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西安鐵龍機械制造淺談隧道塌方的預防措施

作者:admin 发布日期:2018/8/23 关注次数: 二維碼分享

       近几年随着隧道工程的大量增多,如何预防隧道塌方事故的发生成为基础建设中一个不得不面对的问题。这就需要从隧道工程的特点入手,了解塌方产生的原因,采取合理的开挖方法和有效的支护措施,预防隧道塌方的发生,保障施工安全、节省工程投入。本文从塌方产生的原因入手,陝西隧道台車的小編就預防塌方發生的方法作簡要闡述。

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一、塌方産生的原因


(一)客觀地質條件


隧道工程是典型的地質工程,地質條件直接影響隧道塌方發生的概率。從地質情況看主要有以下幾種情況:


1. 地下工程通过褶皱构造、断层、节理裂隙发育地带;


2. 围岩本身不稳定或已割成碎块,造成强度低、结构松散,节理面有泥质物及岩屑充填,并且支护的不及时而暴露时间过长,导致围岩风化严重;


3. 开挖面通过断层,突然遇到较高水压富水洞段,地下水向洞室内漏出,淘空了断层构造带中破碎岩体和充填物;


4. 岩层产状不利或因岩爆等诸多地质原因。


(二)設計的不足


在進行初期勘察設計時,由于對隧道所在區的地質情況勘查了解不清,地質資料不詳細,對可能遭遇斷層、富水、岩爆、瓦斯等情況估計不足,對可能遭遇塌方以及産生塌方後的處理缺乏思想准備和相應的技術措施。或工期安排不合理,盲目追求進度,對不穩定圍岩沒有進行及時有效的支護;再或是爲減少工程投入,安全支護參數過小,未能起到支護穩定圍岩的作用,而較終導致塌方的發生。


(三)人爲原因


在隧道施工過程中****別是在開挖過程中,由于施工人員對地質情況了解不清,忽視圍岩細微變形,思想上麻痹大意,忽視開挖後的監控量測,抱著盲目樂觀和僥幸心理,對不良地質洞段沒有采取正確合理的開挖方法,開挖後支護不及時。在開挖時,爆破對圍岩的擾動過大,開挖後圍岩暴露時間過長,風化程度加劇,或由于設計的原因,中途進行擴挖或更換支護,造成應力重分布,使得原來不應塌方洞段,因岩體的應力失穩而産生塌方。


二、塌方的預防


(一)設計中對塌方的預防


塌方一般發生在施工階段,似乎與設計關系不是很密切,因而人們往往忽視設計過程對塌方的預防,其實不然。設計過程對塌方的預防主要從以下兩個方面入手:


1. 进行准确的地质情况勘察。隧道是典型的地质工程,地质条件是制约地下工程安全、质量、工程投资的关键因素,塌方的产生与地质条件的好坏有着密不可分的关系,不良的地质条件,如断层、涌水、岩爆等都会直接导致塌方,地质勘察的科学性、准确性对预防隧道的塌方起着至关重要的作用,地质资料的缺乏给隧道施工带来很大的盲目性。因此在施工前,进行详尽合理的地质勘察是非常必要的,选择合理开挖方法,及时采取有效的支护,预防塌方的产生。


2. 合理的设计。在掌握详细的地质情况后,合理的设计起到关键的作用。其一,合理进行隧道的选线,避开不良地质段;其二,选择合适的支护参数,既能满足支护要求,又不增加工程投入。仰拱栈桥


(二)施工過程中塌方的預防


1. 施工过程中的地质预测预报。施工前设计阶段的地质勘察,只能从宏观上分析整个隧道通过区的基本地质情况,对可能出现的大断层、富水洞段和高应力段没有标识,或由于设备、方法的简陋,对垂直埋深较大的洞段无法进行勘察,造成局部地质资料不足,因此施工过程中的地质预测预报必不可少。及时跟进掌子面的地质预测预报,对可能出现的局部地段围岩破碎引起失稳、塌方和可能遭遇的断层、涌沙、涌水都能及时预测清楚,能及时提醒施工人员采取合理的开挖和支护方法,预防塌方的发生。


2. 不良地质段塌方预防。隧道工程经常会遇到软弱围岩、岩爆、富水以及瓦斯等不良地质段,而这些不良地质情况是造成塌方的重要原因。因此,不良地质段的防塌工作显得尤为重要。


1)Ⅳ、Ⅴ類圍岩等不良地質段塌方的預防方法:


開挖時的預防:當隧道通過斷層、斷層影響帶,或岩石比較破碎,風化嚴重;或岩層産狀、結構不利組合地段時,合理的開挖方法,能很好預防塌方的發生。一般采用方法:采用大管棚、小導管、超前錨杆等超前加固支護措施配合雙側壁導法、CRD法、CD法等分部開挖工法。


強支護是預防塌方的主要措施:洞室開挖後,圍岩一般有一定的自穩時間(對特別差地段可以采取超前支護),由于不支護的自穩時間與岩石條件和洞室的跨度等多種因素有關,圍岩不支護究竟能穩定多長時間,迄今爲止國內外都沒有滿意的解決辦法。因此,在開挖後及時對圍岩情況進行准確的判斷,在圍岩自穩時間內及時給予支護,可有效限制圍岩變形的自由發展,防止岩體因松動、脫位而造成塌方。對地質不良地段,主要采取錨噴、網噴、噴混凝土與鋼支撐或格柵鋼架相結合的支護方法。


加強圍岩變形觀測是預防塌方的有效方法:變形現象是指隧道在巨大地壓作用下,圍岩屈服變形,拱壁向內移動,隧道變窄的一種地壓現象。地下洞室開挖後,圍岩在重新穩定過程中都存在變形,當變形超過允許範圍時,就會發生塌方。


新奥法施工中,通过量测仪器对围岩的变形量和变形速率进行观测分析,推测其较大变形量,估算是否会发生塌方,提前作出预告,以决定采取合理的支护方式、支护参数。目前采取的观测方法有位移观测、收敛位移观测、压力量测等,较常用是收敛位移量测,即量测隧道周边或结构物内部净空尺寸的变化。各国隧道洞室允许变形量标准不尽相同, 我国在国家标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》中对洞周容许相对收敛量进行了规定。


2)岩爆引起塌方的預防方法


岩爆産生機理:岩爆是高應力區地下洞室開挖中圍岩脆性破壞時應變能突然釋放所造成的一種動力失穩現象。由于岩體中儲藏的能量通常以彈性變形的形式儲聚,高應力集中區內,彈性變形越大,儲備的能量越多,開挖後圍岩表面應力被解除,具有高度彈性的脆性岩層由于爆破沖擊波的作用,動應力和應變靜應力疊加和釋放産生了脆性斷裂,形成了岩爆。


開挖時的預防:隧洞爆破開挖,既可以使圍岩應力得到部分釋放,也可以産生新的應力集中,發生岩爆。因此,在可能發生岩爆區段內采取二次開挖,先開挖上半斷面,減小光面爆破的周邊眼間距,且盡量分布均勻,以使開挖輪廓線相對圓順,減少新的應力集中。周邊眼采用小藥卷或間隔裝藥,爆破時導爆管段位增加,降低同段起爆藥量,以盡量減少爆破對圍岩的擾動。


  3)富水洞段塌方的预防


在地下水豐富的斷層破碎帶,大量的滲水、淋水甚至于湧水的部位,不僅影響施工的進度和質量,還容易造成塌方。在此種地段施工時,及時排水是預防塌方的關鍵,在了解岩石節理裂隙破碎帶的走向、傾向和傾角後,根據水量的多少可采用下面幾種方法:


第一,對于少量集中滲水、淋水地段,在將要通過的透水層部位布置一定數量的排水孔或埋設排水管,將滲、淋水集中到排水孔內導出,稱爲排水孔法或排水管法;也可以通過在鋼筋網背後鋪過濾層或隔水層,將其固定在圍岩上,通過軟管邊排水、邊噴射混凝土,稱爲金屬網法;


第二,如遇較大湧水,在支護時對主要湧水出水口暫不進行封堵支護,待湧水減小或沒有時,再進行支護或進行固結封堵,迫使水流改變流向。


第三,對于地下水壓較大、含水量豐富地段,采用超前加固支護,排堵給合等措施,進行綜合治理。


4)瓦斯洞段塌方的預防


瓦斯是從煤層中突出的一種可燃可爆氣體。當隧道穿過含有煤層的洞段時,不僅要注意煤層的穩定問題,更應防範瓦斯爆炸所引起的塌方,對空氣中的瓦斯狀況進行嚴格監控。因此,這種情況下預防塌方的方法主要是及時向洞內通風,將洞內瓦斯氣體稀釋並排出。在施工時要嚴格采用專用設備,采用正確的施工方法,減少引發氣體爆炸的火花、火星産生。鋼模台車


3.消除人爲因素影響,預防人爲造成的塌方


由于施工人員爲了搶施工進度,對圍岩的自穩能力過于樂觀,或由于地質條件一直較好,思想上過于麻痹,對突然出現的斷層等估計不足,准備不充分,很容易造成塌方。


爲此在隧道的施工過程中,要對工期作合理的安排,在思想上要有對可能出現的各種不良地質情況有打持久戰的准備,在技術上對可能遭遇的塌方有詳細對應的技術措施。當出現斷層或其它不良地質現象時,一定要對地質情況作詳細的分析,充分了解圍岩特點和其穩定性,按照就低不就高的原則進行開挖和支護,並且加強圍岩的變形觀測和分析,對超過允許範圍的較嚴重變形洞段應及時采取相應的支護措施,抑制圍岩的進一步變形,能很好預防塌方的發生。

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