王麗波
[摘 要]文章介紹了軟弱圍巖隧道地質(zhì)的工程特點(diǎn),重點(diǎn)對(duì)軟弱圍巖公路隧道施工工藝和施工方法進(jìn)行了分析,以便更好的指導(dǎo)施工。
[關(guān)鍵詞]軟弱圍巖;隧道;施工技術(shù)
中圖分類號(hào):TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)14-0156-01
1 軟弱圍巖的劃定
根據(jù)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50218-94)有關(guān)規(guī)定,按巖石的堅(jiān)固性分類,把單軸極限抗壓強(qiáng)度大于30MPa的新鮮巖石劃分為硬質(zhì)巖石;小于30MPa的劃分為軟質(zhì)巖石,其中小于5MPa的劃歸為極軟巖石。
2 軟弱圍巖隧道地質(zhì)工程特點(diǎn)
軟弱圍巖隧道是一項(xiàng)重難點(diǎn)控制工程,影響著施工的安全、質(zhì)量、進(jìn)度以及效益。隧道圍巖的劃分,無(wú)論是鐵路隧道、水工隧洞,還是公路隧道的圍巖類別劃分主要是根據(jù)圍巖結(jié)構(gòu)完整狀態(tài)及其穩(wěn)定性為基本因素,結(jié)合考慮圍巖巖石強(qiáng)度、地下水作用及風(fēng)化程度等因素,將圍巖劃分成不同的等級(jí),編制成具有定性定量指標(biāo)的隧道圍巖分類表。實(shí)際施工中,通過各種地質(zhì)勘探手段取得的資料,與圍巖分類表比較以確定圍巖類別。
2.1地質(zhì)特點(diǎn)。
軟弱圍巖,主要是指第四系全新、中更新、更新統(tǒng)的坡殘積土部分,范圍包括江河湖岸及池塘沖積、淤積層,人工雜填土、溶洞充填物、水田、風(fēng)積砂及新老黃土等。軟弱圍堰的特點(diǎn)有:內(nèi)磨擦角小粘聚力弱;容易產(chǎn)生不穩(wěn)定情況,比如蠕變、流滑、濕陷或者膨脹等。南北方地區(qū)的軟巖的特點(diǎn)也各有不同,北方地區(qū)的軟巖含水量比較小,浸水后飽,失水后呈固態(tài)狀流動(dòng),所以很容易崩塌,失去應(yīng)有的承載力;而南方軟土的含水量比較大,擾動(dòng)后容易液化,呈液態(tài)狀流動(dòng)。
2.2工程特性。
根據(jù)軟弱圍巖的特點(diǎn),相應(yīng)的隧道工程也比較特別,容易出現(xiàn)問題,這類工程的特性主要表現(xiàn)在四個(gè)方面:
2.2.1由于軟巖的穩(wěn)定性比較差,容易崩塌,在洞口的施工容易引起牽連性的滑動(dòng),很難接近仰坡,所以進(jìn)洞比較困難;由于軟巖地區(qū)的承載力比較弱,在洞內(nèi)施工時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)容易下沉收斂,很容易發(fā)生危險(xiǎn);
2.2.2由于軟弱圍巖擾動(dòng)后自穩(wěn)能力比較差,需要采取分步施工和化大為小的施工方法,但是由于工序繁多,形成封閉環(huán)的時(shí)間長(zhǎng),可能會(huì)影響工程的進(jìn)度;
2.2.3由于軟巖一般都處在地質(zhì)比較復(fù)雜比較多變的地帶,很難一次就摸清地質(zhì),導(dǎo)致施工的方法和設(shè)計(jì)參數(shù)也會(huì)隨之改變,增加了施工的困難;
2.2.4施工時(shí)遇到了軟弱圍巖,施工的危險(xiǎn)系數(shù)就會(huì)增加,這無(wú)疑會(huì)給企業(yè)的管理者以及作業(yè)人員帶來(lái)比較大的壓力,考驗(yàn)著施工的技術(shù)和施工的質(zhì)量。
3 軟弱圍巖隧道施工方法
隧道一般采用噴錨構(gòu)筑法施工、復(fù)合襯砌,這種構(gòu)筑法時(shí)依據(jù)新奧法原理得出的,它的基礎(chǔ)是巖土力學(xué)原理,充分利用圍巖的自穩(wěn)的能力,開挖隧道時(shí)盡可能避免擾動(dòng)圍巖,把圍巖變成支護(hù)體系的重要組成部分。噴錨構(gòu)筑法的重點(diǎn)在于監(jiān)控量測(cè),監(jiān)控量測(cè)的作用是指導(dǎo)隧道的設(shè)計(jì)和施工。
施工中必須遵循的原則有:第一,要利用圍巖的自穩(wěn)的能力來(lái)保持圍巖的穩(wěn)定;第二,以噴射混凝土、錨桿作為主要支護(hù)手段,結(jié)合鋼架進(jìn)行支護(hù),讓圍巖也成為支護(hù)體系的組成部分;第三,進(jìn)行開挖作業(yè)時(shí),盡可能地不要擾動(dòng)圍巖,開挖隧道時(shí)還要保持隧道輪廓比較圓順;第四,在初期支護(hù)和圍巖處于穩(wěn)定的前提下才可以進(jìn)行二次襯砌。軟弱圍巖隧道施工方法主要有以下幾種。
3.1洞口段施工
洞口段的施工是整個(gè)隧道工程的重點(diǎn),也是難點(diǎn),做好洞口段的施工對(duì)于全面提高隧道施工質(zhì)量具有重要的影響作用。
為了能夠安全進(jìn)洞,一般都采用套拱,在進(jìn)出口選擇地質(zhì)條件較好的地段清理出邊仰坡,并錨桿掛網(wǎng)和噴混凝土把邊仰坡封閉;另外,針對(duì)洞口地段的地下水、地表水比較豐富的情況,可以使用超前小導(dǎo)管對(duì)對(duì)圍進(jìn)行加固,確保在套拱下作業(yè)時(shí)的安全。軟弱圍巖施工中洞口施工的技術(shù),一般有地表超前加固處理、切坡減載、虛擬洞門以及護(hù)拱法等方法,必須要依據(jù)地形以及地質(zhì)條件的差異來(lái)靈活選擇,避免危險(xiǎn)的發(fā)生,減少進(jìn)洞的困難。
3.2、正洞施工
軟弱圍巖施工時(shí),要設(shè)置輔助泄水導(dǎo)洞,防止水流過多軟化地基;如果軟巖向下伏的深度比較淺,就先將部分或全部軟土挖掉,采用護(hù)拱的方法逐步前進(jìn);另外,還可以采用超前錨桿的辦法,穩(wěn)定圍巖,如覆蓋層比較薄,圍巖松散破碎時(shí),采用超前小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)加固,正洞的施工講究步步穩(wěn)扎,確保整個(gè)巖洞的安全。在軟巖隧道施工的過程中,具體情況會(huì)有比較大的差別,選擇施工方法的時(shí)候應(yīng)該充分結(jié)合該地段圍巖的特點(diǎn),制定操作性比較強(qiáng)的施工方案,靈活地調(diào)整施工方案,還應(yīng)該借鑒以往的施工經(jīng)驗(yàn),增加方案的可行性,避免犯重復(fù)的錯(cuò)誤。
4 軟弱圍巖隧道施工技術(shù)的重點(diǎn)控制
4.1隧道塌方預(yù)防
塌方是軟弱圍巖隧道施工中比較容易出現(xiàn)的情況,塌方會(huì)給施工帶來(lái)很大的困難,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重的話還會(huì)造成人員傷亡,所以在施工的過程中一定要做好預(yù)防塌方的工作。施工隊(duì)伍在確認(rèn)遇到軟弱圍巖以后,首先要通過勘探取樣充分了解該軟巖的特質(zhì),然后根據(jù)地質(zhì)的情況選擇施工的方法,制定施工進(jìn)度計(jì)劃,防止出現(xiàn)塌方。
因此,在隧道塌方預(yù)防工作中,為了盡量避免塌方事故的產(chǎn)生,建設(shè)企業(yè)就要在預(yù)防方面下大功夫,通過科學(xué)有效的方法給予準(zhǔn)確預(yù)測(cè),將塌方事故的產(chǎn)生幾率降至最低,以更好的保障公路的暢通運(yùn)行。
4.2爆破超欠挖控制
爆破超欠挖控制是軟弱圍巖公路隧道施工的重要環(huán)節(jié),這對(duì)于整個(gè)工程質(zhì)量與安全作業(yè)都具有重要的影響。因此在此環(huán)節(jié)一定要提起高度注意,確保工程施工質(zhì)量。在隧道的開挖過程中,挖的太多或者挖的太少都會(huì)影響整個(gè)隧道工程的正常有序施工,造成圍巖的穩(wěn)定性下降,同時(shí)還有可能造成成本的提高,因此,在爆破開挖的過程中,精準(zhǔn)控制尤為重要,只有控制好爆破的范圍以及程度,才能從根本上控制好超欠挖,以確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行。
4.3襯砌防排水
與防坍塌事故一樣,預(yù)防為主,防治結(jié)合是襯砌防排水工作的重要原則,做好防排水對(duì)于襯砌具有重要的意義。這就需要在初期襯砌完成后設(shè)置彈簧透水盲管,并將水從溝槽中排出。在初期支護(hù)以及二次襯砌之間,要用PE防水板進(jìn)行準(zhǔn)確鋪設(shè),以確保水無(wú)法深入到襯砌中去。然后,在進(jìn)行二次襯砌的時(shí)候要用防水混凝土進(jìn)行有效施工,確保襯砌的防排水工作有效完成。在進(jìn)行鋼筋焊接的過程中,要在周圍放置石棉板,以更好的阻隔火花濺到防水層中,一旦濺入到防水層可能將導(dǎo)致防水層的不同程度損壞。在焊接完之后再將石棉板撤走。同時(shí)在進(jìn)行混凝土施工過程中,也要注意放置混凝土振搗作業(yè)觸碰到防水層,以免造成防水層的損害,以影響到正常的施工作業(yè)。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,強(qiáng)化軟弱圍巖的公路隧道施工技術(shù)的科學(xué)有效應(yīng)用對(duì)于確保公路隧道的施工質(zhì)量、安全以及進(jìn)度具有重要的影響,這就需要建設(shè)企業(yè)能夠從工程建設(shè)實(shí)際情況出發(fā),從隧道塌方預(yù)防、爆破超欠挖控制、襯砌防排水等施工難點(diǎn)等方面強(qiáng)化施工技術(shù)的規(guī)范應(yīng)用,同時(shí)從洞口以及正洞全過程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化施工,以從根本上保障隧道施工質(zhì)量,減少安全隱患,為軟弱圍巖的公路隧道工程的順利竣工提供重要的質(zhì)量保障,為我國(guó)的道路交通事業(yè)的更進(jìn)一步發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。
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中國(guó)科技博覽2016年14期