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不良地质段预防坍塌技术

1 隧洞坍塌成因分析[1-4] 
  隧洞内出现的各类坍塌其基本成因可以归纳为两类,一类是地质因素造成的,一类是施工过程中施工方法不合适、施工措施不到位造成的。 
  1.1 地质因素 
  (1)隧洞钻凿施工过程中引起围岩应力失稳造成坍塌。 
  (2)堆积料体时结构间连接力差引起坍塌。 
  (3)碎裂性结构层和薄弱性岩层在开挖时产生失稳造成的坍塌。 
  (4)在地下水的作用下引起有缺陷岩体的失稳和坍落。 
  1.2 施工方法和措施不当 
  (1)施工工艺、工序安排不当招致的坍方。 
  (2)临时支护时间、用料质量、用料厚度不达标引起的塌方。 
  (3)爆破施工技术参数设计不当。 
  (4)危险源辨识、处理措施不及时或不正确。 
  (5)规范和规程执行不到位。 
  (6)特殊地段处理措施不恰当。 
  2 隧洞发生坍塌的征兆 
  (1)监控量测信息所反应的围岩变形速度或数值超过允许值。 
  (2)喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂。 
  (3)在坑顶或坑壁发现不断掉下土块、小石块或构件支撑间隙不断漏出砂、石屑。 
  (4)岩层的层理、节理缝或裂隙变大、张开;清理危岩时,危岩总清理不完,清危杆触碰到围岩就出现连续不断的掉块。 
  (5)支撑梁、柱变形或折断,楔子压扁压劈,填塞木弯曲折断。 
  (6)坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑。 
  (7)在地下水的侵蚀下,围岩不断发生滑塌、掉块。 
  3 防止开挖面塌方的施工技术措施[5-6] 
  隧洞开挖施工过程中要想有效预防开挖断面坍塌的发生,首先要做好地质勘察预报工作,准确掌握前方开挖面的地质情况,涌水量,并依据这些资料制定相应的施工组织设计和施工方案;现场施工中遇到特殊地段除聘请专业机构的人员携带相关设备对隧洞进行专业的地质预报外,还可以利用现有的潜孔钻和长钻杆进行超前地质探测,依据前期的地质条件勘察结果或运用超前探测结构选择安全的、合理的施工方法和措施;其次,要加强现场管理和技术人员的巡视,严格要求现场施工必须按照设计图纸进行及按照项目部制定的施工方案实施,坚决杜绝出现在不良地质段施工中“大进尺、支护不到位、施工措施落实不到位”等情况的发生;建立完备的排水体系和备用力量,保证排水系统的正常和顺畅;最后要根据施工技术方案和交底文件制定严密的事故应急救援预案,对开挖断面和已经支护的断面要不断地进行勘察测量,观察其变形量的大小,及时发现隐患,排除险情,降低事故发生的风险和机率。 
  本文以陕西省xxxx水利工程为例,详细介绍了该工程在不良地质洞段隧洞施工过程中的技术要点。该工程位于宝鸡市境内,控制性工程之一为隧道工程,该隧道工程穿越大小断层300多条,围岩特大变形极易坍塌,突泥涌水灾害频发,最大涌水量每小时1200立方米。在此项工程施工进程中,科研人员和技术人员共同努力,在施工中注意掌握“短进尺、弱爆破、强支护、超前支护、快封闭、勤量测”等要点,确保工程顺利推进。 
  3.1 先排水 
  在施工过程中要始终注意地下水的防排水措施,抽排水设备和管道要紧跟掌子面,及时汇流、引排地下水至集水坑(集水井),并通过管道抽排出隧洞,不允许出现水坑等积水现象,以免掌子面被水浸泡发生围岩松软、滑塌等情况的出现。
 3.2 短进尺 
  各部开挖工序间的距离要尽量缩短,以尽可能减少围岩暴露时间(围岩暴露的时间越长,围岩应力产生应力集中的机率也就越大,围岩产生应力变形的可能性也就越大,越容易出现塌方)。特别是在易发生坍塌的洞段,要严格控制爆破进尺,Ⅴ类围岩应控制在1m以内,Ⅳ类围岩应控制在1.5m以内,坚决杜绝出现贪功冒进的情况出现。 
  3.3 弱爆破 
  在爆破时,要用浅眼、密眼、并严格控制用药量,多采用微差控制爆破的网络布置形式尽量减少爆破对周边围岩的扰动,必要时对于光面爆破可采用仅爆破中心掏槽眼,余下部分利用扒渣机或人工配合开挖的方式开挖断面。 
  3.4 强支护 
  针对地压情况,确保支护结构有足够的强度。对软弱、松散、破碎地段,除通过调整钢拱架间距加强支护外,还应对拱脚部位进行加固处理,增加底梁,防止出现钢拱架超限下沉和向内收缩变形。 
  3.5 超前支护 
  对不良地质洞段的施工,除“短进尺、弱爆破”措施外,还应采取超前锚杆或超前管棚的支护,通过现场实际施工,超前支护能有效的减少滑塌引起的坍塌,同时在有股状地下水的不良地质洞段,既取到了超前引排地下水的作用,同时还能有效减少地下水对岩体的冲蚀作用,降低发生坍塌的风险。 
  3.6 快封闭 
  封闭工作面必须紧紧跟进开挖工作作业,力争实现尽快封闭成环。 
  3.7 勤检查、勤量测 
  发现围岩产生变形或出现异常情况时,要立即采取有效的技术方法及时处理隐患。 
  4 结束语 
  隧道在开挖掘进的工序中,由于开挖改变了原有围岩的应力分布,通常都会引起围岩变形,这种变形在不良地质条件情况下会更加明显和剧烈,这种剧烈的变形会导致坍塌等一系列安全生产事故,对施工进度、投资、质量产生重大影响,给企业和社会带来不稳定。所以如何解决好隧洞开挖施工遇到不良地质條件引起的塌方,是施工组织者和技术人员的目标和期盼。 
  参考文献: 
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  [6]马冬燕.水利工程隧洞施工坍塌的分析及处理[J].黑龙江水利科技,2016,44(09):123-124,148.
浏览次数:  更新时间:2017-10-07 09:26:32
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