摘要:作為一種地下條狀構筑物,隧道多修建于山嶺當中,用于克服高程障礙,改善道路線形,提升行車速度,對于提升整體運輸能力意義重大。然而,在隧道掘進施工過程中,往往會因為多種因素導致塌方等事故發(fā)生。隧道塌方原因很多,不僅包含不良地質的內在原因,同時還包括施工管理等外部原因。若不及時采取切實可行的措施積極治理,勢必會導致垮塌面積進一步擴大,甚至會引發(fā)更大的災害問題。針對這一問題,應結合工程實際情況,有針對性地采取措施進行塌方治理,做好加固工作,保證巖土體穩(wěn)定,降低危害性。鑒于此,本文對公路工程隧道施工塌方治理技術進行分析,以供參考。
關鍵詞:隧道工程;塌方治理;工程概況
引言
隧道軟弱圍巖段施工時的坍塌病害防治已經(jīng)成為了當前隧道施工不可避免的一個難題。在進行隧道軟弱圍巖段施工時,及時預防圍巖大變形防止圍巖坍塌,要注意遵循“短開挖、少撓動、超支護、強支護”的原則。
一、隧道塌方分類
(一)松散介質垮落型
主要發(fā)生在節(jié)理發(fā)育至極發(fā)育的松散巖石地質條件下,也常見于軟弱破碎巖層結構中,溶洞、采空區(qū)等也極易出現(xiàn)。由于隧道施工周邊地區(qū)圍巖強度小、承載力不足,在開挖施工后不能滿足支撐需要,在隧道自重的作用下導致坍塌[1]。
(二)硬巖巖爆型
主要出現(xiàn)在埋深300m以上,極高應力和較高應力巖體都較高的脆性巖體結構中。在巖體中集聚了較大的彈性變形,超過規(guī)定限度時導致瞬間脆性斷裂的情況出現(xiàn)。
二、公路隧道施工活動中發(fā)生坍塌的原因
(一)施工方面
在公路隧道施工活動當中,由于施工人員的專業(yè)素質不高,并且沒有對周圍的施工環(huán)境進行詳細的了解以及數(shù)據(jù)勘察,在挖掘工作中依靠以往的工作經(jīng)驗來決定整個隧道的開挖方式,或不符合實際情況的爆破參數(shù),導致隧道出現(xiàn)坍塌。
(二)地形地質
公路隧道在施工活動當中除了受到設計的影響,還會受到當?shù)氐乩憝h(huán)境的制約,受到地形等方面的影響,如果在施工活動當中存在斷層、地下水或瓦斯等情況就會增加整個公路隧道施工的難度。比如公路隧道施工活動是在斷層破碎地帶或者是巖溶發(fā)育區(qū),則會導致該地區(qū)的巖層十分松散,無法承受拱形的壓力,從而導致隧道的坍塌。而這些都與施工單位施工領導者的主觀判斷分不開,個別領導者根據(jù)自身的經(jīng)驗進行主觀臆測,沒有對施工環(huán)境進行具體的勘察,導致地質超前預報工作存在漏洞。
(三)地形地質
公路隧道在施工活動當中除了受到設計的影響,還會受到當?shù)氐乩憝h(huán)境的制約,受到地形等方面的影響,如果在施工活動當中存在斷層、地下水或瓦斯等情況就會增加整個公路隧道施工的難度。比如公路隧道施工活動是在斷層破碎地帶或者是巖溶發(fā)育區(qū),則會導致該地區(qū)的巖層十分松散,無法承受拱形的壓力,從而導致隧道的坍塌。
(四)氣象水文因素
在自然界中受到風化侵蝕、降水、地下水的影響導致巖石強度下降,進而引發(fā)塌方事故。風化侵蝕所產(chǎn)生的影響主要是降低巖石結構的強度,多數(shù)都是隧道淺埋圍巖階段、洞口仰坡等結構,導致圍巖結構強度下降、穩(wěn)定性不足而引發(fā)塌方事故;水文條件對于塌方的影響可謂是非常直接的,突降暴雨、長期陰雨天氣而導致隧道塌方的發(fā)生;地表水與地下水位的變化會導致圍巖結構穩(wěn)定性不足,巖體軟化變形,承載性能下降而引發(fā)塌方[2]。
三、隧道塌方處理技術
(一)大管棚處理技術
大管棚施工的第一個施工工序是開挖一個高度為拱頂上部1~1.5m的管棚工作室,但在管棚工作室開挖階段,塌方影響的初期變形通常會比較嚴重,也會造成嚴重的開裂問題,導致人員和工程安全無法保證。塌方的主體部分是碎石土,由于其黏結性能比較差,結構也比較松散,鉆機的鉆進方向難以準確控制,進而導致在鉆孔的過程中塌渣下沉,鉆機方向出現(xiàn)較大的偏差,影響工程質量。因此,需要加強大管棚施工環(huán)節(jié)的質量控制,切實提高結構的強度性能,同時還應避免出現(xiàn)施工嚴重偏差的問題,保證大管棚的結構性能達到工程的使用需要,從而預防塌方事故的發(fā)生。
(二)超前支護
在施工開始前,進行圍巖級別的勘察與確定,對于軟弱破碎等極易發(fā)生塌方事故的地段,需要結合工程的需要選擇合適的超前支護施工方式,提升圍巖結構的穩(wěn)定性,避免出現(xiàn)隧道塌方的事故問題。應用超前支護能夠有效預防塌方事故的發(fā)生,應嚴格按照設計方案進行支護施工,以更好地提高隧道工程的安全性。
(三)確定救援物資構成
在實際救援中,救援物資的組成應根據(jù)被困人員和現(xiàn)場救援的基本需求而定。對于被困人員可從生命、生活、心理三個方面出發(fā),提供足夠的物質和非物質救援。生命保障為主題的需求集中表現(xiàn)在對救生類用品和醫(yī)療用品的需求上;生活保障主題下的需求集中體現(xiàn)在飲食、穿著、住房、用度四個方面;心理慰藉主題下的需求集中體現(xiàn)在情感交流和與災害相關的知識提供兩個方面。現(xiàn)場救援方面主要是救援車輛和救援設施設備的需求,包括救援指揮車、救護車、消防車、挖掘機、起重機、吊車、大型物資運輸車、設備設施運輸車等。
(四)預防公路隧道坍塌的措施
首先,施工單位以及施工人員必須對公路隧道施工周圍的地質環(huán)境進行準確的勘察,要了解到該地區(qū)具體的地質條件,地形構造等,并且根據(jù)所調查的數(shù)據(jù)進行方案的設置,選擇合理的施工預案,采用先進的施工設備,聘請專業(yè)的施工團隊。其次,則是要做好設計支護參數(shù)工作,設計支護的參數(shù)數(shù)據(jù)對于整個工程的影響是非常大的,如果支護參數(shù)的數(shù)據(jù)過大,則會加大工程的投入力度,如果過小,則會導致隧道圍巖的穩(wěn)定性不足,必須要嚴格按照行業(yè)標準進行設計。然后,則是要做好防范工作,建立預防機制,在公路隧道施工活動當中,應采取超前的地質預報技術,可以對圍巖進行一個動態(tài)的監(jiān)測,對破損的地方及時進行定位和預測,而這項工作需要專業(yè)的高素質人才支持。最后,還要做好水處理工作,水對于整個隧道施工活動的影響是非常大,地下水對于巖層具有腐蝕作用,當?shù)叵滤槐容^高時,會對隧道當中的巖層結構造成破壞,從而發(fā)生坍塌,所以在預防工作當中要對地下水進行治理,做好防水措施及排水工作,防止地下水的倒灌(圖1)
結束語
公路隧道塌方是隧道施工中常見問題,塌方處理方面有了比較成熟的處理措施。容易引起塌方的隧道段落為淺埋段,易于塌方的圍巖主要在斷層破碎帶、松散碎石土層、節(jié)理裂隙發(fā)育的破碎巖層,這些是公路山嶺隧道常見的圍巖,其處理方法在很多手冊以及論文都有較好的論述,對于軟弱風化嚴重的頁巖圍巖隧道采用常規(guī)的施工方法難以滿足施工質量和進度要求,本文通過對該類圍巖塌方處理和預防進行實例分析,總結提出一些較好的解決辦法,作為參考。
參考文獻:
[1]宋濤,李亞清.高速公路隧道施工塌方原因分析及控制措施[J].居舍,2019(02):19-20.
[2]李增林.延崇高速公路隧道塌方現(xiàn)象及對策研究[J].建材與裝飾,2019(02):231-232.
[3]李昌龍,盧鳳文,姬同旭.基于施工動態(tài)信息的公路隧道塌方災害模糊評價預警分析[J].水利科技與經(jīng)濟,2019,25(12):8-14.
作者簡介:
周明偉,岀生年月:1973.12.23,性別:男,籍貫:山東省濟陽區(qū),學歷:本科,職稱:助理工程師,研究方向:工程技術。