分享

特殊地质隧道的施工与测量技术

 鹰击长空186 2017-10-11

由于辖区内隧道裂隙均较发育,围岩完整性、坚硬性差,深埋段不多,而且山体裂隙水比较丰富,所以发生地质灾害——岩爆的几率不高,根据钻探和地质部门的资料该区域也不存在有害可燃易爆气体,施工中主要的难点就是处理好大跨径的开挖步序、工艺和应力突变导致浅埋段及主洞交叉处塌方冒顶及散体、破裂状结构的边仰坡失稳或顺围岩层理走向的滑塌;涌水防排的治理;由于地质限制只能采用导坑开挖,施工通风的处理等工作上。

1、塌方的防治实例

隧道施工中的塌方灾害坚持防治结合的方针,以预防为主,对地质状况进行超前预报,已支护的进行量测监控,严格设计工法施作,加强工序施工质量,严控各工序间的根据围岩情况依据规范控制步序拉开的长度,严密监控不良地质开挖后的边仰坡情况,及时加以必要的防护,

辖区隧道以上喝组地质情况较差:由于上喝组隧道出口为浅埋,易坍塌,场地也受到限制,采用进口单口掘进,但隧道进口在进洞后监控量测数据反映为异常,高驻办会同有关专家查看后,果断下发指令撤离所有人员及机械停工施工,采取加固措施,在洞内加设支撑、山顶地表注浆加固,洞内主洞注浆加固改善围岩,边仰坡小导管注浆改善,由于变化速率过大,山体已经形成裂隙滑塌面,于6天后进口仰坡顺山体裂隙面突然大面积滑塌,由于及时撤离了人员机械,没有造成人员及机械的重大损失,

塌方的主要原因:隧道至洞顶穿越断层破裂带,断裂带的走向与路线近平行,进口右线为高边、仰坡,最高处为右边坡69m,山体有7处纵横、深度走向不明的采金洞遗址,且右线右边坡偏压,(在进洞之前由于考虑到右边坡偏压的影响,对该隧道进行了主洞全环径向小导管注浆加固,改善岩体,上断面导坑支护增加了临时仰拱,提供水平支撑,并且增加了明洞套拱,套拱左侧反压回填),受其影响,隧址区围岩完整性差,尤其是进口仰坡坡面暴露围岩为全风化、强风化强烈岩体,多呈散体状结构或碎裂状结构,无自稳能力,加之施工中爆破开挖的震动干扰,导致右边坡突然滑塌带动仰坡使之坍塌将洞口左右线全部掩埋,经现场勘察滑塌体均为松散的碎石土(坡积碎石土),塌方体厚度10~12m,主洞室初支、明洞套拱情况不明。

经过设计、业主、监理、施工单位四方对塌方现场核查,该塌方为地质原因造成,为了进行下阶段的施工或减少塌方对施工的影响,以及考虑总工期的要求,将掘进施工队克服困难转移到出口继续施工,必须对进口塌方进行处治,经过四方共同研究决定,首先安排将塌方体进行详细测量与塌方前的坡面比较得出塌方面的位置及清渣量,确定处治分两个阶段,第一个阶段先将滑塌的边、仰坡虚渣清除,并结合由上而下边刷边护原则完成框架锚杆防护,第二阶段待主洞清理出来后根据破坏程度再进行第二步处治设计。

2、涌、渗水处理

防、排相结合是洞内治水的原则,清刺沟、上喝组隧道施工中都遇到了不同程度的涌水现象,施工中从两个方面来处理,第一步将涌出的水排出洞外,不至于影响正常施工环境,对于顺坡洞排水主要是挖临时排水沟自然排水,反坡采用挖积水、排水泵站机械排水管路排水,围岩的涌、渗水处的治理非常关键,如:上喝组隧道右线右导坑开挖约在SH202+800处右拱腰出现的涌水,水量较大喷射混凝土无法凝固在受喷围岩面上,经过现场勘察涌水原因时,发现涌水点是约直径为1.6m沙井处渗出的,而且通过涌水的洗刷已经形成漩涡状,如果不及时处理,继续任其冲刷形成沙井掏空,有可能会导致掌子面坍塌,通过施工单位与监理单位研究决定立即采用先堵后排的方案,即将涌水井用土工布填塞,并加设这了一榀刚拱架支撑,防止涌水井的沙被洗空,导致严重后果和损失,然后把PVC管将土工布过滤后的涌水集中排至积水坑,喷射加大速凝剂用量的喷射混凝土,考虑水量比较大,面积范围较小,通过调查水的主要来源是雨季山体的裂隙水汇聚而成的,那么不能让其成为涌水通道,采用周边注浆的方案将其封住,如果是地下水域的通道那么必须作特殊处理。通过初期支护表面外观和打孔检测及雷达检测来看效果良好。

施工方法

伴随着我国社会主义经济建设的迅猛发展与综合国力的增强,城市的规模也不断的增大,城市人口流量还在增加、再加上机动车辆呈现逐年上涨的趋势,交通状况不断恶化。为了改善交通环境,采取了各种措施,其中兴建地下铁道得到了普遍的认可,如最近几年在北京、广州、深圳等城市便兴建了大量的地下铁道。由于在城市中修建地下铁道,其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大,因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面将就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。施工方法的选择应根据工程的性质、规模、地质和水文条件、以及地面和地下障碍物、施丁设备、环保和工期要求等因素,经全面的技术经济比较后确定。首选方案。但其缺点也是明显的,如阻断交通时间较长,噪声与震动等对环境的影响。

隧道通过特殊地质地段施工时应注意以下几方面:

1.施工前应对设计所提供的工程地质和水文地质资料进行详细分析了解,深入细致地作施工调查,制订相应的施工方案和措施,备足有关机具及材料,认真编制和实施施工组织设计,使工程达到安全、优质、高效的目的。反之,即便地质并非不良,也会因准备不足,施工方法不当或措施不力导致施工事故,延误施工进度。

2.特殊地质地段隧道施工时,应以“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进”为指导原则。在选择和确定施工方案时,应以安全为前提,综合考虑隧道工程地质及水文地质条件、断面型式、尺寸、埋置深度、施工机械装备、工期和经济的可行性等因素而定。同时应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性,以免造成工程失误和增加投资。

3.在隧道开挖方式选择上,无论是采用钻爆开挖法、机械开挖法,还是采用人工和机械混合开挖法,应视地质、环境、安全等条件来确定。如用钻爆法施工时,光面爆破和预裂爆破技术,既能使开挖轮廓线符合设计要求,又能减少对围岩的扰动破坏。爆破应严格按照钻爆设计进行施工,如遇地质变化应及时修改完善设计。

4.隧道通过自稳时间短的软弱破碎岩体、浅埋软岩和严重偏压、岩溶流泥地段、砂层、砂卵(砾)石层、断层破碎带以及大面积淋水或涌水地段时,为保证洞体稳定可采用超前锚杆、超前小钢管、管棚、地表预加固地层和围岩预注浆等辅助施工措施,对地层进行预加固、超前支护或止水。

5.为了掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度,以及确定施工工序,保证施工安全,应实施现场监控量测,充分利用监控量测指导施工。对软岩浅埋隧道须进行地表下沉观测,这对及时预报洞体稳定状态,修正施工方案都十分重要。

6.穿过未胶结松散地层和严寒地区的冻胀地层等,施工时应采取相应的措施外,均可采用锚喷支护施工。爆破后如开挖工作面有坍塌可能时,应在清除危石后及时喷射混凝土护面。如围岩自稳性很差,开挖难以成形,可沿设计开挖轮廓线预打设超前锚杆。锚喷支护后仍不能提供足够的支护能力时,应及早装设钢架支撑加强支护。  7.当采用构件支撑作临时支护时,支撑要有足够的强度和刚度,能承受开挖后的围岩压力。围岩出现底部压力,产生底膨现象或可能产生沉陷时应加设底梁。当围岩极为松软破碎时,应采用先护后挖,暴露面应用支撑封闭严密。根据现场条件,可结合管棚或超前锚杆等支护,形成联合支撑。支撑作业应迅速、及时,以充分发挥构件支撑的作用。

8.围岩压力过大,支撑受力下沉侵入衬砌设计断面,必须挑顶(即将隧道顶部提高)时,其处理方法是:拱部扩挖前发现顶部下沉,应先挑顶后扩挖。当扩挖后发现顶部下沉,应立好拱架和模板先灌筑满足设计断面部分的拱圈,俟混凝土达到所需强度并加强拱架支撑后,再行挑顶灌筑其余部分。挑顶作业宜先护后挖。

9.对于极松散的未固结围岩和自稳性极差的围岩,当采用先护后挖法仍不能开挖成形时,宜采用压注水泥砂浆或化学浆液的方法,以固结围岩,提高其自稳性。松散地层结构松散,胶结性弱,稳定性差,在施工中极易发生坍塌。如极度风化破碎已失岩性的松散体;漂卵石地层、砂夹砾石和含有少量粘土的土壤以及无胶结松散的干沙等。隧道穿过这类地层,应减少对围岩的扰动,一般采取先护后挖,密闭支撑,边挖边封闭的施工原则,必要时可采用超前注浆改良地层和控制地下水等措施。

10.特殊地质地段隧道衬砌,为防止围岩松弛,地压力作用在衬砌结构上,致使衬砌出现开裂、下沉等不良现象。因此,采用模筑衬砌施工时,除遵守隧道施工技术规范的有关规定施工外,还应注意:当拱脚、墙基松软时,灌筑混凝土前应采取措施加固基底。衬砌混凝土应采用高标号或早强水泥,提高混凝土等级,或采用掺速凝剂、早强剂等措施,提高衬砌的早期承载能力。仰拱施工,应在边墙完成后抓紧进行,或根据需要在初期支护完成后立即施作仰拱,使衬砌结构尽早封闭,构成环形改善受力状态,以确保衬砌结构的长期稳定坚固。在隧道的施工过程中,应把地质超前预报纳入隧道施工的正常工序,使地质超前预报成为促进隧道科学施工的有力手段。

在隧道施工过程中遇到的地质问题往往千差万别,不尽相同,有时甚至是诸种不良地质叠加和组合。施工中要区别各种情况,具体问题具体对待,采取有针对性的处置措施,尽可能把不良地质给施工带来的损失降低到最低程度。不良地质虽然给隧道施工造成了困难,但只要掌握了不良地质的性质、规模和在隧道的出露位置,所采取的治理措施及时、得当,不仅可以避免任何地质条件下出现的地质灾害,而且可以用较小的代价弥补不良地质给施工造成的损失。

辅助施工

隧道施工时,管线布置较多,又受空间限制,管线必须按照规定和研究的最合理方案的进行安装设置,施工是动态的,必须设有专门的人员管理,确保施工安全。洞内管线布置见图8。

控制测量

1、洞外测量

符合导线复测,在实际实测中,首先对设计导线点进行测角、测距、平差,然后进行各导线点坐标的计算。

高程控制测量,以隧道进出口水准基点为起算点和闭合点,对全程水准点进行复合评定,不设成为一闭合高程控制网,采用水准测量与三角高程测量相结合的方法,按国家四等高程控制标准施测,并通过交叉交换复测。

2、平面控制测量,采用线路中线与符合导线相结合的形式,按照国家四等控制网标准布设。

首先,在进出口以已经纳入洞外平面控制网的两条边作为隧道洞内控制网的联系边,然后在洞内布设支导线点,导线点应布设在施工干扰小、稳定可靠的地方,点间视线应离开洞内设施0.2m以上。用全站仪对水平角和边长同时施测,该导线在实地测设中应十分注意对导线的检测,应为每一步产生的误差都将会影响横向贯通误差,检测方法一般按原有导线最前端的相邻三点点位,通过同精度测角和测边检测。如果角和边的差值均在精度允许范围内,则可以为原导线点的精度和点位均为可信,如超限应沿着原有导线依次倒退检测,直至精度合格为止。这时以合格处导线点作起算点向前建立新导线。同时采用换手复测和隧道中线和坐标法互为复核的方法,以避免出现测设错误。

高程控制测量采用四等测量,用水准测量和三角测量高程相结合的方法,洞内高程由洞外高程控制点BM进和BM出传算。洞内每隔100~200m设立一对高程控制点。采用水准测量时,进行往返观测,作业要求,观测限差和精度评定方法应符合规范要求。

应用

国家越来越重视环境保护,环境保护也越来越受到我们公路建设者们的关注,因此在项目审批和设计中就已经着手综合考虑,尽量避免因人为因素导致的山体病害的产生,尽量减少对工程附近的建筑、居民生活、生产和生态环境的不良影响,设计中采用“早进洞、晚出洞”的原则,减少深挖路段,保护自然坡体及原有植被。

隧道洞内的开挖石渣尽可能地纵向调配,作为路基的填料,硬石、优质石渣在所设的石料加工场集中堆放,用于砌体工程和混凝土粗集料,施工中不得乱弃,根据各工地的实际情况集中堆放,弃方时,考虑到保护植被,堆放时,选好弃渣场地,作好坡脚的防护,以避免洪水期冲走弃渣形成认为的泥石流,弃渣后在渣场的顶面覆盖土层,复垦还田或种树造林。

施工期间的生活污水和工业污水集中排放,都必须经过沉淀过滤处理。

边、仰坡为了与自然结合一体对稳定性较差的作了永久性防护

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多