基于高速公路隧道涌水突泥地质灾害探讨治理方法
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土木与建筑工程隧道工程施工中出现涌水突泥险情的处置技术蒋明明(湖南省第四工程有限公司湖南湘潭411100)摘要:我国现代化进程正在逐步加快,作为现代化文明标志之一的高速公路,是国家文明的象征,是连接现代各个文明的传输系统,是我国经济发展的大动脉。
在高速公路带来便捷的同时,其隧道工程建设也具有一定的危险性,尤其是隧道涌水突泥的现象愈发严重。
为解决高速公路隧道修建过程中,因地质条件影响而出现的涌水突泥等现象,保证施工进度与安全,本文结合工程案例,研究了高速公路隧道涌水突泥处置施工技术,从而有效提高隧道工程的施工效率和安全性。
关键词:高速公路隧道工程涌水突泥险情处置技术中图分类号:U453.6文献标识码:A文章编号:1674-098X(2022)03(b)-0151-03高速公路建造期间,隧道是一项重要的施工内容,在施工期间面临诸多阻碍与风险。
水文、地质及自然条件等因素,均会影响到隧道工程的稳定性,导致出现各种形式的地质灾害。
在此之中,涌水突泥已经成为隧道建造期间产生概率较高的一种地质灾害,在断层破裂带的作用下,体现出显著的突发特点,会耗费地表的水资源,使自然环境受到不良影响,容易产生围岩不牢固、地表下陷等问题,导致作业人员、机器设备、隧道自身等面临风险挑战,若处理不妥当,会降低隧道施工效率,并对将来的安全使用产生不良影响,甚至影响隧道项目的运营收益。
因此,项目负责人员应当深入探究涌水突泥的防范措施,降低隧道施工风险出现的概率,保证隧道的稳定,从而保证其能够顺利运作。
1隧道工程涌水突泥处置施工技术涌水突泥尽管有一定的突发特点,然而也具有短暂性稳固的特征,为此,在产生了较为严重的涌水突泥灾害后,应利用恰当的时机采用科学的应对举措,一般采用的应对方案是先封堵,然后将水排出,最后增固。
在施工活动开展之前,做好前期准备工作,制订健全的施工方案,之后,依据地质状况优化施工计划;抓好现场监控工作,另外采用科学的防水措施,在全部工作准备充分后才可以动工建设。
公路隧道突泥涌水灾害的处治[摘要]在全面深化改革推动下,我国各地公路基础设施建设持续加快,国家对公路等的财政性支持不断增多,各种类型的高等级公路相继出现,对优化我国交通路网结构都起到了重要作用。
由于各地自然地形结构的复杂性,在公路建设上会配套性建设很多隧道,公路隧道施工具有一定的复杂性,容易出现突泥涌水灾害问题,不仅会影响公路隧道施工的正常进行,而且还有可能带来非常严重的人员财产损失后果。
为此,本篇文章主要是从不同层面对公路隧道突泥涌水灾害的处理进行了不同层面剖析,这对于现代公路隧道施工作业都有着非常好的参考作用。
[关键词]新时期;公路隧道;突泥涌水;灾害处置;研究分析在现代公路隧道施工建设中,由于自然地质结构等的影响,经常性会出现突泥涌水的情况,根据相关统计,突泥涌水成为了继施工塌方后又一特别常见的地质病害问题,这种情况会严重干扰公路隧道施工的正常进行,增加了隧道施工出现质量安全事故的可能。
为此,在现代公路隧道施工不断增多的情况下,需要更加扎实的做好对突泥涌水的灾害处理工作,从而为公路隧道施工提供良好的作业环境,也才能确保既定施工建设方案的顺利推进。
隧道突泥涌水现状1公路隧道突泥涌水的基本特征公路隧道突泥涌水所在底层岩石当中,石英岩的包含量非常少,伴随着裂隙的生成,超过90%的岩石表现的都非常细碎,公路隧道中的突泥,涌水量在单一的某一个出水点上表现的较为分散,一般是在2800m3d,在表现形状上,突泥涌水部分上会表现为股状型,并且有一定的空洞现象[1]。
公路隧道突泥涌水,基本上所在的地层都表现的较为简单,单一性是岩性的常见特点,石英岩在其中的分布数量并不多,受到不同因素的干扰影响,绝大多数的岩石都特别细碎,隧道的涌水量对于某一个单一出水点表现的较为集中,一般是在4000m3d左右,股状型式突泥涌水的常见表现形状,这种情况下会由非常大的水压,出现突泥涌水的实际位置一般在墙的左侧位置。
石英岩,在公路隧道突泥涌水所处地层中的含有量都非常少,在裂隙生成当中,很多的岩石在密度上非常高,整体上表现非常完整。
施工技术268 2015年11期隧道富水软弱围岩带突水涌泥原因分析及处置对策冯淑华田野中铁轨道工程研究设计有限公司,湖北武汉 430000摘要:隧道在开挖的过程中,常遇到突水涌泥等地质灾害,若防治不当,易造成施工机械破坏与人员伤亡。
为了寻找隧道富水软弱围岩带突水涌泥处置方法,依托武深高速公路小方山隧道,通过分析富水软弱围岩带突水涌泥发生的原因,左右洞相应的出水特征,寻求有针对性的和相对较为简便的处置对策,其结论可为今后的工程提供参考与借鉴。
关键词:富水破碎带;突水涌泥;处置技术中图分类号:U455.49 文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)11-0268-021 引言随着我国隧道、矿山、水利以及其他地下工程建设的迅猛发展,所遇到的工程地质条件日趋复杂,面临的问题也越来越具有挑战性,高压突水、涌泥地质灾害屡有发生,地下深埋工程施工处在各种突发性灾害的巨大威胁之中,尤其是高压、富水破碎区隧道面临高压突水、涌泥的危险[1-2]。
在双线隧道发生掌子面突水涌泥险情后,如何进行有效处置,及处置后的效果是否达到预期效果,是摆在工程建设者面前的重要课题。
本文通过分析具体工程实例中掌子面发生突水涌泥险情的现场情况,分析突水涌泥产生的原因,并提出相应的处置对策,为类似工程提供参考。
2 工程背景小方山隧道是武深高速公路控制性工程之一,位于崇阳县境内。
隧道总体呈近南北向展布,洞身略向西呈弧形展布。
隧道隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路中隧道,左线长580m,最大埋深125m;隧道右线长562.363m,最大埋深128m。
隧址区发育有一富水软弱围岩带,分布于中~微风化炭质页岩、碳质粉砂岩与中~微风化硅质岩、页岩之间的结合面附近,近东西展布,与路线大角度相交,夹角约75°。
破碎带沿隧道线路方向长度约65m,胶结较差。
围岩较为破碎,局部极为破碎,属强富水区,随雨量变化明显,节理裂隙发育,导水性强,隧道开挖过程中,有可能诱发涌水突泥等地质灾害。
隧道岩溶涌水突泥病害发展机理及处治方案探究发表时间:2019-01-09T16:11:17.180Z 来源:《防护工程》2018年第29期作者:吕和章[导读] 工程因素、地质因素等均可能成为岩溶隧道涌水突泥现象出现的原因中铁十一局集团第五工程有限公司重庆 400037摘要:工程因素、地质因素等均可能成为岩溶隧道涌水突泥现象出现的原因,人们需要仔细地分析涌水突泥灾害的原因及其特征后,根据实际情况提出较为可行的灾害防治方案,以最大可能地降低灾害发生时的危害。
因此,如何采取最合适的方式对隧道涌水突泥病害进行科学处治是文章关注的重点。
关键词:隧道岩溶涌水突泥病害;发展机理;处治方案探究1工程概况1.1隧道岩溶涌水突泥病害的发生过程某分离式特长隧道,位于A市至B市高速公路上,其中,左、右线长4707m,线间距40m。
动工建设时间为2000年3月1日,竣工时间是2003年11月。
瓦斯及煤、岩溶为主要隧道穿越的不良地质,并有石油、硫化氢和天然气等有害气体含于其中。
在营运后,人们已对隧道展开了数次病害处治。
特别是针对隧道病害,人们于2012年进行了比较全面的整治,包括路面病害、隧道结构性病害、硫化氢有害气体等,此为最近的一次整治。
2014年8月19日22:10,有涌水突泥病害于左线隧道ZK37+187左边沉砂池上部预留孔出现,沉砂池已无法完全容纳涌出物,涌出物中包括泥沙、块石和含较多泥的岩溶水,隧道车道中固体涌出物约长50m;2014年8月22日21:00、2014年9月20日18:03,涌水突泥现象再次于隧道相同区域出现,且每次均比上次涌出更多量物质,类圆球状,呈长途搬运痕迹。
几次涌水突泥现象导致了公路通车中断,但并未使公路上车辆及人员受到损害。
本次隧道突泥涌水的特征有:①突发性。
涌水突泥突然发生,在严重时,会造成开裂内鼓、初支掉块,隧道安全会受到较大影响;②水量大。
涌水突泥来势猛、流程远、涌水量大,并且许多砂砾石会含于其中,使洞中设施有被淹没的可能;③高压性。
浅谈高速公路隧道施工时涌水处治引言:在高速公路隧道施工中,以往对岩溶水的处理方式会造成大量地下水的流失。
据统计,某些山岭隧道排水,导致居民、牲畜饮水紧张。
特别是当岩溶水CO3-等含量增高时,水的流通将给隧道结构带来极大的侵蚀作用,影响隧道的使用寿命。
岩溶堆積物因地下水的流动而坍塌下沉改变洞穴周边的应力分布形态,影响隧道的稳定。
因此,加强对告诉公路隧道施工涌水的处治意义重大。
一、高速公路隧道施工涌水产生的原因分析根据现场对高速公路隧道衬砌渗水、裂隙区域的裂缝发展、渗水流量、衬砌厚度及衬砌背后情况的调查,对涌水产生的原因初步勘定有以下几种可能。
第一,由于受新华夏构造体系与阳城山字形体系复台影响,隧道局部地段岩层直立或陡倾,围岩节理裂隙发育,不良结构面多,以及地下水渗流引起的围岩压力加大。
因此,对隧道的围岩稳定性有较大影响。
第二,隧道经过长期的使用,雨季时雨水顺岩层裂隙下渗,使岩体软化,强度降低。
岩体一经扰动,松弛范围迅速扩大,随之发生初支开裂和渗水。
第三,隧道开通后,车流密度以及超载车辆较多,导致拱圈加载超过设计要求产生裂缝及渗水。
二、高速公路隧道施工涌水处治措施在高速公路隧道施工中,可根据岩溶水对隧道的不同影响及具体施工条件,采取不同的防治措施。
隧道内对岩溶水的处理,应视隧道所在的地质条件,岩溶发育分带水的性质和流量大小,采取大疏,小堵,疏堵结合,以疏为主和地表地下综合治理的方法分别处理。
大概具体处理可分为以下两种情况。
1、隧道施工并未切断地下水的主天然通道对于这种情况,如果采用排的方法可使地下水流失,影响周围环境。
因此,可采用全堵的方法。
对于大股流的岩溶水可采用全断面超前帷幕注浆封堵法,注浆加固范围应为隧道开挖轮廓以外1~2倍洞径,注浆段长应取30 m左右,注浆孔孔径应为90~108 mm,注浆终止压力应为水压力的2~3倍,,浆液扩散半径为0.5~2.0m。
如隧道周边存在大面积湿渍或渗漏水现象,则应采取径向注浆进行封堵。
公路隧道涌水突泥的处治摘要:本文结合318国道102隧道涌水突泥灾害的工程实例,介绍了涌水突泥发生的原因及处理方案,并对灾害处治施工过程中主要问题进行了分析,总结并提出了防治类似情况的一些有益建议,以供同行同类工程参考。
关键词:102隧道涌水突泥处治方案前言公路隧道建设施工的过程中,由于其特殊的地理环境和复杂的地质,在隧道施工中,围岩变形坍塌与涌水突泥灾害是最为常见的典型事故。
涌水突泥一旦发生,不仅影响工程进度和施工期间及使用期间的安全,更直接影响到隧道的投资费用。
据统计这已经成为继隧道施工中塌方现象的又一较大地质病害,给整个隧道工程的实施带来非常严重的后果。
本文结合318国道102隧道工程实例中K2+256处出现的涌水突泥问题,对如何处治隧道涌水突泥问题进行了方案设计,并对整个处治施工过程进行了总结。
一、工程概况102滑坡群位于川藏公路通麦以东8.3~10.5公里路段处,自1991年2#滑坡发生大滑动后,由于种种原因没有对滑坡群进行根本治理,为了对该路段进行彻底整治,采用隧道方案从102滑坡群2#滑坡后缘滑床以下通过该路段(如图1)。
隧道全长1731m,测设里程为K0+724~K2+455,属傍山长隧道。
隧道进口位于102东沟沟口;隧道洞身从102滑坡群2#滑坡后缘滑床以下通过并穿过102滑坡西侧山脊后从102西沟沟口以西山脊穿出,隧道线型沿山坡走向呈NW-EW-SW-NE弧形,总体走向为EW,最大埋深约350m,进口设计高程为2179.28m,纵坡为0.312%,出口设计高程为2168.97m,纵坡为-1.008%,隧道为单洞双向行驶车道,建筑限界按40km/h二级公路标准设计,内轮廓净宽9.00m 净高5.00m。
图1 隧道平面走向图据区域地质资料,隧址区内共有四条构造断裂带,地层岩性复杂、岩体破碎、节理发育,四条断层带直接影响隧道安全及稳定。
K2+256涌水、突泥处位于F2断层破碎带内,为Ⅴ级围岩,花岗片麻岩断层破碎带,岩体破碎,节理发育,呈角碎状散体结构,局部岩体已被挤压破碎呈断层泥或断层碎屑物等(如图2)。
用户•施工CONSUMERS & CONSTRUCTION-公路隧道突水涌泥专项处治措施探析■杨虎群中铁十八局集团第四工程有限公司,天津300350摘要:隧道施工过程中的突水涌泥危险性极大,轻则影响施工进度,重则威胁工作人员的生命安全。
发生突水涌泥后,如何更好的 处治,预防后续类似灾害显得尤为重要。
以杨林隧道突水涌泥的处治工程为例,通过采取超前小导管注浆与大管棚注浆相结合的处 治措施来加固围岩。
监测结果表明,该处治技术稳固可靠,供同类工程参考与借鉴。
关键词:公路隧道;突水涌泥;小导管注浆;大管棚注浆1隧道突水涌泥概况及区域地质结构1.1突水涌泥概况杨林隧道设计为分离式双向六车道,左线里程Z K19+740 ~ZK22+690,长度 2950m;右线里程 K19+74I1~K22+720,长度为2972m。
对杨林隧道右洞掌子面上台阶进行开挖施工,当开挖至掌子面Z K21+788处时,上台阶左拱脚处出现股状涌水,孔径约18c m,出水量约为8(>m'V h。
约3h后上台阶左侧拱脚处出现约3 ~ 4n Z的坍塌堆积物,现场决定安排喷浆回填处理。
事故发生后当天下午,扪关人员到现场查看。
刚看完 现场,再次突水涌泥,突泥涌至二衬台车后约28m,总量达 3800m\并将二衬台车及混凝土泵车填埋,Z K21+800-788 段上台阶基本被泥沙填满。
对此决定立即停止施工,工作人 员全部撤出洞外。
次日上午,再次出现大量突水涌泥,涌泥 量约2900m3,将ZK21+800-816段全部填满。
如图1所示。
1.2突水涌泥点地质情况杨林隧道出口右洞Z K21+788处围岩根据地质构造显示为镶嵌破碎结构,由强风化泥质夹砂岩、页岩、白云岩、泥质白云岩组成,该地质结构富水性强,地下水丰富。
详 细地质构造见图2。
2突水涌泥处治方法与步骤2.1 针对 ZK21+800-ZK21+816 段对Z K21+800-Z K21+816上台阶隧道涌渣逐榀开挖,在开挖前向超前小导管注浆。
隧道工程课题研究论文(五篇)内容提要:1、隧道岩溶突水涌泥原因及处理策略2、谈公路隧道防排水关键施工技术3、谈明挖隧道深基坑支护施工技术措施4、谈隧道工程软弱围岩检测技术5、谈分离式偏压隧道施工过程仿真全文总字数:20325 字篇一:隧道岩溶突水涌泥原因及处理策略隧道岩溶突水涌泥原因及处理策略【摘要】隧道工程在受到复杂地质条件影响下,极容易导致隧道岩溶突水涌泥等问题的发生。
现阶段,要加强对隧道岩溶突水涌泥原因与形成机理的分析,并采取针对性处理措施,提高隧道工程的整体施工质量。
本文首先对突水涌泥的危害、成因做出分析,并结合工程案例对该问题的处理策略进行研究。
【关键词】岩溶隧道;突水涌泥;原因;处理策略引言在进行铁路、公路等工程的建设期间,经常会遇到岩溶突水涌泥问题。
对于突水问题而言,主要是指水流量超过了0.1m3/s,涌泥指的是地下水中泥沙的含量大于50%。
一旦工程建设过程中发生突水涌泥问题,不仅会对周围环境产生严重的污染,同时还会威胁到施工人员的生命安全。
因而,岩溶隧道建设前期要加强地质水文勘察,并积极做好风险评估,加强对突水涌泥等病害的防治效果。
1突水涌泥的影响因素与危害性分析1.1突水涌泥问题的影响因素一般来说,导致岩溶隧道施工期间发生突水涌泥问题的因素主要有两方面:自然因素、技术因素。
对于自然因素而言,隧道所处的地质环境、埋深、长度以及地震、暴雨等因素,都可能导致突水涌泥问题的发生。
另外,技术因素主要是指勘察、设计、施工技术的不合理应用,可能会对岩溶隧道的突水涌泥问题产生一定的影响。
1.2突水涌泥的危害性分析岩溶突水涌泥问题的发生,将对隧道的正常施工与后期运营产生极为不利的影响。
首先,岩溶隧道施工时,出现突发性突水涌泥现象的概率较高,由于突水量大,水中含有大量的泥沙,因而会对施工人员的生命与财产安全造成威胁,同时还存在着设备冲毁的危险。
其次,由于突水涌泥过程中会带走大量的泥沙,使得土体内部的空洞区域越来越大。
隧道突泥涌水处置方案隧道施工和运营过程中,突然出现泥涌、水涌等灾害事故时,如何及时处置并降低损失,是一个重要的问题。
本文将探讨针对隧道突泥涌水的处置方案,以保障人员安全和隧道运行正常。
1. 突泥涌水的原因隧道工程是在地下挖掘的,由于地质环境多变,包括土层、岩层、水层等不同地层结构因素,而这种多变性会在隧道施工中导致不同程度的泥涌和水涌问题。
(1)泥涌:是指隧道边墙或顶部破坏后,地下泥土、石块等物质突然流出,迅速填满洞口,造成隧道两侧或中间部分不同程度的堵塞和变形。
(2)水涌:是指隧道内壁石层或土层受到破坏后,地下水流突然涌出来,形成类似水龙头似的水柱,流速极快,不仅会对隧道背后的支护结构造成破坏,同时还可能淹没工地和往来车辆。
2. 突泥涌水的应急处理方法突泥涌水是一个紧急事故,需要快速、果断采取措施,以控制事故的发展,并最大程度地降低灾害损失。
下面我们将介绍一些可能采取的应急处理措施:2.1 停机疏散在突发泥涌水事故发生后,要立即停止运输机械设备和工人,保持现场安静,以免作出不及时的反应,造成事故的扩大。
同时,应按照预定预案,有条不紊地疏散已经进入隧道内的人员,确保他们的人身安全。
2.2 利用支护材料这种方法主要适用于泥涌问题,当突然泥土涌出时,可以立即使用石方或者支护材料进行堆积,使得泥涌速度减慢,同时还可以减小泥涌对其它设施和人员的冲击力。
在对泥涌进行了初步的控制后,可以再开始其他的处理工作。
2.3 封堵泉眼在突发水涌事故中,很重要的一点就是尽快堵住泉眼或减少水流量。
封堵泉眼可以使用不同的方法,比如铁皮、掘土机等机械工具。
这些方法可以减少水的流量,提高泵站负荷,降低管道压力,并减小施工现场的淹水程度。
2.4 排水设备在水涌问题中,通常需要增加排水设备以减少水的流量,同时加快水的排出。
可以考虑增加或更换有效的排水设备。
配备完善的排水设备可以帮助将隧道内的水排除,保证施工安全,同时减少水力压力的影响。
公路隧道突泥涌水特征和灾害处治措施探讨摘要:公路隧道建设施工的过程中,由于其特殊的地理环境和复杂的地质,隧道会经常发生突泥涌水现象,据统计这已经成为继隧道施工中塌方现象的又一较大地质病害,这样就会给整个隧道工程的实施带来非常严重的后果。
所以,怎样有效地解决公路隧道突泥涌水的灾害处治,已经逐渐成为业内关注的焦点。
本文结合公路隧道实际状况对突泥涌水的主要特征进行分析,找出原因,对公路隧道突泥涌水的防治进行探讨,提出相应的防治措施。
关键词:公路隧道;突泥涌水;防治措施1 隧道突泥涌水的特征1.1公路隧道突泥涌水地层岩性只含有少量的石英岩,在裂隙中生成,大多数岩石都比较细碎,其隧道突泥,涌水量在某一出水点是较为分散的,大约在2800m3/d左右,突泥涌水部分呈现出股状型,伴有空洞形成。
1.2公路隧道突泥涌水地层岩性只含有少量的石英岩,在裂隙中生成,大多数岩石都比较细碎,其隧道涌水量在某一出水点是较为集中的,大约在4000m3/d左右,突泥涌水部分呈现出股状型,这时伴有较大水压和压力,突泥涌水的大概位置在墙左侧。
1.3公路隧道突泥涌水地层岩性只含有少量的石英岩,在裂隙中生成,大多数岩石的密度较高,完整性较好。
突泥涌水量大约在7000m3/d左右,最高出水点截止在12000m3/d,突泥涌水部分呈现出股状型或是喷射型,且无污浊现象,伴有较大水压和压力,突泥涌水的位置在墙左侧。
1.4公路隧道突泥涌水地层岩性含有少量的石英岩和炭质片岩,呈薄层状态,在裂隙中生成,大多数岩石都比较细碎,这种情况下炭质片岩在墙右侧的时候比较多,且岩石亮度提高,突泥涌水量大约在5000m3/d左右。
隧道突泥涌水量在某一出水点是较为分散的,突泥涌水部分呈现出股状型,在初期的时候突泥涌水中会掺杂少许碎石,但是水质无污浊现象,公路隧道拱形部分呈雨状以及线状型且伴有淌水或滴水。
2 涌水突泥成因分析涌水是隧道施工仅次于塌方的最常见的地质灾害之一,特别是在降雨量较大地区施工的隧道更为常见。
基于高速公路隧道涌水突泥地质灾害探讨治理方法
摘要:随着我国高速公路大面积的兴建,不良地质隧道较高频率的出现在我们面前,涌水突泥是高速公路隧道施工过程中比较常见的工程地质灾害之一。
涌水突泥地质灾害出现的区域主要集中在掌子面和初期支护刚建成的区域,这种地质灾害产生的后果非常严重,给高速公路隧道工程造成巨大经济损失,若治理不善,将会影响周边地区人们的生产以及生活。
本文结合了厦成高速公路隧道涌水突泥灾害的工程实例,对涌水突泥地质灾害的治理方法进行了深入的探讨。
关键词:高速公路;地质灾害;隧道涌水突泥
引言
随着我国高速公路建设迅速发展,其施工技术也不断提高,但是在我国目前的技术经济条件下施工,不良地质条件是施工中最大的制约因素[1]。
因此,加强对隧道涌水突泥的研究,对保障施工安全、加快施工进度、节约施工成本,均有十分重要的意义。
1.涌水突泥灾害的发生简况
(应介绍本隧道原设计地质情况及简单概述施工情况,如哪个端口进洞,采用什么施工方法,初支结构参数等)厦成高速公路东孚隧道,下穿厦深铁路东孚编组站,路线总长40.235km,路基宽度33.5m,施工方式利用“中继法顶进工艺”,从出口进洞,即由大里程向小里程施工,初支支护参数为S3。
隧址区岩层主要为石灰岩,占隧道围岩的70%左右,岩溶发育,尤其是地表浅部溶蚀洼地、落水洞、漏斗成片出现,再加上隧址区处于向斜地质构造,容易导致地下水汇集,且汇集的地下水形成岩溶水增大了隧道施工的难度。
2013年10月8日上午9:00**隧道左洞掌子面里程施工至ZK22+707。
在中导开挖过程中,ZK22+723线路左侧上台阶拱脚处发生涌水,引起线路左侧ZK22+723-ZK22+728段拱脚至拱顶范围初支变形。
现场监控量测显示2小时内拱顶变形为5mm,上、中导接头处变形为7mm,且涌水量持续较大。
本隧道因掌子面涌水引起初支结构变形。
(注:本隧道是否从出口进洞,即由大里程向小里程施工,否则掌子面和中导里程有问题)
2013年11月12日,A2合同段天成山隧道左线掌子面施工至ZK22+663,掌子面均为砂土状全—强风化花岗岩,左侧出现涌水。
下午17:15开始,掌子面涌水量明显增大,18:46初支喷砼开始出现裂缝,拱顶掉块严重,拱架出现变形,现场及时加强锁脚支护。
19:26开始,拱架变形加大,为确保安全,下达指令要求人员及机械设备撤离,而后初支完全剥落并垮塌,出现涌水突泥现象,涌水量约达40m3/h。
20:00通过现场观察判定,ZK22+663—ZK22+668段钢拱架已完全压垮,突泥量约50m3/h。
2.抢险处治方案
2.1制定方案
由于事故发生后,现场堆积了大量的坍塌渣体,无法开展处治的良好施工工作。
因此,根据现场踏勘的实际情况,针对该隧道的地质特征及前期的涌水特征作出了全面分析,并结合以往大规模涌水突泥事故后围岩能暂时自稳的工程经验,制定了相应的处理方案。
具体原则为:1、加强大管棚结合小导管的超前及径向支护措施;2、调整围岩级别、加强初支支护参数(S3变为S5b);3、初支背后及涌泥处加注双液浆,加强堵水效果;4、洞内增加临时支护棚架,缩短二衬至掌子面步距。
施工过程中严格遵守“管超前、短进尺、强支护、勤量测”,必要时掌子面喷砼封闭,防止突水涌泥扩大,增强整体稳定性。
2.2监测
对初支拱架变形部位进行不间断变形监控量测,监控量测数据每2小时一次,如发生突变应立即上报。
加强监控量测,及时反馈量测数据信息,实时密切监视突泥区状况,并做好相关警戒通报。
2.3加固
第一,加强超前支护:在隧道进口段设置管棚超前支护,分别在ZK22+732、ZK22+728、ZK22+723往小里程范围对左右两侧各打入3排管棚进行加固,管棚采用长度12m的φ89×5mm钢管,外插角约30°,单侧每排6根,及时进行注浆加固(管棚设置位置需进一步明确)。
第二,回填注浆,稳固围岩:对ZK22+732~715段初支结构及背后围岩径向采用φ50×4mm长度5m的钢花管,按环向50cm、纵向100cm的间距梅花形布置进行注浆加固。
对拱腰45°以上采用超前加固,45°以下为锁脚加固。
所有钢花管均进行注浆,采用水玻璃双液注浆法,适当提高注浆压力,注浆应缓慢进行,注浆压力不宜超过1.0MPa(可考虑采用水玻璃注浆措施)。
第三,加强锁脚及初支参数:为避免突泥区附近拱架继续变形,确保已施做初支结构的稳定,对ZK22+700~ZK22+670段加强锁脚,每榀拱架两侧拱脚斜向下补打两根4m长φ76×5mm钢管加强锁脚,其余部位增设4m长φ25药卷锚杆加强锁脚,每组4根,环向间距150cm,纵向间距100cm。
在ZK22+700~ZK22+675采用12米长φ76×5mm钢管拱部增设伞状棚架支护,纵向间距4m,环向间距1m。
2.4封堵
首先,先对少量出水的钢管压注水泥-水玻璃双液浆堵水,出水量大的钢管先作为泄水通道,待二衬施工前再注浆封堵。
其次,采用强支护穿越突泥区,在ZK22+673与ZK22+671处上半断面各设置一排20米长φ108×6mm钢花管进行管棚支护,环向间距40cm,压注水泥-水玻璃双液浆堵水。
2.5排水
对ZK22+723-ZK22+735段中台阶按全幅宽度反压回填至上台阶底面。
回填前必须对炮眼内安装的全部引线和炸药拆除干净。
待突泥区稳定后,采用透水性材料(片块石)对上台阶突泥区进行反压回填,防止突泥区再次扩大。
3.对治理方法的体会
第一,严格执行安全施工原则,加强对施工的监控。
在掌子面和初期支护刚建成的区域,必须重点做好施工前期的地质勘察和水文地质分析以及超前探水等工作。
施工中期要加强水量、水压、降雨量的监测工作,规范地质预报和水量、水压、降雨量的监测工作,严格执行安全施工制度以保障施工人员人身安全。
完善健全安全监控和预警体系善,保证掌子面有视频监控以及报警系统,确保急逃生等系统的工作正常[2]。
应配齐专职安全人员,加强安全教育培训,进行防灾逃生演练。
第二,采用大管棚超前支护,坚持支护紧跟原则。
涌水突泥灾害具有突发性的特点,但在出现大规模的涌泥之后,一般会有一段暂时的稳定期,因此,应抓住时机,在涌水段开挖后,下台阶、仰拱及二衬施工应及时、抓紧跟进,必须抓住时机及时处治施工,以形成完整的大管棚超前支护结构[3]。
第三,准备充足的物质,做好灾害预防工作。
在地质灾害发生后,应不惜一切代价确保既定处治方案中所需的机械、材料的正常供应及应有储备,以保障满足全天候应急抢险供给。
为治理涌水突泥地质灾害做好充分的准备工作,为其创造良好的施工条件,以保证正常施工进度。
第四,以堵为主,堵排结合。
为避免高速公路隧道围岩壁继续变形破坏,导致塌穴增大,必须对坍塌穴口周边的围岩进行加固处理。
为避免因多种情况再次发生坍方,必须封堵涌出口。
为降低水压,减轻支护结构所承受的水压力,必须制定有效的排水措施[4]。
对于充填物坍落的地段,应采取清淤释能降压的方案,使用大型挖掘机将堆积物运出。
高度重视隧道释能降压技术在高速公路隧道施工中的运用。
第五,优化施工方案,提高安全管理水平。
在启动抢险机制的同时,针对不同级别的涌水突泥地质灾害,必须依据现场施工不同的特点和环境,制定相应的科学、合理、安全、快速的治理方案。
工程项目部应加强并落实领导带班,安排专人观测现场动态,拟定完善的应急处治预案,加强项目管理人员应对突发事件的培训,提高应对突发事件的安全管理水平。
确保遇险时能立即按预案撤人并能及时、有效地组织应急抢险。
4.结语
涌水突泥是高速公路隧道施工过程中影响巨大的工程地质灾害,导致涌水突泥地质灾害的原因诸多,如果施工中处治措施不当,不但危及隧道施工安全,加剧隧道施工难度,影响隧道施工进度,还可能会在隧道建成后严重地影响地表环境,造成不必要的经济损失。
因此,必须加强监测与预防,设置合理的施工条件,对涌水突泥地质灾害综合治理,但具体的治理方案要在具体的工作当中依据施工
现场制定。
参考文献:
[1]康勇,杨春和,张朋,浅埋岩溶隧道灾变机制及其防治[J],岩石力学与工程学报,
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[2]杨冬梅,张朋,云雾山隧道浅埋岩溶段突泥塌方灾害快速治理方法研究[J],西部
探矿工程,2008,10:192-193
[3]马晓辉.地质水文学基础分析毛坝1号隧道大型涌(突)水带形成机制及综合治理方针[J].四川建材,2010,4(36):139-141.
[4]李利平,高风险岩溶隧道突水灾变演化机理及其应用研究[D],山东大学博士学位论
文,2009.。