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【摘要】在地质环境、气候状况复杂的山区,为了拉近两地距离,缩短行车时间,往往需要采用掘进隧道的方式进行公路、铁路等工程的建设。在隧道施工过程中,经常容易遇到复杂的地质环境,如灰质泥岩、粉砂岩、突泥突水以及瓦斯等环境,大大增加了工程施工的难度。因此,为了有效应对复杂地质环境对隧道施工造成的不利影响,需要结合地质环境的不同采取合理地隧道施工技术,保障隧道施工的顺利进行。本文将从复杂地质环境下隧道施工原则出发,就复杂地质环境下隧道施工技术进行详细阐述,为隧道工程施工提供有效借鉴。
【关键词】复杂地质;隧道施工;原则;施工技术
在隧道工程施工过程中,地质环境不断发生变化且极为复杂,这样一来,选择的施工技术和方式不同,将会对隧道建设造成不同的影响。从某种程度上来说,所选择的施工技术是否足够合理,就会关系到隧道工程施工能否取得成功。所以,为了保证隧道施工质量,必须针对复杂地质条件进行深入研究,根据工程实际需求选择合理的施工技术,这对隧道工程施工的顺利开展具有重要意义。
1、复杂地质环境下隧道施工的基本原则
1.1 保证岩石层稳定安全
在复杂地质环境下进行隧道施工,要保证岩石层的稳定性与安全性。为此,在隧道施工中,施工队伍不能对岩石采取大规模的变动,这也就意味着在选择开挖方式时,能够取得速度方面的优势。在进行隧道施工过程中,施工队伍除了要考虑围岩地质条件外,还可加强对围岩地质变化的关注,这样能够更为全面地考虑隧道实际施工需求,确保岩石结构稳定安全。
1.2 选择合理的开挖方式
在隧道施工过程中,所选择的开挖方式是否合理,将直接关系到隧道施工作业效率与质量。因此,在选择施工方式时,应当立足于隧道工程实际,对隧道地质环境与施工技术进行合理分析,对施工技术的合理性、安全性以及施工难度等做出评估,尽可能地保证隧道开挖方式的安全合理,保证隧道施工的顺利进行。
2、复杂地质环境下的隧道施工技术
2.1 富水带施工技术
在隧道施工中,经常遇到富水带的问题,这时需要施工队伍采取有效地渗水处理,保障隧道安全。施工中隧道一旦出现少量滴水、渗水现象,为了有效防止粉砂岩發生软化、灰质泥岩强度降低,必须在完成富水段隧道开挖作业施工后,采取封闭围岩的处理方式,以达到延缓岩石风化的目的。具体是通过4cm到6cm的喷射砼,并与锚杆、挂网相互联合,对隧道洞进行有效支护,同时,还要加强对围岩的观测,并结合观测情况进行二次混凝土施工。
除了要对围岩采取密封式处理外,还要着手对水流问题进行有效处理。隧道开挖过程中,如果出现明显水流或者线状水流。其中,对于散状水流主要是在初喷砼前,利用防水板进行集中引水,然后借助于HPDE管将水排至隧道边墙排水沟。而对于集中水流而言,则应在初喷砼前,设置一道Ω型弹簧排水管,将其与原设计纵向排水管相互连接,从而将多余的水排出隧道外。
2.2 隧道变形控制技术
如果隧道施工区域地质属于灰质泥岩、粉质砂岩,围岩一旦遇水,就会发生膨胀和软化,造成强度降低。倘若隧道水平收敛超过2mm/d,或者支护发生明显形变,就需要采取有效地方法应对隧道变形问题。
首先,如果隧道发生局部变形,则应使用化学药卷锚杆联合钢筋网,紧接着补喷设计同级混凝土,对围岩变形进行快速限制,然后通过二衬限制隧道的进一步形变。其次,如果隧道出现偏帮现象,致使岩体出现顺层滑动,或者拱腰发生V字形塌腔,则应在稳定围岩四周增设化学药卷锚杆,同时还要在塌腔范围内挂设钢筋网,将其与锚杆焊接在一起,然后按隧道设计同级标准进行喷射砼支护,对围岩变形加以有效限制,此外,还要加强隧道水平与拱顶沉降观测,以防发生进一步形变。最后,一旦发现隧道变形,就需要加强收敛观测和拱顶沉降观测,增加观测频率,每天至少要进行2-3次观测。然后对观测数据进行有效整理和分析,为隧道塌方、偏帮、掉拱等问题的治理提供有利依据。
2.3 灰质泥岩与粉砂岩施工技术
一是无水洞段施工。在无水洞段施工过程中,主要根据围岩完整性与岩石硬度采取光面爆破工艺,但要求爆破周边光爆眼间距不得超过45cm,抵抗线控制在1-1.2倍周边眼间距,至于进尺则应控制在两榀钢架,周边眼则应去不连续的耦合装药结构,紧接着采用毫秒雷管进行光面爆破。
二是富水洞段施工。第一,实施超前规划,要保证隧洞洞内不会因突水、涌水等问题使隧道围岩地质条件进一步恶化。一旦隧道施工进行到该桩号附近,施工现场则应根据最大用水量进行水量动态监测,制作量水堰,对设备进行动态调整,在此基础上,还要开挖积水井,防止涌水对围岩拱脚造成浸泡危害。第二,对于富水段软弱围岩问题,除了可以采取双液帷幕注浆施工处理措施外,还可以针对强度较低的围岩洞段,采取台阶法施工的方法,然后通过机械开挖或弱震浅孔爆破的方法进行施工。第三,在完成隧道开挖支护工作后,要根据水平收敛与拱顶沉降监测的结果,待围岩趋于稳定后进行仰拱和二次钢筋混凝土衬砌施工,保障隧道施工安全,避免出现隧道关门事故。
2.4 突泥突水地质环境的施工技术
首先,要对导坑与正洞位置进行调整,将导坑开挖成城门洞模式。对于普通地段而言,可采取全断面开挖的方式,设置循环开挖隧道长度为3m,然后在正洞出口进行装碴,紧接着采用喷锚支护技术进行混凝土结构喷射,厚度控制在25cm左右,其中还要安设180 cm×180 cm 的钢架,相邻钢架保持1米左右的距离。
其次,施工队伍要对接近断层位置加以妥善处理,还是采用全面开挖的方式,将循环开挖长度设置为2m,也是在正洞口处进行装碴处理,然后借助于喷锚技术辅以模型衬砌技术,混凝土结构应控制在20cm左右。此外,还要在其外围设置全环形钢架,钢架纵向间距应保持0.8左右。
最后,还要进行管棚施工操作,对正洞进行有效加固,扩大导坑面积,方便大型隧道施工机械操作。施工中应当采用台阶开挖方式,各台阶间的距离设置为4m,循环开挖间距设置为0.8m,采用装载机进行装碴,然后利用汽车出碴。同时,采用预支护技术与喷锚技术以及模型衬砌技术相互联合的方式,对断面进行施工注浆操作,喷射的混凝土结构厚度要保持在25cm左右,并加设管棚与导管支护结构。 2.5 隧道瓦斯条件下的施工技术
一是地质报告技术。考虑到隧道内含有天然气,施工队伍要按照先设计后施工、先勘察后处理的基本原则,并采用地质报告技术。一般而言,对于复杂地质环境下,地质报告可(下转139页)(上接137页)采用的勘察方式主要是地质素描报告、TST报告以及水平钻探报告,施工队伍可以根据地质报告数据和信息,对隧道施工中可能遇到的断裂带位置、规模大小及相关情况进行分析与总结,这样就能更好地掌握隧道天然气的分布,保障施工安全。
二是瓦斯监控技术。在瓦斯隧道施工中,合理运用瓦斯监控技术能够有效保障隧道施工安全。在对瓦斯进行检测监控时,可以采用机械监控与人工监控相结合的模式。通常,机械监控采用KJ90号煤矿综合监控系统,增设甲烷报警装置,如果隧道洞内瓦斯浓度达到0.5%以上,报警装置就会自动报警;如果瓦斯浓度继续增加,超过1%,此时报警装置就会将隧道施工总电源切断,保证施工人员及設备安全。一旦瓦斯监控装置报警,施工队伍必须立即停止施工,加强隧道通风,降低隧道内的瓦斯浓度,只有当瓦斯浓度下降至正常范围时才能恢复作业。
三是加强对防爆设备的改造。按照高瓦斯隧道施工的规范和要求,进洞车辆以及设备都要具备一定的防爆性能,技术部门应当加强对防爆技术与设备的分析,对防爆设备加以改进,提升其防爆性能,改造完成后,还要将相关设备与车辆置于浓度为0.5%的瓦斯隧道环境中进行测试,确保其能够达到隧道施工需求,防止出现隧道爆炸事故。
结语:
综上所述,在隧道施工中,经常会由于复杂地质环境的影响,给隧道施工带来各种安全性问题,既不利于隧道施工质量的提升,也可能对施工人员的施工安全带来隐患。为此,施工中一旦遇到复杂地质环境问题,应对地质环境进行认真分析与研究,在此基础上选择合理地施工技术,保障隧道施工的稳定性与安全性,进而推动隧道建设行业更快更好发展。
参考文献:
[1]李明.复杂地质条件下隧道综合施工技术研究与应用[J].佳木斯职业学院学报,2017(5):487-488.
[2]李翔.复杂地质环境下的隧道施工技术研究[J].工程技术:引文版,2017(2):00096-00096.
[3]肖载兴.复杂地质环境下隧道施工关键技术研究[J].工程技术:引文版,2016(9):00201-00201.
[4]孙建勋,郑会歌.不良地质段隧道施工技术研究[J].中国水运(下半月),2017,17(9):244-245.
[5]段会岳.高压富水岩溶地层隧道施工技术[J].建筑技术开发,2016,43(3):67-67.
【关键词】复杂地质;隧道施工;原则;施工技术
在隧道工程施工过程中,地质环境不断发生变化且极为复杂,这样一来,选择的施工技术和方式不同,将会对隧道建设造成不同的影响。从某种程度上来说,所选择的施工技术是否足够合理,就会关系到隧道工程施工能否取得成功。所以,为了保证隧道施工质量,必须针对复杂地质条件进行深入研究,根据工程实际需求选择合理的施工技术,这对隧道工程施工的顺利开展具有重要意义。
1、复杂地质环境下隧道施工的基本原则
1.1 保证岩石层稳定安全
在复杂地质环境下进行隧道施工,要保证岩石层的稳定性与安全性。为此,在隧道施工中,施工队伍不能对岩石采取大规模的变动,这也就意味着在选择开挖方式时,能够取得速度方面的优势。在进行隧道施工过程中,施工队伍除了要考虑围岩地质条件外,还可加强对围岩地质变化的关注,这样能够更为全面地考虑隧道实际施工需求,确保岩石结构稳定安全。
1.2 选择合理的开挖方式
在隧道施工过程中,所选择的开挖方式是否合理,将直接关系到隧道施工作业效率与质量。因此,在选择施工方式时,应当立足于隧道工程实际,对隧道地质环境与施工技术进行合理分析,对施工技术的合理性、安全性以及施工难度等做出评估,尽可能地保证隧道开挖方式的安全合理,保证隧道施工的顺利进行。
2、复杂地质环境下的隧道施工技术
2.1 富水带施工技术
在隧道施工中,经常遇到富水带的问题,这时需要施工队伍采取有效地渗水处理,保障隧道安全。施工中隧道一旦出现少量滴水、渗水现象,为了有效防止粉砂岩發生软化、灰质泥岩强度降低,必须在完成富水段隧道开挖作业施工后,采取封闭围岩的处理方式,以达到延缓岩石风化的目的。具体是通过4cm到6cm的喷射砼,并与锚杆、挂网相互联合,对隧道洞进行有效支护,同时,还要加强对围岩的观测,并结合观测情况进行二次混凝土施工。
除了要对围岩采取密封式处理外,还要着手对水流问题进行有效处理。隧道开挖过程中,如果出现明显水流或者线状水流。其中,对于散状水流主要是在初喷砼前,利用防水板进行集中引水,然后借助于HPDE管将水排至隧道边墙排水沟。而对于集中水流而言,则应在初喷砼前,设置一道Ω型弹簧排水管,将其与原设计纵向排水管相互连接,从而将多余的水排出隧道外。
2.2 隧道变形控制技术
如果隧道施工区域地质属于灰质泥岩、粉质砂岩,围岩一旦遇水,就会发生膨胀和软化,造成强度降低。倘若隧道水平收敛超过2mm/d,或者支护发生明显形变,就需要采取有效地方法应对隧道变形问题。
首先,如果隧道发生局部变形,则应使用化学药卷锚杆联合钢筋网,紧接着补喷设计同级混凝土,对围岩变形进行快速限制,然后通过二衬限制隧道的进一步形变。其次,如果隧道出现偏帮现象,致使岩体出现顺层滑动,或者拱腰发生V字形塌腔,则应在稳定围岩四周增设化学药卷锚杆,同时还要在塌腔范围内挂设钢筋网,将其与锚杆焊接在一起,然后按隧道设计同级标准进行喷射砼支护,对围岩变形加以有效限制,此外,还要加强隧道水平与拱顶沉降观测,以防发生进一步形变。最后,一旦发现隧道变形,就需要加强收敛观测和拱顶沉降观测,增加观测频率,每天至少要进行2-3次观测。然后对观测数据进行有效整理和分析,为隧道塌方、偏帮、掉拱等问题的治理提供有利依据。
2.3 灰质泥岩与粉砂岩施工技术
一是无水洞段施工。在无水洞段施工过程中,主要根据围岩完整性与岩石硬度采取光面爆破工艺,但要求爆破周边光爆眼间距不得超过45cm,抵抗线控制在1-1.2倍周边眼间距,至于进尺则应控制在两榀钢架,周边眼则应去不连续的耦合装药结构,紧接着采用毫秒雷管进行光面爆破。
二是富水洞段施工。第一,实施超前规划,要保证隧洞洞内不会因突水、涌水等问题使隧道围岩地质条件进一步恶化。一旦隧道施工进行到该桩号附近,施工现场则应根据最大用水量进行水量动态监测,制作量水堰,对设备进行动态调整,在此基础上,还要开挖积水井,防止涌水对围岩拱脚造成浸泡危害。第二,对于富水段软弱围岩问题,除了可以采取双液帷幕注浆施工处理措施外,还可以针对强度较低的围岩洞段,采取台阶法施工的方法,然后通过机械开挖或弱震浅孔爆破的方法进行施工。第三,在完成隧道开挖支护工作后,要根据水平收敛与拱顶沉降监测的结果,待围岩趋于稳定后进行仰拱和二次钢筋混凝土衬砌施工,保障隧道施工安全,避免出现隧道关门事故。
2.4 突泥突水地质环境的施工技术
首先,要对导坑与正洞位置进行调整,将导坑开挖成城门洞模式。对于普通地段而言,可采取全断面开挖的方式,设置循环开挖隧道长度为3m,然后在正洞出口进行装碴,紧接着采用喷锚支护技术进行混凝土结构喷射,厚度控制在25cm左右,其中还要安设180 cm×180 cm 的钢架,相邻钢架保持1米左右的距离。
其次,施工队伍要对接近断层位置加以妥善处理,还是采用全面开挖的方式,将循环开挖长度设置为2m,也是在正洞口处进行装碴处理,然后借助于喷锚技术辅以模型衬砌技术,混凝土结构应控制在20cm左右。此外,还要在其外围设置全环形钢架,钢架纵向间距应保持0.8左右。
最后,还要进行管棚施工操作,对正洞进行有效加固,扩大导坑面积,方便大型隧道施工机械操作。施工中应当采用台阶开挖方式,各台阶间的距离设置为4m,循环开挖间距设置为0.8m,采用装载机进行装碴,然后利用汽车出碴。同时,采用预支护技术与喷锚技术以及模型衬砌技术相互联合的方式,对断面进行施工注浆操作,喷射的混凝土结构厚度要保持在25cm左右,并加设管棚与导管支护结构。 2.5 隧道瓦斯条件下的施工技术
一是地质报告技术。考虑到隧道内含有天然气,施工队伍要按照先设计后施工、先勘察后处理的基本原则,并采用地质报告技术。一般而言,对于复杂地质环境下,地质报告可(下转139页)(上接137页)采用的勘察方式主要是地质素描报告、TST报告以及水平钻探报告,施工队伍可以根据地质报告数据和信息,对隧道施工中可能遇到的断裂带位置、规模大小及相关情况进行分析与总结,这样就能更好地掌握隧道天然气的分布,保障施工安全。
二是瓦斯监控技术。在瓦斯隧道施工中,合理运用瓦斯监控技术能够有效保障隧道施工安全。在对瓦斯进行检测监控时,可以采用机械监控与人工监控相结合的模式。通常,机械监控采用KJ90号煤矿综合监控系统,增设甲烷报警装置,如果隧道洞内瓦斯浓度达到0.5%以上,报警装置就会自动报警;如果瓦斯浓度继续增加,超过1%,此时报警装置就会将隧道施工总电源切断,保证施工人员及設备安全。一旦瓦斯监控装置报警,施工队伍必须立即停止施工,加强隧道通风,降低隧道内的瓦斯浓度,只有当瓦斯浓度下降至正常范围时才能恢复作业。
三是加强对防爆设备的改造。按照高瓦斯隧道施工的规范和要求,进洞车辆以及设备都要具备一定的防爆性能,技术部门应当加强对防爆技术与设备的分析,对防爆设备加以改进,提升其防爆性能,改造完成后,还要将相关设备与车辆置于浓度为0.5%的瓦斯隧道环境中进行测试,确保其能够达到隧道施工需求,防止出现隧道爆炸事故。
结语:
综上所述,在隧道施工中,经常会由于复杂地质环境的影响,给隧道施工带来各种安全性问题,既不利于隧道施工质量的提升,也可能对施工人员的施工安全带来隐患。为此,施工中一旦遇到复杂地质环境问题,应对地质环境进行认真分析与研究,在此基础上选择合理地施工技术,保障隧道施工的稳定性与安全性,进而推动隧道建设行业更快更好发展。
参考文献:
[1]李明.复杂地质条件下隧道综合施工技术研究与应用[J].佳木斯职业学院学报,2017(5):487-488.
[2]李翔.复杂地质环境下的隧道施工技术研究[J].工程技术:引文版,2017(2):00096-00096.
[3]肖载兴.复杂地质环境下隧道施工关键技术研究[J].工程技术:引文版,2016(9):00201-00201.
[4]孙建勋,郑会歌.不良地质段隧道施工技术研究[J].中国水运(下半月),2017,17(9):244-245.
[5]段会岳.高压富水岩溶地层隧道施工技术[J].建筑技术开发,2016,43(3):67-67.