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软弱围岩隧道施工安全原则

 鹰击长空186 2018-01-05

近年来,我国隧道建设规模和技术水平都踏上了一个新的台阶。然而,软弱围岩隧道坍方、作业人员伤亡等事故却时有发生,隧道建设的安全现状无法与当前的形势相适应。从设计源头上解决当前软弱围岩隧道建设过程中存在的问题,是非常必要和及时的。以下给出几点软弱围岩隧道工程施工的安全建议。

软弱围岩隧道施工安全原则

一、遵循“选线四原则”,从源头降低风险

隧道位置的选择在重视洞口地形、地质条件的同时,应充分考虑隧道洞身地质条件,隧道位置应尽量避免或减少通过软弱围岩地段。

在选线设计时,要遵循以下“选线四原则”:

(1)选择构造简单,地层单一,地下水不发育,岩体完整性较好的地段;

(2)尽量减少傍山、浅埋段,避免短隧道群。

(3)隧道洞身宜平行水平最大主应力方向,争取垂直岩层走向;

(4)避开或远离断层破碎带,必须穿过时,宜大角度穿过;并应注意选择在断层、特别是活动断层的被动盘内通过。

二、贯彻“早进晚出”原则,强化隧道进洞设计

洞口位置的选择充分考虑施工、运营安全和环保要求,遵循“早进晚出”的原则。有条件时应尽量接长明洞,不要为了缩短隧道的长度而偏压、拉槽进洞,使洞口处挖深过大,破坏山体坡面的稳定和植被,给施工和运营安全带来隐患。

软弱围岩隧道宜采用超前管棚进洞,并对洞口临时开挖坡面采取锚杆、压浆、钢筋网、喷射混凝土等支护措施;同时在开挖进洞前,还应做好地表防排水系统,确保隧道进洞安全。

软弱围岩隧道施工安全原则

三、高风险双线长隧道,宜采用双洞单线分修

高风险软弱围岩双线长隧道宜采用上下行分修,修建两座单线隧道,由于隧道开挖跨度、断面减小,有利于施工时控制围岩和支护变形,防止坍方事故的发生。

加强地质勘察,细化软弱岩层工程特性判释,重视软弱围岩地段的地质勘察工作,开展综合勘探,查明其工程地质、水文地质条件,围岩合理定级。

对于通过软弱围岩地段的隧道,地质勘察工作的主要目的是确定软弱围岩在隧道洞身上的分布段落、工程特性。

通过地质测绘辅以槽探、平硐等方法,了解软弱岩层的分布层位,综合地面物探成果初步确定软弱围岩在洞身的分布段落。在此基础上布置钻探工作,通过钻探、孔内综合测井、原位测试和室内试验,进一步细化软弱围岩在隧道洞身段的分布段落和工程特性。

为弥补勘察工作的局限性,应加强施工地质特别是超前地质预报工作,在开挖环境下、围岩的受力、地下水的径流条件均有所变化,应高度重视局部的小构造、不同岩性的接触带、层间不利的结构面组合对隧道稳定性的不利影响。

四、针对围岩特性,设计方案应做到“三个有利于”

软弱围岩的力学特性是强度低、承载力低,隧道开挖后变形大。因此,针对围岩与隧道变形的控制措施是设计的要点。设计应做到“三个有利于”:

(1)开挖方法的设计应有利于保护围岩,减小塑性区范围,最大限度地调动围岩的承载作用,控制围岩的变形量;例如采用弱爆破、围岩预加固等设计;

(2)支护结构的设计应有利于支护结构尽快封闭,形成整体稳定的封闭环状结构,以达到减小支护自身变形的目的;例如采用有利于快封闭的CD/CRD等工法;

(3)支护结构未封闭之前,辅助工程措施的设计应有利于控制支护结构的整体下沉;例如采用大拱脚或拱脚支撑桩等措施。

软弱围岩隧道施工安全原则

五、加强现场配合,积极开展信息化设计

隧道施工图一般是通过施工前的地质勘察,按工程类比或标准设计进行设计的,正确与否或与实际的符合程度需要通过施工的检验; 因此应重视施工过程中的调查和监测等信息的收集、分析,开展信息化设计,及时对施工图设计进行有针对性的设计修正。

信息化设计是从设计角度出发防止软弱围岩隧道坍方的最有效手段。信息化设计的基础是:监控量测、超前预报。

监控量测是确保软弱围岩隧道施工安全的“哨兵”, 是隧道施工不可缺少的一道工序。通过监测动态信息,及时评价围岩及支护结构体系的稳定性状态,用以指导设计、施工,确保施工安全。

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