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摘要:安全风险管理是在隧道施工中不可缺少的工作环节,它对隧道施工能否顺利实施起到至关重要的作用。文章分析其地质问题,探讨其防治对策。
关键词:隧道施工;地质灾害问题;措施
中图分类号:U45文献标识码: A
引言
隧道施工中经常出现的地质灾害现象给交通运输业的发展带来很多极其不利的影响。它不仅极大的缩短了隧道的使用寿命,甚至由于不良施工导致引起的车辙现象更是极大危害着人们的生命及财产安全。因此,我们应勇敢的面对挑战,积极寻求解决措施,加强对施工细节的管理,尽可能地减少和避免地质灾害现象的出现,从而提高隧道的施工质量。
一 、隧道施工地质灾害分类与分析
(一)隧道施工地质灾害分类
(1)围岩的变形破坏:这类灾害的产生主要与围岩的岩性、结构体和结构面的几何切割特征及应力条件有关。包括:①软弱岩体的变形破坏:主要破坏形式表现为大的变形位移和滑塌等;②破碎岩(如断层破碎带、风化带等)的变形破坏:主要表现为大量的掉块、滑塌、崩塌和泥砂石流等;③块状岩的变形破坏:主要表现为局部掉块;④坚硬脆性岩的岩爆:多发生于深埋、高应力区的隧道中。
(2)涌水、突泥灾害:这类灾害主要是由于隧道的开凿,破坏或改变了隧道所在地区原来的水文地质环境,隧道成为新的良好的地下水排泄通道引起。灾害的主要形式包括:①破碎岩的裂隙、缝隙渗水、漏水、涌水;②岩溶裂隙水、管道水的涌出,以及携带大量泥砂的突泥、突砂。
(3)地面沉降和塌陷:由于隧道开挖及大量抽排地下水引起。包括:①浅埋隧道、城市地铁或大型管道开挖及大量抽取地下水造成的地面沉降;②岩溶地区隧道开挖排放大量地下水造成的地面塌陷和泉水枯竭。
(4)其它地质灾害。主要包括:①有害气体(如瓦斯)突出造成的灾害;②地下水对隧道建筑物的侵蚀、腐蚀作用引起的灾害;③隧道的冻融灾害;④高地温灾害;⑤地震灾害。
(二)隧道地质灾害分析
由于隧道工程属于人类工程活动的一种, 其诱发地质灾害的特点与人类工程诱发地质灾害的特点别无二致,可以分成以下三个特点:隧道地质灾害发生的根本原因可以归结为人类工程活动的盲目性和不科学性,工程建设同地质环境不协调所致。同自然地质灾害相比,隧道地质灾害强度低、频度较大,危害性大。 隧道地质灾害的发生具有可防止性。
因此,为避免隧道施工地质灾害的发生,应多管齐下,加强防治措施,具体如下:做好地质勘察研究工作;合理确定防治目标;多方案比选防治工程方案;重大地质灾害防治工程进行专门的可行性论证;妥善确定防治工程的施工方法和施工程序,實行信息化施工;加强监测工作。
二、隧道地质灾害形成的因素
隧道发生地质灾害的根本因素是人类不科学的施工和盲目的施工、隧道施工方法和施工环境不协调。一般情况下,隧道地质灾害和自然地质灾害进行比较,有着强度低、频率大和危害大的特点,是有着可预防性质的,所以在隧道施工中,做好隧道施工地质灾害常见问题的预防,可以有效控制地质灾害的发生。
隧道地质灾害预防工作需要做好地质的勘测,确定防治的目标,优化防治方案,选择防治施工的方法,加强施工管理和监督,只有这样,才能控制好隧道地质灾害形成的因素,使隧道施工中的常见地质灾害问题减少发生的频率。
随着我国交通行业的飞速发展,隧道施工项目越来越多,施工技术得到了很大的进步。受长度和深度等多方面的影响,使隧道施工的地质环境越来越复杂,施工遇到地质灾害问题更多,还有很多不可预料的灾害,只有进一步提高施工技术,加强预测与防治措施,才能真正保证隧道的安全施工和顺利完成。
三、隧道施工中常见的地质灾害现象
(一)围岩出现变形破坏现象
在隧道施工中,围岩遭到变形破坏是十分常见的现象,导致围岩局部和整体区域大变形坍塌、破裂,甚至坚硬的围岩体出现岩爆等严重后果,带来很多安全隐患,严重威胁着人们的生命安全。之所以会出现围岩变形破坏现象,主要是由于围岩特殊的地质结构所造成的。围岩所特有的特性,地应力的性质以及地下水的情况都有着直接的联系。特别是岩爆现象,出现的次数更是十分的频繁,经常出现在没有地下水的情况下。经过大量实践证明,岩爆经常以片帮,劈裂,弹射等现象为主要表现形式,甚至会引发地震等更为严重的地质灾害现象。而对于其他一般情况下的围岩变形破坏,大多会出现在断层破碎带、接触不良或者是不整合的比较软弱的岩层等地质环境中。
(二)隧道施工中出现塌方现象
在隧道施工的过程当中,由于地质结构常常出现不稳定现象,使得岩层的薄体区域经常出现小的褶曲,在对这种地质结构下的岩体进行打穿时,极有可能会导致地面沉降不均匀或者是软弱岩层体塌方等现象出现。当隧道经过岩层的破碎地带以及断层地带时,岩体内潜在的地应力得到释放,地质结构过于松散,所承受的压力也不断增加,岩层颗粒与颗粒之间的胶结性能也不高,导致在开挖隧道之后,围岩体难以保持稳定而出现塌方现象。特别是当隧道在经过进出口位置及其附近区域时,围岩更不容易保持稳定,极大地增加了出现坍塌现象的可能性。值得注意的一点是,坍塌大多发生在涌水区域,特别是涌水区域的顶部与右侧坍塌现象更为常见,降低了隧道施工质量,造成很多不必要的事故发生,直接威胁着人们的生命安全。
(三)隧道施工中出现涌水突水现象
众所周知,在施工施工中出现的地质灾害中,涌水突水现象发生的几率最高,而且所带来的危害也更为严重。因此,涌水现象越来越受到研究隧道施工地质灾害等专家的高度重视,不断进行广泛的试验和测验以便更好的研究涌水问题。涌水这种地质灾害主要是因为开凿时隧道遭到破坏或者是隧道所在区域原有的地质构造发生了改变,使得良好的地下水通过隧道进行排泄而发生的。其有很多表现形式,比如岩层破碎处出现裂缝,渗漏现象严重,岩溶裂隙水以及管道水被涌出,或者在涌水时会伴随着大量的泥沙、突沙等情况。
四、隧道施工地质灾害常见问题的防治措施
(一)塌方的防治措施
很多松散和破碎的围岩都会发生隧道的塌方,一般情况下,要对围岩整体进行稳定性和强度的处理。施工中常见的处理方法有:超前长管棚和超前锚杆等措施,这些措施都可以使围岩进行稳定与强度的加固处理,使隧道塌方机率降低。而断面大隧道在开挖中,一定要对软弱围岩的部分采取逐步开挖的施工方法,这样既可以使围岩大大缩短暴露的时间,在开挖后,也可以立刻进行支护处理,使隧道围岩稳定性大大增加。
(二)岩爆的防治措施
岩爆的防治措施,既可以采取预报的监测,也可以使用地应力进行卸除,使用多循环分步开挖及超前高压注水等施工方法对岩爆可能发生的部位重点监测和预控,这些措施可以缓解岩爆造成的危害程度。
(三)突水与涌水的防治措施
隧道施工出现的突水与涌水等地质灾害可以通过排、堵的措施,或者排堵结合使用的措施进行相应的处理。在对突水与涌水治理的同时,也要对施工工程附近暗河及溶洞的突水部位做好监测与预控。通过监测与预控实现对施工阶段地质的预报。监测与预控工作既要准确的分析出溶洞与暗河和隧道的交汇位置,在隧道施工出现突水与涌水后,对非岩溶深埋的隧道要进行排水导坑及钻孔疏干的治理措施。岩溶隧道和浅埋隧道的治理要以堵为主,在最大程度上阻止地下水位下降,防止地面出现塌陷及井泉干涸等现象,这些问题会直接破坏周围的生态环境。施工中还可以使用先隔水层然后再进行含水层的开挖,可以有效防止发生突水的地质灾害,有时也可以使用超前引排和超前预注浆等施工方式,都可以有效减少突水的地质灾害程度。
(四)地面坍塌与沉陷的防治措施
地面发生坍塌,可以采取回填、绕避等施工方式,有时还要对施工洞穴的顶板加固等措施,这些措施都可以有效预防地面坍塌和井泉的干涸,防止对周围环境造成的恶劣影响。很多浅埋隧道地表坍塌都是由隧道塌方造成的,所以可以在隧道开挖初期,采取锚初期的支护,控制隧道发生变形。
(五)其他地质灾害的防治措施
隧道在施工中如果穿过煤层,很可能发生瓦斯爆炸,所以一定要对地质预挖部位进行地质的探测,加强地质隧道施工的超前预报十分重要。另外还有钻爆法隧道施工对防爆的处理和防治措施。
结语
综上所述,隧道施工存在很多安全隐患和风险,但是施工中只要我们能认清常见的地质灾害成因,规范施工,做好防治防范措施,就能减少和避免这些地质灾害现象的发生,将隧道施工的风险和安全隐患降到最低。
参考文献:
[1]毛井玉.谈公路隧道施工中复杂地质环境的处理[J].广东科技,2014,10:144+137.
[2]娜仁高娃.隧道地质灾害风险评估及超前地质预报方法研究[D].吉林大学,2014.
[3]聂利超.隧道施工含水构造激发极化定量超前地质预报理论及其应用[D].山东大学,2014.
关键词:隧道施工;地质灾害问题;措施
中图分类号:U45文献标识码: A
引言
隧道施工中经常出现的地质灾害现象给交通运输业的发展带来很多极其不利的影响。它不仅极大的缩短了隧道的使用寿命,甚至由于不良施工导致引起的车辙现象更是极大危害着人们的生命及财产安全。因此,我们应勇敢的面对挑战,积极寻求解决措施,加强对施工细节的管理,尽可能地减少和避免地质灾害现象的出现,从而提高隧道的施工质量。
一 、隧道施工地质灾害分类与分析
(一)隧道施工地质灾害分类
(1)围岩的变形破坏:这类灾害的产生主要与围岩的岩性、结构体和结构面的几何切割特征及应力条件有关。包括:①软弱岩体的变形破坏:主要破坏形式表现为大的变形位移和滑塌等;②破碎岩(如断层破碎带、风化带等)的变形破坏:主要表现为大量的掉块、滑塌、崩塌和泥砂石流等;③块状岩的变形破坏:主要表现为局部掉块;④坚硬脆性岩的岩爆:多发生于深埋、高应力区的隧道中。
(2)涌水、突泥灾害:这类灾害主要是由于隧道的开凿,破坏或改变了隧道所在地区原来的水文地质环境,隧道成为新的良好的地下水排泄通道引起。灾害的主要形式包括:①破碎岩的裂隙、缝隙渗水、漏水、涌水;②岩溶裂隙水、管道水的涌出,以及携带大量泥砂的突泥、突砂。
(3)地面沉降和塌陷:由于隧道开挖及大量抽排地下水引起。包括:①浅埋隧道、城市地铁或大型管道开挖及大量抽取地下水造成的地面沉降;②岩溶地区隧道开挖排放大量地下水造成的地面塌陷和泉水枯竭。
(4)其它地质灾害。主要包括:①有害气体(如瓦斯)突出造成的灾害;②地下水对隧道建筑物的侵蚀、腐蚀作用引起的灾害;③隧道的冻融灾害;④高地温灾害;⑤地震灾害。
(二)隧道地质灾害分析
由于隧道工程属于人类工程活动的一种, 其诱发地质灾害的特点与人类工程诱发地质灾害的特点别无二致,可以分成以下三个特点:隧道地质灾害发生的根本原因可以归结为人类工程活动的盲目性和不科学性,工程建设同地质环境不协调所致。同自然地质灾害相比,隧道地质灾害强度低、频度较大,危害性大。 隧道地质灾害的发生具有可防止性。
因此,为避免隧道施工地质灾害的发生,应多管齐下,加强防治措施,具体如下:做好地质勘察研究工作;合理确定防治目标;多方案比选防治工程方案;重大地质灾害防治工程进行专门的可行性论证;妥善确定防治工程的施工方法和施工程序,實行信息化施工;加强监测工作。
二、隧道地质灾害形成的因素
隧道发生地质灾害的根本因素是人类不科学的施工和盲目的施工、隧道施工方法和施工环境不协调。一般情况下,隧道地质灾害和自然地质灾害进行比较,有着强度低、频率大和危害大的特点,是有着可预防性质的,所以在隧道施工中,做好隧道施工地质灾害常见问题的预防,可以有效控制地质灾害的发生。
隧道地质灾害预防工作需要做好地质的勘测,确定防治的目标,优化防治方案,选择防治施工的方法,加强施工管理和监督,只有这样,才能控制好隧道地质灾害形成的因素,使隧道施工中的常见地质灾害问题减少发生的频率。
随着我国交通行业的飞速发展,隧道施工项目越来越多,施工技术得到了很大的进步。受长度和深度等多方面的影响,使隧道施工的地质环境越来越复杂,施工遇到地质灾害问题更多,还有很多不可预料的灾害,只有进一步提高施工技术,加强预测与防治措施,才能真正保证隧道的安全施工和顺利完成。
三、隧道施工中常见的地质灾害现象
(一)围岩出现变形破坏现象
在隧道施工中,围岩遭到变形破坏是十分常见的现象,导致围岩局部和整体区域大变形坍塌、破裂,甚至坚硬的围岩体出现岩爆等严重后果,带来很多安全隐患,严重威胁着人们的生命安全。之所以会出现围岩变形破坏现象,主要是由于围岩特殊的地质结构所造成的。围岩所特有的特性,地应力的性质以及地下水的情况都有着直接的联系。特别是岩爆现象,出现的次数更是十分的频繁,经常出现在没有地下水的情况下。经过大量实践证明,岩爆经常以片帮,劈裂,弹射等现象为主要表现形式,甚至会引发地震等更为严重的地质灾害现象。而对于其他一般情况下的围岩变形破坏,大多会出现在断层破碎带、接触不良或者是不整合的比较软弱的岩层等地质环境中。
(二)隧道施工中出现塌方现象
在隧道施工的过程当中,由于地质结构常常出现不稳定现象,使得岩层的薄体区域经常出现小的褶曲,在对这种地质结构下的岩体进行打穿时,极有可能会导致地面沉降不均匀或者是软弱岩层体塌方等现象出现。当隧道经过岩层的破碎地带以及断层地带时,岩体内潜在的地应力得到释放,地质结构过于松散,所承受的压力也不断增加,岩层颗粒与颗粒之间的胶结性能也不高,导致在开挖隧道之后,围岩体难以保持稳定而出现塌方现象。特别是当隧道在经过进出口位置及其附近区域时,围岩更不容易保持稳定,极大地增加了出现坍塌现象的可能性。值得注意的一点是,坍塌大多发生在涌水区域,特别是涌水区域的顶部与右侧坍塌现象更为常见,降低了隧道施工质量,造成很多不必要的事故发生,直接威胁着人们的生命安全。
(三)隧道施工中出现涌水突水现象
众所周知,在施工施工中出现的地质灾害中,涌水突水现象发生的几率最高,而且所带来的危害也更为严重。因此,涌水现象越来越受到研究隧道施工地质灾害等专家的高度重视,不断进行广泛的试验和测验以便更好的研究涌水问题。涌水这种地质灾害主要是因为开凿时隧道遭到破坏或者是隧道所在区域原有的地质构造发生了改变,使得良好的地下水通过隧道进行排泄而发生的。其有很多表现形式,比如岩层破碎处出现裂缝,渗漏现象严重,岩溶裂隙水以及管道水被涌出,或者在涌水时会伴随着大量的泥沙、突沙等情况。
四、隧道施工地质灾害常见问题的防治措施
(一)塌方的防治措施
很多松散和破碎的围岩都会发生隧道的塌方,一般情况下,要对围岩整体进行稳定性和强度的处理。施工中常见的处理方法有:超前长管棚和超前锚杆等措施,这些措施都可以使围岩进行稳定与强度的加固处理,使隧道塌方机率降低。而断面大隧道在开挖中,一定要对软弱围岩的部分采取逐步开挖的施工方法,这样既可以使围岩大大缩短暴露的时间,在开挖后,也可以立刻进行支护处理,使隧道围岩稳定性大大增加。
(二)岩爆的防治措施
岩爆的防治措施,既可以采取预报的监测,也可以使用地应力进行卸除,使用多循环分步开挖及超前高压注水等施工方法对岩爆可能发生的部位重点监测和预控,这些措施可以缓解岩爆造成的危害程度。
(三)突水与涌水的防治措施
隧道施工出现的突水与涌水等地质灾害可以通过排、堵的措施,或者排堵结合使用的措施进行相应的处理。在对突水与涌水治理的同时,也要对施工工程附近暗河及溶洞的突水部位做好监测与预控。通过监测与预控实现对施工阶段地质的预报。监测与预控工作既要准确的分析出溶洞与暗河和隧道的交汇位置,在隧道施工出现突水与涌水后,对非岩溶深埋的隧道要进行排水导坑及钻孔疏干的治理措施。岩溶隧道和浅埋隧道的治理要以堵为主,在最大程度上阻止地下水位下降,防止地面出现塌陷及井泉干涸等现象,这些问题会直接破坏周围的生态环境。施工中还可以使用先隔水层然后再进行含水层的开挖,可以有效防止发生突水的地质灾害,有时也可以使用超前引排和超前预注浆等施工方式,都可以有效减少突水的地质灾害程度。
(四)地面坍塌与沉陷的防治措施
地面发生坍塌,可以采取回填、绕避等施工方式,有时还要对施工洞穴的顶板加固等措施,这些措施都可以有效预防地面坍塌和井泉的干涸,防止对周围环境造成的恶劣影响。很多浅埋隧道地表坍塌都是由隧道塌方造成的,所以可以在隧道开挖初期,采取锚初期的支护,控制隧道发生变形。
(五)其他地质灾害的防治措施
隧道在施工中如果穿过煤层,很可能发生瓦斯爆炸,所以一定要对地质预挖部位进行地质的探测,加强地质隧道施工的超前预报十分重要。另外还有钻爆法隧道施工对防爆的处理和防治措施。
结语
综上所述,隧道施工存在很多安全隐患和风险,但是施工中只要我们能认清常见的地质灾害成因,规范施工,做好防治防范措施,就能减少和避免这些地质灾害现象的发生,将隧道施工的风险和安全隐患降到最低。
参考文献:
[1]毛井玉.谈公路隧道施工中复杂地质环境的处理[J].广东科技,2014,10:144+137.
[2]娜仁高娃.隧道地质灾害风险评估及超前地质预报方法研究[D].吉林大学,2014.
[3]聂利超.隧道施工含水构造激发极化定量超前地质预报理论及其应用[D].山东大学,2014.