳酸盐岩,在我国,碳酸盐岩的实际分布面积可以达到334km2左右,在总国土面积中约占1/3。
2岩溶地质灾害2.1地表灾害在岩溶地质较为发育的区域,覆盖层以下往往存在溶沟与石芽,在岩层内还存在溶洞、落水洞或暗河,这样会使覆盖层处在欠稳状态,此时在进行隧道施工时,容易产生失稳破坏。
对于普通建筑,因其自重影响范围很大,通常为向下10m,所以建筑自身稳定性除了和上层土体存在一定关联,而且还和下伏基岩之间关系密切。
但对岩溶区而言,由于土层厚度往往不均匀,且孔隙率相对较高,所以上部建筑可能发生一定程度的沉陷,或导致塌陷,直到下层溶洞[1]。
以岩溶区发育特点为依据,在岩溶区范围内的地表建筑与浅埋隧道,可能会遇到下列几种地基类型:第一,石芽地基;第二,溶洞地基;第三,土洞地基。
岩溶隧道施工风险评估及灾害防治摘要:随着公路、铁路的高速发展,隧道工程也不断增加。
岩溶地区隧道施工较为复杂,需综合考虑岩溶发育规律及形态变化等各种不利因素,确保工程建设安全。
本文针对岩溶地区隧道工程特点,总结隧道施工风险评估方法,明确评价指标选取,分析岩溶隧道极易发生的地质灾害,并提出相应的治理措施。
研究结论可为岩溶隧道施工中的风险评估和灾害治理提供指导性意见,具有实际的工程意义。
关键词:岩溶;隧道;风险评估;灾害防治我国幅员辽阔,铁路、公路分布广泛,无论是高山平原都大量存在。
公路、铁路的建设必定会穿越高山、峡谷,修建隧道就成为一种重要的建设方式,尤其在我国西部,大量岩溶地貌存在,隧道建设势必会涉及岩溶地区,由于岩溶地貌极易发生涌水、垮塌等地质灾害,极大程度上威胁施工和隧道运营安全。
因此,对岩溶隧道施工危害进行风险评估,全面分析其易发生的地质灾害,并提出相应的灾害防治措施,可有效地指导岩溶隧道施工,为类似工程的施工、管理提供参考。
1岩溶隧道施工风险1.隧道涌水由于岩溶隧道有大量岩溶的存在,且部分岩溶难以在工程开始之前被勘探,溶洞中一般含有大量的水,其包含多种化学成分,对隧道岩体和隧道衬砌结构都有一定的腐蚀作用,腐蚀后的岩体强度会极大的降低,隧道涌水极有可能出现,给正常施工造成很大的安全隐患。
涌水的产生不仅与溶洞存在有关,还与地下水、降雨、河湖水的渗流等相关联,水压力的作用可导致隧道围岩压力的增大,裂缝不断扩展,在经过不断外力振动和风化后岩体破裂,地下水涌出,也会发生隧道涌水现象。
在施工阶段会给施工造成极大困难,严重的甚至无法施工。
在隧道运营期若出现涌水,则很大程度上会影响车辆、行人的安全,造成不可估量的损失。
同时,隧道长期的高水位将软化地基,极易发生岩溶塌陷地质灾害。
1.隧道垮塌岩溶地区溶洞的存在使得隧道形成大量的空腔,该部分围岩没有较好的支护作用,在外力作用下也容易发生垮塌。
统计国内外隧道塌方、岩爆、瓦斯爆炸、大变形以及涌水突泥等灾害信息共969条,共有塌方事件483起,占总数的49.9%[1]。
隧道建设中的风险评估与预防措施有哪些隧道建设是一项复杂而具有挑战性的工程,由于其施工环境的特殊性和不确定性,存在着多种潜在的风险。
为了确保隧道建设的安全和顺利进行,必须进行全面的风险评估,并采取有效的预防措施。
一、隧道建设中的风险类型1、地质风险隧道施工过程中,地质条件是最关键的因素之一。
不良地质如断层、破碎带、岩溶、软弱围岩等,可能导致坍塌、涌水、突泥等事故。
2、施工技术风险施工方法选择不当、施工工艺不合理、支护不及时或不足等施工技术问题,都可能影响隧道结构的稳定性,增加安全风险。
3、环境风险隧道建设可能会对周边环境造成影响,如地下水位下降、地表沉降、建筑物损坏等。
同时,外部环境的变化,如暴雨、洪水、地震等自然灾害,也会给隧道施工带来风险。
4、人员与设备风险施工人员的操作失误、违规作业、安全意识淡薄等,以及设备故障、老化、维护不当等,都可能引发安全事故。
5、管理风险项目管理不善,包括施工组织不合理、安全管理制度不完善、监督不到位等,会影响整个隧道建设的安全和质量。
二、风险评估的方法1、现场勘察与调查在隧道建设前,对施工现场进行详细的地质勘察和环境调查,收集相关数据和资料,为风险评估提供基础。
2、经验类比法参考类似地质条件和施工环境下的隧道工程案例,借鉴其经验和教训,对当前隧道建设的风险进行评估。
3、理论分析与计算运用地质学、力学等相关理论,对隧道围岩的稳定性、支护结构的受力等进行分析和计算,评估潜在的风险。
4、风险矩阵法将风险发生的可能性和后果的严重程度分别进行评估,然后将两者组合在风险矩阵中,确定风险的等级。
三、预防措施1、地质勘察与超前预报加强地质勘察工作,准确掌握地质情况。
同时,采用先进的超前预报技术,如地质雷达、TSP 等,及时发现前方不良地质,提前采取应对措施。
2、合理选择施工方法和支护方案根据地质条件和隧道设计要求,选择合适的施工方法,如钻爆法、盾构法、掘进机法等。
并制定科学合理的支护方案,确保隧道结构的稳定性。
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。
隧道施工中的主要风险及防范措施1、总结隧道与地下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的突出特点,从而加大了施工技术的难度和建设的风险性。
目前对隧道及地下工程中风险的认识没有统一,对风险与危险的区别没有明确认识。
然而,市场经济体制下,又要求每个企业及投资者对所经营的项目必须有足够的风险意识。
对于隧道及地下工程而言,风险是在以工程项目正常施工为目标的行动过程中,如果一项活动或客观存在足以对被保险系统造成各种直接或间接损失,那么就称这个项目存在风险,而这项活动或客观存在所引发的后果就是风险事故。
2、隧道施工中的主要风险因素隧道施工风险具有风险的所有特征:(1) 由于地基岩土性质、工程水文地质条件复杂,隧道施工风险是客观的;(2) 由于勘察设计资料有限,隧道施工中不可避免地会遇到设计计算理论不完善和一些突发事件,使得隧道施工的风险具有发生的偶然性和大量发生的必然性;(3) 在隧道施工过程中,由于试验数据离散性大,调查报告提供了有关现场性质的有限信息,地下情况的不可预知性,施工风险的可变性就更加明显;(4) 由于隧道施工对场地周围土体的扰动大,造成了对场地周围建筑物、居民生活和环境的影响,除本身的技术因素影响外,隧道施工还不得不与外部环境发生关系,这使得隧道施工风险不仅具有内部因素的多样性,而且还具有鲜明的层次性。
施工期风险因其事故发生率高、经济效益受到制约而成为工程风险分析和研究的重点,对隧道工程施工过程中的风险因素可以归纳以下几个方面:(1)水文地质条件的复杂性引起的自然和环境风险工程水文地质条件是隧道设计和施工最重要的基础资料。
其复杂性主要表现在:① 地层方面体现在地层层次分布情况、不同岩土介质材料的物理力学特性和参数、岩土介质在切削搅拌后的流动性、粘性和变形以及各种不良地质情况(如潜在有害气体的侵入)等。
② 水文资料方面,主要包括:岩土的渗透性、含水量、流向与流速;水位、水压和水冲刷力;水的腐蚀性;水的补给来源等。
岩溶隧道施工安全技术与风险控制一、风险分析岩溶隧道施工常遇到的地质问题包括溶洞、暗河和水囊等。
一些溶洞位于隧道底部,需要对这些溶洞进行填充处理,但是填充物松软且深,当进行隧道基底施工时,易出现不均匀沉降现象;岩溶隧道施工会遇到大的水囊和暗河,一旦挖通岩壁或者水囊和暗河冲破岩壁,会有大量的岩溶水或者泥沙水涌入隧道;岩溶隧道施工会遇到饱含水分的充填物溶槽,一旦坑道掘进到其边缘时,将会有大量的含水充填物不断涌入隧道,造成地表开裂,山体压力剧增;此外,还有一些溶洞和暗河迂回交错的岩溶隧道,施工难度大。
在岩溶隧道施工中,除了具有一般隧道所具有的风险外,还主要存在以下风险:(1)未进行超前地质预报或预报方法太单一等不安全行为,一旦发生突发性突涌水事故,易发生重大人员伤亡事故,造成施工设备和器械浸泡、隧道内有轨和无轨道路中断、隐藏在水中的尖锐物体对人员造成意外伤害等。
(2)若对岩溶水处理不当,例如随意排放岩溶水,可能造成泥石流灾害。
(3)在溶洞充填体中掘进时,若不提前注浆加固,在掘进过程中极易造成塌方冒顶事故。
(4)钻炮眼前,若前方有地下承压水体但未进行超前钻孔探测,密集的炮眼会削弱掌子面的承载力,在钻眼时极易造成突水灾害,也可能在爆破瞬间发生突水灾害。
(5)长进尺、大药量爆破可能引发隧道坍塌冒顶事故,也可能引发突涌水灾害。
(6)当隧道只有一侧遇到溶洞时,若先开挖另一侧,可能造成片帮甚至塌方事故。
(7)施工中若未处理溶洞顶板危石,或高处处理危石时安全措施不当,可能造成物体打击伤害或高处坠落伤害。
(8)探明溶洞水流后,未进行排水减压或排水减压方法不当,可能造成突涌水灾害。
(9)二次衬砌施工前,未检查处理拱部、底板、侧边墙范围内的有害空洞,可能造成隧道坍塌,或给运营期间的安全留下隐患。
二、风险控制重点(1)杜绝不进行超前地质预报的不安全行为。
(2)在溶洞充填体中掘进前,现场盯控进行注浆加固。
(3)杜绝长进尺、大药量爆破的不安全行为。
隧道施工中如何应对复杂地质条件在隧道施工过程中,复杂地质条件是经常遇到的难题。
这些复杂地质条件可能包括软弱围岩、断层破碎带、岩溶地貌、高地应力、瓦斯地层等等,它们给施工带来了巨大的挑战,如塌方、突水突泥、围岩大变形等,不仅影响施工进度,还可能威胁施工人员的生命安全。
因此,如何有效地应对复杂地质条件,是隧道施工中至关重要的问题。
首先,施工前的地质勘察工作必须要细致和全面。
这是应对复杂地质条件的基础。
通过地质钻探、物探等手段,尽可能准确地掌握隧道沿线的地质情况,包括地层岩性、地质构造、地下水分布等。
同时,还应结合区域地质资料进行综合分析,预测可能出现的复杂地质问题,并制定相应的预案。
在软弱围岩地段施工时,需要采取特殊的支护措施。
软弱围岩自身稳定性差,容易发生变形和坍塌。
通常会采用超前支护,如超前小导管、超前管棚等,来加固前方围岩。
开挖时应采用短进尺、弱爆破或机械开挖的方式,减少对围岩的扰动。
及时施作初期支护,包括锚杆、喷射混凝土、钢拱架等,形成有效的支护体系,控制围岩变形。
断层破碎带是隧道施工中的一个重大隐患。
在穿越断层破碎带前,要加强超前地质预报,准确判断断层的位置、规模和性质。
施工时,可以采用注浆加固的方法,提高破碎带围岩的强度和稳定性。
如果断层破碎带内有大量地下水,还需要进行排水处理,降低水压。
开挖方式要根据具体情况选择,一般采用台阶法或环形开挖预留核心土法,并加强支护。
岩溶地貌在隧道施工中也较为常见。
岩溶可能导致溶洞、暗河等不良地质现象。
施工前要通过地质勘察和物探等手段查明岩溶的分布范围和规模。
对于小型溶洞,可以采用回填、跨越等方式处理;对于大型溶洞和暗河,需要制定专门的处理方案,如架设桥梁、修建涵洞等。
同时,要做好防排水措施,防止岩溶水对隧道造成危害。
高地应力地区的隧道施工容易出现围岩大变形。
在这种情况下,需要进行地应力测试,了解地应力的大小和方向。
开挖时要选择合理的断面形状和开挖方法,尽量减少围岩的应力集中。
Construction & Decoration40 建筑与装饰2023年6月上 复杂地质条件下隧道施工管理安全管控措施及防治对策庞渊乾广西路桥工程集团有限公司 广西 南宁 530000摘 要 隧道施工有着施工工序多、施工风险大、施工难度高等相应的特点,因此在隧道施工中,落实安全管控强化施工管理是十分必要的。
本文也将目光集中于此,分析如何在作业构成复杂、循环性强、综合性高、隐蔽性大且作业环境恶劣空间有限的背景下落实安全管控,希望通过本文的探讨和分析,可以为相应施工管理工作人员提供更多的借鉴与参考,有效地控制隧道施工的安全风险,减少安全事故的出现。
关键词 隧道施工;安全管控;防治策略;安全隐患Safety Control Measures and Prevention and Control Measures for Tunnel Construction Management Under Complex Geological ConditionsPang Yuan-qianGuangxi Road and Bridge Engineering Group Co., Ltd., Nanning 530000, Guangxi Zhuang Autonomous Region, ChinaAbstract Tunnel construction has the corresponding characteristics such as multiple construction processes, high construction risk and high construction difficulty, so it is necessary to implement safety control and strengthen construction management in tunnel construction. This paper also focuses on this issue, analyzes how to implement safety control under the background of complex operation composition, strong circulation, high comprehensiveness, large concealment, harsh working environment and limited space. Through the discussion and analysis in this paper, it is expected to provide more reference for the corresponding construction management staff, effectively control the safety risks of tunnel construction, and reduce the occurrence of safety accidents.Key words tunnel construction; safety control; prevention and control strategies; safety hazard引言经济社会发展带动交通事业发展,现阶段隧道工程建设的需求和规模变得越来越大,而在隧道工程施工的过程中,尤其是复杂地质条件下的隧道工程施工过程中,相关工作人员的工作空间是较为有限且工作面较为狭窄,工作环境相对而言较为复杂,这也就导致了施工工作人员在施工建设时面临着较大的安全风险和安全隐患,因此落实施工管理,加强安全管控十分必要。
地质结构复杂、围岩多变隧道预防塌方的技术保障措施高风险隧道具有岩性复杂多变、岩石类型多样、围岩地质普遍较差、隧道穿越不良地质、工程地质及水文地质复杂、施工风险等级高等特点。
隧道施工安全质量管理的关键就是避免隧道坍塌出现,造成隧道在施工过程中出现坍塌的原因是多方面的,任何形式的隧道坍塌都不是突然和偶然的,出现隧道坍塌都是有前期征兆和表现的。
引发隧道坍塌的因素有地质、施工质量、施工方法、施工技术、现场管理、外界气候等方面的原因。
如何优质、高效、安全地进行隧道施工,杜绝和防治隧道坍塌就成为了重要话题。
预防隧道塌方的技术保障措施及存在风险的原因分析1)地质原因隧道施工最容易出现塌方和安全事故的应该是Ⅲ、Ⅳ级围岩,首先从心里上管理人员和施工人员认为这样的围岩是安全的。
判别围岩级别的方式和因素很多,不一定硬度好的围岩就是好围岩,还要看且围岩结构是否完整,是否有顺层和大的水平滑层、是否有破碎带、是否有软弱夹层、裂隙水是否发育等,这些都是判定围岩好坏的标准。
往往设计和实际是有出入的,这就需要有经验的技术人员进行现场辨别,选择恰当的循环进尺、开挖方法和超前支护措施。
只有这样才能使隧道开挖后的坍塌概率有效降低。
所以在地质条件不允许情况下,大断面开挖、大进尺开挖、对前方围岩不采取超前支护预加固措施,装药量不控制,那么在爆破开挖后就会形成掉块,坍塌,在破碎带和断层带就会出现牵引式的大坍塌。
所以隧道进行开挖施工前对设计地质资料和现场地质进行分析研究,辨别出现场围岩的实际好坏情况,要根据实际的地质情况来合理安排施工(开挖断面大小选择、开挖进尺、掌子面加固、预留核心土)。
围岩破碎松散先进行超前支护,对围岩进行预加固(注浆固结、锚杆、管棚)。
隧道施工认清地质是关键,施工方法、施工工艺、施工工序和施工进度由地质决定,不能仅凭设计资料的围岩来施工,需要现场分析和观察辨别围岩的实际结构情况。
2)施工质量原因隧道在开挖后塌方,可认为是地质、开挖方法、施工工艺、超强支护等方面的原因。
隧道施工常见问题及解决方法隧道施工是建筑工程中常见的一种特殊工艺,也是对工程施工技术和管理水平的一项重要考验。
在隧道施工过程中,常会遇到一些问题,例如地质条件复杂、围岩质量差、隧道洞口控制困难等。
这些问题的存在会影响隧道施工的进程和质量。
因此,针对这些问题,我们需要及时采取相应的解决方法,以确保隧道工程的顺利进行。
一、地质条件复杂地质条件复杂是隧道施工中常见的问题,主要包括地层稳定性差、地下水位过高、地下水湿润等。
这些问题给隧道施工带来了极大的困扰,不仅增加了施工风险,还可能导致施工质量下降。
为了解决这些问题,我们可以采取以下措施:1. 做好地质勘察和储备方案,在施工前充分了解地质条件,制定合理的施工方案,并根据隧道施工的不同阶段提前进行储备,以应对地质条件的变化。
2. 利用先进的隧道施工技术,例如盾构机施工、冻结法施工等,可以有效地解决地质条件复杂的问题。
盾构机施工可以减少地质灾害的发生,提高施工速度和施工质量;冻结法施工可以通过冷却控制地下水位,减少地下水对隧道施工的影响。
二、围岩质量差围岩质量差是隧道施工中常见的难题之一,主要表现为围岩破碎、断裂、岩溶等。
这些问题对隧道的稳定性和施工进度都会产生不利影响。
为了解决围岩质量差的问题,我们可以采取以下方法:1. 增加支护措施:根据围岩质量的不同,选择合适的支护措施。
例如,在围岩质量较差的地段,可以采用钢支撑、喷射混凝土等方式加固围岩,提高施工安全性和稳定性。
2. 加强监测与预警:在施工中加强对围岩变形和位移的监测与预警,及时发现围岩质量差的问题,采取相应的补救措施,以防止更大的灾害发生。
三、隧道洞口控制困难隧道洞口控制困难是隧道施工中常见的技术难题,主要体现在洞口稳定性差、透水等。
这些问题会直接影响隧道施工的安全性和质量,对施工进程造成不利影响。
为了解决隧道洞口控制困难的问题,我们可以采取以下方法:1. 强化洞口支护:通过增加洞口支护的辅助设备和加固措施,增强洞口的稳定性。
第43卷第14期山西建筑Vol.43No.142 0 1 7 年 5 月SHANXI ARCHITECTURE May.2017 •159 •文章编号:1009-6825 (2017)14-0159-03复杂岩溶地质条件下的隧道施工与风险防范刘炳东(浙江交工宏途交通建设有限公司,浙江杭州310002)摘要:简述了复杂岩溶条件下隧道作业的风险防范要点,介绍了隧道施工现场监控量测的主要内容,并从洞口与明洞施工、洞身 开挖、断层破碎带施工等方面,提出了隧道施工过程的风险防范措施。
关键词:隧道,岩溶地质,监控量测,风险防范中图分类号:U455 文献标识码:A〇引言贵州省位于我国西南地区,山高坡陡,一年四季雨水充沛,复 杂多变的层积岩与喀斯特地质地貌,为该地区形成了一道亮丽的 风景线。
然而,深埋的岩溶地质会给公路隧道施工带来各种麻烦,如溶洞内大小不一的填充物外涌、掌子面泥水四溢、掉块、坍 方、冒顶等安全隐患。
因此,复杂岩溶地质条件下的公路隧道施 工,需要制定科学合理且有效的施工方案。
余庆至安龙高速公路罗甸至望谟段工程是《贵州省高速公路 网规划》“6横7纵8联”中的“第六横”一余庆至安龙高速公路的重要组成部分,同时也是贵州省高速公路三年建设会战项目之 一。
路线全长75 k m,双向四车道,设计时速80 k m/h,路基宽24.5 m,汽车荷载为公路I级。
笔者所在项目为L W T J-2标段,起于罗甸县逢亭镇赖村北东 侧,起点桩号K8 +874,终点桩号Y K17 +580。
该标段共有隧道 2处,分别为林纳隧道和罗苏一号隧道,总长2 217 m,由地质勘探 可知,该项目穿越地层岩性复杂,构造发育,主要表现为崩塌、滑 坡、危岩、岩堆、不稳定边坡等不良地质条件,其中岩溶较为常见,多表现为溶岩、溶腔、裂隙和裂谷等产状,地理条件复杂,地质条 件差,雨水多,隧道施工难度大,安全要求极高。
1复杂岩溶地质条件下隧道作业的风险防范作业要点为确保复杂岩溶地质条件下隧道施工的安全可靠,按照“新 奥法”原理,隧道以坚持勤量测、严注浆,管超前,弱爆破,短进尺,强支护,早封闭的原则进行,遵循“先探后挖、支护在先”的施工程 序,稳步推进。
初期支护:可采用工字钢拱架(或钢筋格栅),径向锚杆,钢筋 网及喷射混凝土组成,拱架、锚杆及钢筋网之间采用纵向钢筋相 接,并与岩面紧密贴合。
二次衬砌:在浅埋及洞口加强段采用钢筋混凝土结构,以确 保隧道支护结构的安全,隧道的主要辅助施工措施可采用超前大 管棚、超前小导管。
超前大管棚设于隧道两端洞口,超前小导管 用于V级围岩及IV级围岩较差地段。
2全面监控量测,及时数据分析隧道的监控量测是“喷锚”施工的一项重要内容,它既能确保 隧道的安全操作,也能为围岩的动态支护提供可靠数据,还能为 隧道设计与施工积累丰富的技术资料,因此必须做好此项工作。
如表1所示,根据本项目隧道具体条件,定期进行隧道围岩变形量测、应力一应变量测和围岩支护效果分析与稳定性分析。
2.1 关注净空收敛监测表1施工现场隧道监控量测一览表序号项目方法、工具断面布置监控量测频率/d1 ~1516~30 1 ~90為90必测项目初期支护观察地质罗盘开挖后、初喷后每次爆破后进行水平净空收敛各种类型收敛计V级每10 m —个,IV级每20 m一个,i n级每50 m—个。
每断面4个观测点1次2次/d1 次/2 d1 次/7 d2 次/7 d2 次/30 d拱顶下沉全站仪、水平仪V级每10 m —个,IV级每20 m一个,I II级每50 m—个。
每断面一对测点1次2次/d1 次/2 d1次/周2次/周2次/月锚杆轴力钢筋应力计、频率i+每代表性地段设一个断面,每个断面不少于7个测点1次/周2次/周—1次/月2次/月—地表下沉高精度全站仪、水平仪V级每10 m —个,IV级每20 m一个,i n级每50 m—个。
每断面11个观测点开挖面距量测断面<2S时,1次/d〜2次/d,开挖面距量测断面<5B时,1次/2 d,开挖面距量测断面> 5B时,1次/周选测项目钢支撑内力、外夬钢筋应力计、频率i+每10 m钢支撑一对测力计1次 1 次/2d1 次/7 d2 次/7 d1 次/30 d3 次/30 d支护、衬砌内应力、表面应力及裂隙量测混凝土内应变计、应力计、压力盒各代表性地段1个断面,每断面11个测点1次/d 1 次/2 d1 次/7 d2 次/7 d1 次/30 d3 次/30 d围岩内位‘洞内钻孔中安设单点、多点杆式或钢丝式位移计V级每10 m—个,IV级每20 m—个,DI级每50 m-个。
每断面2个~ 11个测点1次/d2次/d1 次/2 d1 次/7 d2 次/7 d1 次/30 d3 次/30 d表2为林纳隧道在初期支护后的监控量测样本,样本中的净 空收敛量测是隧道风险防范的一项重要检测指标,通过定期监测 断面的净空收敛数据,包括变化速率与累计变量值,通过对所观 测数据的分析研究,能够全面掌握围岩变形的稳定情况,同时也 为复杂岩溶地质条件的隧道施工及时调整支护参数,以及在隧道 二次衬砌施作时间提供可靠的数据。
2.2 隧道的支护情况观测及时观测隧道施工过程中的支护情况,观测内容包括开挖面 的自稳性与附近自稳性,校核围岩与图纸是否有出人,初期支护 的结构受力状况及是否出现破损等情况。
每次爆破后应对掌子 面进行严密监视,特别是软弱围岩,要实时地质勘查,观察后做好 相关记录,并整理保存。
2.3 j同内地质超前预测预报收稿日期:2017-03-06作者简介:刘炳东(1973-),男,高级工程师第43卷第14期•160 • 2 0 17 年 5月山西建筑表2林纳隧道净空收敛监测成果(样本)工程名称余庆至安龙高速公路罗甸至望谟段LWTJ-2工程地点林纳隧道施工单位浙江交工集团宏途交通建设有限公司监测曰期2016.12.5 ^-2016.8.10监测仪器型号NTS-362RL测点测点初始值上周值本周值本周变化变化速率累计变编号里程m m m mm mm/d量/mm KJK1YK8 + 87612.902 712.902 312.902 60.300.04-0.10 KJK2YK8 + 89612.912 612.912 112.912 70.700.100.20 KJK3YK8+91612.096 712.096 512.096 2-0.30-0.04-0.50 KJK4YK8 + 93612.887 212.887 912.887 1-0.80-0.11-0.10 KJK5YK8 + 95612.935 812.935 312.935 40.100.01-0.40 KJK6YK8 + 97612.815 712.815 712.815 5-0.20-0.03-0.20 KJK7YK8 + 99612.837 412.837 412.837 40.000.000.00 KJK8YK9 + 11612.589 112.589 112.589 10.000.000.00注:,‘+ ”表示扩张,表示收敛洞内超前地质预报是富水岩溶地层隧道施工中的重中之重,通过科学的超前预报,可以最大限度的避免施工中可能出现的一 切地质风险。
图1为施工项目部采用的洞内地质超前预测预报 程序。
本项目所施工隧道为长大隧道,所处地段地质的熔岩发育,地层破碎,地下水发育,因此,施工所采用的超前预报手段长 短结合,以较长距离的预报作为宏观控制,中短距离的预报作为 调整准确度的依据,确保超前预报的结果准确可靠,降低风险。
地质方法|—d原始资料|~掌子面素描|~d洞体展现m—物探方法|~»•I单道地震h|v_____—I地质超前预报•I地质雷达I-1图1地质超前预测、预报程序图3施工过程的风险防范复杂岩溶地质条件下的V级、IV级围岩可采用先超前预支护 后开挖:V级围岩洞口段优先采用“拟〇8大管棚+注浆”预支护,洞身其他地段可采用“超前小导管+注浆”预支护;IV级围岩采用 “超前砂浆锚杆”预支护。
洞内采用液压锚杆钻车钻眼、装载机装 碴,自卸汽车运碴至弃碴场;衬砲采用液压台车施工,墙拱一次浇 筑,混凝土搅拌运输车运送,高压栗送混凝土人模。
洞内附属沟 槽、路面工程以及装修在二次衬砲完成后进行。
3.1 洞口与明洞施工如图2所示,明洞及洞门施工包括洞口土石方开挖、排水系 统、洞门、明洞、坡面防护以及洞口的辅助工程等施工。
明洞工程 按图纸设计先施工完成,以减少干扰,并保证安全,为加速隧道施 工创造条件。
洞顶截水沟喷混凝土S=5 cm,钢钎+22f超前夭管棚注浆、钢支撑图2洞口工程施工示意图3.2洞身开挖根据隧道施工掘进过程中溶岩的地质状况,当为V级围岩 时,洞口段采用“大管棚+注浆”超前预支护,洞身段采用“小导 管+注浆”超前预支护,环形预留核心土施工,如图3所示。
首先,开挖上部弧形导坑,即先在拱顶超前支护后掘进,进尺 不得超过1m,环向开挖上部的弧形导坑,预留核心土块35m,宽度约为隧道宽度的30% ~50%。
开挖面应及时喷涂混凝 土(厚8 c m),做好系统支护、架设钢架、打设锁脚锚管,锁脚锚管要 紧贴钢架两侧边沿,角度为向下30°,锁脚锚管与钢架应牢固焊接。
其次,左、右侧的下台阶开挖,开挖进尺控制在1.5 m~3 m,左、右侧台阶要错开2 m~3m。
第三是进行隧道底部开挖,掘进长度一般控制在2 m~3 m,开挖后要及时施作仰拱的初期支护,当底掘进与支护2个循环后 即及时进行仰拱施作。
为尽量减少爆破对隧道洞身的影响,施工过程中当遇到不良 地质情况时,可采用浅孔爆破、注浆加固等措施,灵活掌握隧道的 进尺;同时,对爆破孔位布设和炸药用量应精准设计,管理到位。
总之,隧道在掘进、支护、封闭过程中应闭合成环,尽量减少对开 挖围岩的扰动,最终实现隧道的安全贯通。
当IV级围岩时,可采用“超前锚杆”预支护,采用上下台阶法 开挖。
台阶法开挖台阶长3 5 m,采用凿岩机钻眼,塑料导爆管非电起爆系统,毫秒微差有序起爆,预留光爆层爆破。
下半断 面采用凿岩台车钻眼,光面爆破。
上台阶采用人工配合小车出碴 至下台阶,下台阶由装载机装碴或挖斗装碴机出碴,自卸汽车运 碴。
施工时严格控制开挖断面,不欠挖,少超挖;量测工作必须及 时,当发现异常情况,应立即进行仰拱封闭,如图4所示。
断层破碎带处往往存在大量涌水、涌泥或大规模坍塌危险,施工的风险防范措施极其重要。
一方面需优选施工方案,采取切 实可靠的措施来处理不良地质。
比如,当断层地段出现大量涌水 时,可采取预注浆止水、排堵结合;同时要求各施工工序之间的距 离尽量缩短,并尽快全断面衬砲,减少岩层暴露。
断层地带的超 前支护、初期支护宁强勿弱,并应经常检查加固。