隧道不良地質(zhì)地段施工方案調(diào)研

彭世琥 周林勇 魏 晨

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400074)

?

隧道不良地質(zhì)地段施工方案調(diào)研

彭世琥 周林勇 魏 晨

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400074)

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使得基礎(chǔ)項(xiàng)目的建設(shè)加大，其中就包括公路隧道的建設(shè)，但在隧道施工過(guò)程中會(huì)碰到不良地質(zhì)地段，對(duì)于不良地質(zhì)地段隧道施工加大了施工的難度和風(fēng)險(xiǎn)，在本文中，對(duì)不良地質(zhì)地段隧道施工方法進(jìn)行了分析與探討。

隧道；不良地質(zhì)；施工方法

一、隧道不良地質(zhì)地段概述

不良地質(zhì)地段是指巖堆，崩塌，滑坡，巖溶，高應(yīng)力，高強(qiáng)度地層，軟土地段等，這些特殊地質(zhì)段對(duì)隧道的施工存在明顯的影響，不良地質(zhì)段的形成是復(fù)雜多變的，所以如果在該地段進(jìn)行施工的話(huà)，必須對(duì)該地段的巖性、地形和地質(zhì)資料進(jìn)行完全勘察。其中在施工前初步制定的計(jì)劃、和施工方案，不可能會(huì)完全符合條件。隧道洞口段的山體一般為松散的巖石，且親水性較好，膠結(jié)性弱，施工過(guò)程中極易發(fā)生滑坡。進(jìn)而影響施工的進(jìn)度和不必要的財(cái)產(chǎn)損失。松散土層結(jié)構(gòu)疏松，親水性強(qiáng)，穩(wěn)定弱，在地下水富集區(qū)域易發(fā)生滑坡。在該地層開(kāi)挖隧道施工時(shí)，應(yīng)采取及時(shí)的預(yù)防措施，否則易發(fā)生坍塌滑坡，造成人員傷亡[1]。

二、不良地質(zhì)地段施工前準(zhǔn)備

隧道施工前組織相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)隧道工程的設(shè)計(jì)圖紙、資料，特別斯對(duì)勘測(cè)設(shè)計(jì)人員所提供的工程地質(zhì)和工程水文地質(zhì)材料進(jìn)行認(rèn)真，客觀(guān)詳細(xì)的研究分析，同時(shí)施工人員必須對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)做詳細(xì)的勘察，對(duì)設(shè)計(jì)部門(mén)提供的資料和文件進(jìn)行詳細(xì)的研究。對(duì)于特殊地質(zhì)地段的圍巖級(jí)別，應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，超前鉆探和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，是預(yù)報(bào)隧道中復(fù)雜地段不良地質(zhì)情況的有效方法手段[2]。

三、隧道不良地址段施工原則

第一，短進(jìn)尺。不良地質(zhì)段是發(fā)生施工事故的重要原因，在實(shí)際的施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)隧道進(jìn)行全面的調(diào)查研究，應(yīng)該每隔一段距離就進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，以獲取前方圍巖的情況，有特殊情況，改變施工方案。

(1)地質(zhì)分析法。地質(zhì)分析法主要是收集已建隧道的地質(zhì)情況，通過(guò)地質(zhì)勘查現(xiàn)有的資料，通過(guò)工程地質(zhì)調(diào)繪。

(2)隧道地震波法。隧道地震波法是利用地震波可以在固體介質(zhì)中傳播的反射原理，利用傳感原理在電腦成像，從而探測(cè)前方的地質(zhì)情況變化，對(duì)施工影響較小。

第二，弱爆破。在隧道掘進(jìn)開(kāi)挖的過(guò)程中，炸藥爆破是重要的掘進(jìn)方式，通過(guò)對(duì)炸藥量的控制可以很好的保護(hù)圍巖的穩(wěn)定，如果炸藥量過(guò)多，有可能過(guò)多的爆破影響圍巖的穩(wěn)定，松動(dòng)，引發(fā)施工事故，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

第三，強(qiáng)支護(hù)。強(qiáng)支護(hù)是預(yù)防不良地質(zhì)地段隧道塌方的重要方式，其支護(hù)措施通常是綜合采用錨桿、噴混凝土、拱架等方式，確保圍巖的穩(wěn)定，從而確定隧道的支護(hù)效果。

根據(jù)已建的隧道工程表明，良好的支護(hù)可以有效的預(yù)防隧道掌子面塌方。特別是對(duì)不良地質(zhì)地段隧道而言，采用錨桿與縮小格柵鋼架間距及噴混凝土相結(jié)合的支護(hù)方式，可以有效的防止事故的發(fā)生[3]。

第四，勤量測(cè)，對(duì)于特殊的地址段隧道工程，對(duì)隧道進(jìn)行有效的監(jiān)控量測(cè)(周邊收斂位移和拱頂下層位移)，可以有效的保證隧道安全，對(duì)不良地質(zhì)段隧道進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)，充分了解圍巖的情況，為下一步施工提供有力的支持。

四、不良地質(zhì)地段隧道施工措施分析

(一)涌水段施工

不良地質(zhì)段隧道施工過(guò)程中，圍巖突發(fā)涌水是常見(jiàn)的現(xiàn)象，尤其在雨量豐富地區(qū)，隧道施工掘進(jìn)會(huì)穿過(guò)斷層破碎帶，以及不同巖層接觸帶，所以會(huì)發(fā)生地下水涌出現(xiàn)象。其中涌水預(yù)測(cè)法是采用類(lèi)比法的形式，首先測(cè)出在掘進(jìn)的過(guò)程中小洞的涌水量，然后通過(guò)類(lèi)比法預(yù)測(cè)正洞的可能會(huì)發(fā)生的涌水量。在防止巖溶突然出現(xiàn)涌水的措施中，首先一般都會(huì)采用超前鉆孔進(jìn)行預(yù)測(cè)正洞的含水量，如果涌水量大的話(huà)，一般首先準(zhǔn)備好足夠的抽水設(shè)備，防止大量水積壓在隧道內(nèi)，影響正常施工作業(yè)，造成事故。其中排水設(shè)備情況，應(yīng)具體結(jié)合根據(jù)隧道內(nèi)涌水量，選擇合適的排水溝，泄水洞等建筑設(shè)施。以保證施工的正常進(jìn)行。

(二)斷層破碎帶。第一步，按之前通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)出的地質(zhì)資料，通過(guò)地質(zhì)資料了解前方的地質(zhì)情況，為下一步施工方案的制定提供有效的方式。

第二步，選擇合理有效的施工方法進(jìn)行斷層破碎帶施工。在施工過(guò)程中，如預(yù)見(jiàn)斷層破碎帶，溶洞等情況，應(yīng)充分做好提前準(zhǔn)備。

第三步，施工注意事項(xiàng)：隧道隨工作面向前推進(jìn)，做好排水溝，用以疏導(dǎo)涌水，如為反坡掘進(jìn)，除準(zhǔn)備足夠的抽水設(shè)備外，適當(dāng)位置設(shè)集水坑，防止發(fā)生不必要的事故[4]。

五、隧道坍方預(yù)防措施

(一)圍巖坍方前兆。圍巖的穩(wěn)定破壞會(huì)形成塌方破壞，以及失穩(wěn)塌方，從原則上講，都是由量變到質(zhì)變的過(guò)程。其中量變的過(guò)程中通常在圍巖的初期勘察中就有開(kāi)始，一般發(fā)生在工程水文地質(zhì)、巖石力學(xué)中，通常會(huì)出現(xiàn)一些不好的征兆，施工技術(shù)人員通過(guò)一些征兆預(yù)測(cè)，然后通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、地質(zhì)雷達(dá)來(lái)探測(cè)前方巖石的情況，最終對(duì)圍巖的穩(wěn)定情況作出判斷，防止隧道變形，引發(fā)施工事故，一般均有以下征兆:①工程水文地質(zhì)條件的變化為隧道內(nèi)干燥的圍巖突然出現(xiàn)涌水，地下水突然大量增多，水質(zhì)由清變濁等都是即將發(fā)生坍方的一般前兆;②隧道拱頂不斷往下掉石塊，甚至有時(shí)較大的石塊相繼脫落，預(yù)示著圍有可能即將發(fā)生坍方;③圍巖節(jié)理面裂縫逐步擴(kuò)大，預(yù)示著圍巖可能塌方;④支護(hù)情況狀態(tài)變形，甚至發(fā)出聲響。

(二)隧道坍方預(yù)防措施。第一步，充分做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作并及時(shí)反饋監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)。特別是在不良地質(zhì)段中的富水區(qū)，溶洞中時(shí)，施工人員應(yīng)該要認(rèn)真觀(guān)察掌子面的圍巖情況，做好記錄，如有重大問(wèn)題，及時(shí)改變施工方案，防止發(fā)生施工事故。

第二步，充分做好圍巖的量測(cè)，包括周邊收斂位移，拱頂下沉位移等，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析，從而對(duì)圍巖的穩(wěn)定情況做出預(yù)判。

第三步，嚴(yán)格控制炮眼的炸藥，如果裝藥量對(duì)，有可能會(huì)引起圍巖的松動(dòng)，這樣會(huì)對(duì)圍巖的穩(wěn)定性造成很大的破壞。

第四步，及時(shí)對(duì)隧道進(jìn)行初期支護(hù)，和二次襯砌，其中二次襯砌如果圍巖級(jí)別較高，必須先立鋼架，在進(jìn)行噴漿處理。

第五步，必須嚴(yán)格按照正確的施工步驟進(jìn)行施工，不適當(dāng)?shù)氖┕げ襟E是引起施工事故的原因之一，堅(jiān)決杜絕施工違章。

第六步，做好施工過(guò)中有可能發(fā)生的一切事故，如果發(fā)生施工事故，準(zhǔn)備好一些可以搶險(xiǎn)的材料，以備急用。例如：方木，鋼架等。

六、大變形地段施工

在隧道施工的過(guò)程中，掌子面向前掘進(jìn)時(shí)，一般會(huì)穿過(guò)好多斷層，溶洞等不良地質(zhì)段，圍巖的穩(wěn)定性較差，且部分巖石具有較好的親水性，同事地表水對(duì)圍巖的穩(wěn)定也有較強(qiáng)的影響，對(duì)于這些不良地質(zhì)段，應(yīng)充分做好監(jiān)控量測(cè)，以及提前做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，地質(zhì)雷達(dá)等，為下一步的施工提供足夠的地質(zhì)資料和數(shù)據(jù)支持。對(duì)特殊地質(zhì)段應(yīng)進(jìn)行多次監(jiān)控，及時(shí)反饋信息，從而對(duì)圍巖的穩(wěn)定做出預(yù)判。

結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)不良地質(zhì)段的了解不斷深入，工程技術(shù)人員所掌握的施工方法不斷提高，在隧道施工的全過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常觀(guān)察地質(zhì)與地層的變化，勤檢查支護(hù)和襯砌的受力狀態(tài)情況，及時(shí)排除險(xiǎn)情，防止突發(fā)事故的發(fā)生，從而使隧道的施工順利進(jìn)行。

[1]王甲科.隧道不良地質(zhì)施工方案[J].科技資訊,2012,10):42.

[2]崔亮.隧道不良地質(zhì)段施工技術(shù)及其管理探討[J].山西建筑,2013,39(30):182-3.

[3]蔣航程.試論隧道不良地質(zhì)段施工技術(shù)及其管理[J].科技與企業(yè),2013,9):168.

[4]朱易揚(yáng).高速公路隧道不良地質(zhì)段施工措施分析——以某高速公路隧道工程為例[J].江西建材,2014,9):149.