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        隧道洞口施工地表預加固技術分析與應用

        2011-12-20 03:49:24尚高高
        城市建設理論研究 2011年23期
        關鍵詞:隧道口進洞山體

        尚高高

        摘要:針對隧道洞口的圍巖的特征,分析了地表加固技術及其適用范圍和隧道洞口的施工原則,對隧道洞口地標預加固技術的進展狀況和應用情況進行了總結。通過在施工過程之中使用地表加固技術,提高隧道洞口圍巖的物理力學的性能,使圍巖的自身穩(wěn)定性性能得到提高,減少圍巖松弛區(qū)域,將隧道口圍巖對初期支護的壓力降到最低。通過注漿管和錨桿等技術可以將巖土體懸掛起來,并運用超前注漿的技術使坍塌體得到加固,將地表水下滲的通道及時封堵。

        關鍵詞:隧道口 地標預加固 分析與應用

        在一些山嶺地區(qū),隧道口所處地區(qū)的圍巖性能差,地面的橫坡陡峭,很容易受地下水和地表水的影響。隧道口的部位都是處于淺埋的狀態(tài)之下,地質條件和地形條件十分復雜,圍巖的性能十分不穩(wěn)定,載拱在隧道開挖的過程之中很難形成。隧道在開挖的過程之中很容易引起圍巖的松弛,使地面發(fā)生崩塌、偏壓、地表下沉和滑動。特別是在施工條件不佳的狀態(tài)之下,例如:雨季施工、淺埋偏壓、軟巖和陡坡等,更應該注意進洞安全的問題,以免在施工的過程之中引起大滑坡的現(xiàn)象。一旦發(fā)生洞口車體滑坡,不僅會使施工周期延長,造成經(jīng)濟上的嚴重損失,更會使人的生命財產(chǎn)安全遭受到巨大的損失。因此在隧道施工的各個細節(jié)之中,隧道口的穩(wěn)定是其關鍵,它影響到了隧道能否順利的進行施工。當坡面發(fā)生滑動、嚴重偏壓、地表下沉或者崩塌時,一定要在隧道開挖之前就采取地表加固技術,保證隧道施工的安全。

        1、地表預加固技術和施工原則

        在對隧道進行設計時,要充分的考慮到進洞的方案和洞口的位置,由于隧道洞口經(jīng)常受到地形、地物和路線走向的限制,所以對隧道洞口的選擇要符合以下三個特點。第一,隧道洞口的位置如果需要穿過山體。由于山體表層的巖石存在著穩(wěn)定性差和嚴重風化的現(xiàn)狀,一旦隧道洞口開始施工,會使山體的坡面的平衡狀態(tài)受到嚴重的損害,引起滑坡現(xiàn)象的發(fā)生。崩塌也可能出現(xiàn)在懸崖或者山體的陡坡之上,洞口處于這樣的位置周圍,及時圍巖具有良好的條件,也要先對仰坡山體進行加固,然后再進洞。第二,如果洞口周圍的圍巖十分軟弱,處于淺埋的地段,并且圍巖破碎的狀態(tài)十分嚴重,那么隧道口的洞口形成十分困難。第三,巖石或者山體的走向和隧道軸線斜交,洞口會承受山體的巨大偏壓。傳統(tǒng)的隧道洞口的施工方式會破壞山體原有的自然平衡狀態(tài),尤其是挖掘仰坡的巖石時,一旦洞口的水文條件和地質條件不理想,山體的穩(wěn)定性差,在施工的過程之中很容易出現(xiàn)坍塌、滑動等危害,給隧道的施工帶來極大的困難,嚴重影響了施工的進行。在隧道洞口施工中遵循早進洞、晚出洞的原則對山坡的穩(wěn)定是有很大好處的。在具體的施工過程之中,在早進洞、晚出洞的原則之下,綜合自然進洞的原則。即在洞口原有的自然坡面的條件之下,在一些輔助措施的條件之下使進洞提前。這些輔助的措施包括:減少在施工之中對原始坡面植被的破壞,最大限度的保持山體的穩(wěn)定。第二,減少開挖的工作,特別是要減少山體清方等方面的開挖。第三,在施工過程之中,采取由下到上的方式,先對坡體進行加護,然后再進行挖掘,減少坡體會產(chǎn)生的危害。第四,在隧道洞口出現(xiàn)崩塌、泥石流或者滑坡的危害時,應該先對災害進行治理,然后再進洞。對于隧道洞口處于地質復雜的淺埋地段、雨季施工或者圍巖不穩(wěn)定的不利條件之下,應該廣泛的在施工過程之中使用自然進洞的原則。解決隧道洞口的工程危害,可以針對洞口的特征和自然進洞的施工理念,借助地表注漿等輔助性質的措施使施工的進洞期提前??梢圆捎玫貥隋^桿、深孔注漿和高壓噴射注漿的方式對洞口進行加固,減少在施工過程之中的防護成本,保護仰坡的穩(wěn)定性。隧道施工地表預加固措施的優(yōu)點有以下幾種。第一,減少工程的造價,使施工方便。第二,保證隧道在使用過程之中的安全性和穩(wěn)定性。第三,減少地表水的下滲,防止地表水軟化周圍的圍巖。第四,提高圍巖的穩(wěn)定性和自身的能力,使圍巖承受的初期支護的壓力降低。

        2、地表加固技術的應用和發(fā)展

        地表加固輔助施工方法使用較多的地段是洞口段的施工。一旦在滑動帶設置了出洞口,在開挖之后很可能會產(chǎn)生基石滑動的危害。為了減少在開挖之后基巖面的滑動危害,應該進行高壓噴漿注射對地表進行加固,防止坍塌和滑動的危害,為后期的隧道挖掘進行準備。在洞口施工的過程之中,地表注漿的使用也不斷增多。一旦隧道的洞口受到洞口淺埋或者地面的不對稱荷載的影響而產(chǎn)生偏壓,會使隧道的地面產(chǎn)生沉降,甚至使隧道的主體發(fā)生坍塌和滑移。在施工之前應該沿著隧道的方向,順著地面和拱頂?shù)牟课辉O置地面的垂直錨桿。地表注漿所使用的材料多數(shù)是水泥漿和水玻璃和水泥的雙液漿等小顆粒型的注漿用料。這些注漿使用的材料結石強度比化學漿液要大很多,不同于以往的材料,對環(huán)境和地下水的污染少,是一種綠色的注漿材料。

        3、地表注漿工程的實例

        某個隧道的全長為780m,是一個雙車道的單向隧道。在滑坡體的邊緣設置了隧道的出口。洞口的埋深有2.5m?;麦w有明顯的周界,呈現(xiàn)出明顯的環(huán)谷地貌。隧道洞口前方的一些碎土石因為山溝水的沖刷作用,而被切割成為陡岸和狹溝。在中部和前部的滑坡體之中存在著很多水點,最終產(chǎn)生了具有軟塑狀的粘土。隧道和滑坡軸處于平行的狀態(tài),隧道中部的寬度大約有60cm,隧道的厚度為9到15cm,隧道的下部寬度大致為60cm,是暫時穩(wěn)定的中型滑坡。一旦從洞口向下挖掘15.9cm之后,很容易產(chǎn)生新的山體滑坡,加大山體滑坡的危害,經(jīng)過勘察之后,選擇了地表鉆孔注漿的加固方案。使用地表鉆孔注漿的方式之后,使土體的物理學性能得到很大的改善,在經(jīng)過了鉆孔的檢查之后,證明注漿已經(jīng)填滿了土體的縫隙,大大降低了孔隙率,使圍巖強度提高了1到3倍。由洞口段向下挖掘之后,周圍圍巖的穩(wěn)定性沒有變化,只發(fā)生了及其微弱的滲水,在隧道內(nèi)部地表裂隙的滲水也有大幅度的減少。

        4、結論

        在隧道施工的各個細節(jié)之中,隧道口的穩(wěn)定是其關鍵,它影響到了隧道能否順利的進行施工。當坡面發(fā)生滑動、嚴重偏壓、地表下沉或者崩塌時,一定要在隧道開挖之前就采取地標預加固技術,保證隧道施工的安全。通過在施工過程之中使用地表加固技術,提高隧道洞口圍巖的物理力學的性能,使圍巖的自身穩(wěn)定性性能得到提高,減少圍巖松弛區(qū)域,將隧道口圍巖對初期支護的壓力降到最低。注漿桿和錨桿的使用可以有效的防止隧道的冒頂和塌方,對坍塌體和礦洞的加固,可以使圍巖的整體得到強化。對地表水下滲的通道加以封堵,可以有效減少圍巖的軟化。在使用了地表鉆孔注漿之后,隧道洞口地段的圍巖強度提高了1到3倍。使隧道工程在注漿加固之后獲得了經(jīng)濟效益和技術效益的雙贏。

        參考文獻:

        [1]陳潔.隧道工程的理論基礎與設計 [M].北京:人民交通出版社,2005,40,47.

        [2]王冬,朱乃蘇,陳志興.公路隧道洞口滑坡的機制分析和監(jiān)控預報 [M].上海:上??茖W技術文獻出版社,1992,162—174.

        [3]董素英.山嶺公路隧道進洞施工方案淺析 [M].巖石力學與工程學報,2007,9(11):159

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