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​隧道施工塌方的预防及处理措施

作者: 艾三维软件 来源: 艾三维软件 发布日期: 2019.07.18

前言:

在地质不良的地段修筑隧道,常会遇到洞顶围岩下榻、侧壁滑动,甚至冒顶等严重事故,这些现象在施工中称为塌方。塌方威胁人身安全、使施工延误工期、围岩更不稳定。故在施工中应预防其发生,发生塌方后需及时准确处理,减少塌方带来的危害。

隧道施工塌方的预防及处理措施

了解隧道施工塌方的原因

1.地质因素

隧道施工 中,局部地段地质构造变化、断层破碎带、软弱夹层等工程地质条件变化,如果施工预防措施不当、不及时,极易造成隧道塌方事故。

2水文因素(最难控制)

在隧道施工中,由于岩土中水的变化,水沿岩体软弱面流动,破坏岩体组织,造成岩体失稳而发生塌方事故;雨水渗入断裂带及裂隙后形成滑动面,岩石相互滑动,内力挤压变形也易造成塌方。

3人为因素

隧道施工过程中由于施工人员对地下工程地质情况不了解,忽视围岩细微变化,对围岩自稳能力过高估计,造成思想上的麻痹大意,对不良地质地段没有采取合理的开挖方法,支护不及时,在开挖时,爆破对围岩的扰动过大,开挖后围岩暴露时间过长、风化程度加剧,造成应力重分布,使得原来不应塌方段,因岩体失稳而产生塌方。

人为因素造成的塌方着重体现在如下几个方面

(1)施工工艺(控制关键)在隧道施工中,正确的施工工艺是控制塌方事件的关键。施工过程中盲目的采取单一的施工方案或施工方法,不根据现场实际地质情况和地层变化情况及时修改施工方案和施工参数,造成施工方案或施工方法不适应现场实际地层,施工参数满足不了施工防护要求,有可能导致塌方事故。

(2)地质超前预报和监控量测(施工重要环节)在隧道施工中,监控量测必须按施工方案及规范要求进行,施工中往往因监控量测不到位,布点、量测等不准确或不符合要求,对施工起不到指导性作用,造成塌方。

掌握:隧道施工预防塌方措施

1、隧道塌方前征兆

围岩的变形破坏、失稳塌方,是从量变到质变的过程,在量变的过程中,必然会出现围岩的工程地质和水文地质特征及岩石力学上反应出一些征兆。根据这些征兆来预测围岩的稳定性,进行地质超前预报,从而保证施工的安全,防治隧道塌方。

围岩的变形破坏,失稳塌方有如下一些征兆

(1)遇特殊和不良地质条件,如断层及其破碎带、滑动层、溶洞、陷穴、古河槽、堆积体、流沙、淤泥、地下水、松散地层等稳定性差的围岩。

(2)水文地质条件的变化,如干燥的围岩突然出水,地下水突然增多,涌水量增大,水质由清变浊等是即将发生塌方的前兆。

隧道施工塌方的预防及处理措施

(3)开挖面上有可能不稳定岩体的出露,尤其是小断层或其他软弱结构面和围岩的节理裂隙构造的出露处,往往是围岩局部塌方的部位。

隧道施工塌方的预防及处理措施

(4)拱顶不断掉下小石块,甚至较大的石块相继掉落,预示着围岩即将发生塌方。

(5)岩石裂隙周围出现岩粉或洞内无故有岩粉飞扬时,说明可能即将发生塌方。

隧道施工塌方的预防及处理措施

钢架扭曲破坏及裂缝

(6)围岩发生裂缝,并逐步扩大,很可能发生塌方。

(7)支护受力变形发出声响时,说明围岩受力增大,有塌方的可能。

(8)喷射混凝土出现大量的明显裂纹,说明围岩压力增大,有可能出现失稳塌方。

(9)围岩或隧道支护,拱脚附近的水平收敛大于0.2mm/d,或拱顶下沉量大于0.1mm/d,并继续增大时,说明围岩仍在发生变形,处于不稳定的状态。

2、隧道塌方预防措施(地质超前预报、围岩监控量测)

隧道施工塌方的预防及处理措施

采用地质超前预报措施,进行围岩监控量测及洞内观察

洞内观察内容包括:

工作面附近围岩岩性,断层破碎带,变质带及岩石种类的观察;

节理发育程度、接触面充填物的性质,开挖面稳定状态的观察;

开挖面有无松散塌方剥落现象,有无地下水等现象。

以上观察内容均需做好记录。

初期支护完成后,对初期支护的状况进行观察,内容包括支护锚杆是否被拉曲,喷射混凝土是否产生裂缝,剥离和剪切破坏,钢拱架支撑有无被压弯曲现象等。洞外观察包括:对洞口情况,地表沉陷,边坡及仰坡的稳定性以及地表水渗透等的观察。

(1)工程地质与支护状况观察隧道开挖工作面的工程地质与水文地质观察和描述,是确定围岩设计情况是否和实际相符,判断围岩稳定性和预测开挖面前方的地质条件;开挖工作面附近初期支护状况的观察和裂隙描述,对于直接判断围岩的稳定性和支护参数的检验也是必不可少的。

(2)洞内观察项目

a开挖工作面观察应在每次开挖后进行,包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散塌方、剥落掉块现象、有无渗水等;

b在节理、裂隙发育的镶嵌状、块状脆性硬岩地段重视观察围岩节理、裂隙走向及发育程度,对易引起塌方的岩块及时进行锚杆支护或喷射混凝土封闭;

c对已经施工段的观察每天至少应进行一次,主要观察喷射混凝土、锚杆、钢架和二次衬砌等的稳定状态;如喷射混凝土产生裂隙、剥离和剪切破坏、拱架支撑是否压屈、二次衬砌是否开裂等;

d洞外观察重点应在洞口段和洞身埋深较浅地段,其观察内容应包括地表开裂、地表沉降、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗透情况等;

e常用观察手段:目测,或借助相机、地质罗盘、手电筒等工具

3、隧道防塌方施工措施

首先要做好开工前准备工作对人员进行培训学习等。

3-1洞口施工防塌方措施

隧道施工塌方的预防及处理措施

作好洞口防护措施及防排水措施,避开雨季施工,预防洞口滑坡。

3-2隧道洞身施工防塌方措施

隧道施工塌方的预防及处理措施

(1)隧道施工掌子面防塌方措施

掌子面的稳定是安全施工的前提条件,对于粘聚力小的砂土围岩,应选用辅助施工方法,如超前支护、开挖面喷射混凝土和安装锚杆等。隧道施工掌子面防塌方,应根据隧道超前地质预报情况,结合开挖面实际地质情况,严格按照隧道施工方案,采用有效合理的超前支护、预加固措施。施工中严格控制各开挖分部循环进尺,开挖和支护工序必须衔接紧密,以减少围岩变形。

a 在接近断层及接触带时,加强地质预报,结合管棚、小导管、炮眼钻进及岩性情况进行综合分析,判定开挖前方工程地质、水文地质、围岩松动情况及围岩类别,提出合理性施工方案建议。

b 超前支护:施工方法主要有超前管棚、超前小导管、预注浆等几种施工方法。

c 减少循环进尺,采用无爆开挖或松动爆破,尽量减少对围岩的扰动;洞内配备足够的装土草袋、木料;一旦发现掌子面塌方或有塌方征兆,立即撤出所有人员及机械。

d 及时支护,做到即挖即护。

e 加强施工组织管理,严格施工工序,并组织好物资供应工作。

f 松散地层施工:松散地层的主要特点是稳定性差,结构松散,若有地下水时,施工中极易发生塌方。若遇上这种地层,主要是应减少对围岩的扰动,施工中可采用先支护后开挖,密闭支撑,边开挖边封闭的办法,以防止塌方。

g 溶洞处理:若在溶洞发育地段进行隧道开挖,施工应采用超前探测钻孔对溶洞发育规律进行探测预报,根据探测结果,采取相应的处理措施。

(2)隧道施工拱顶、边墙防塌方施工

a 加强监控量测,及时反馈信息。

b 遇到监控数据发生变化或地质条件突变时,要及时采取措施,加强支护参数。

c 做好隧道洞内外的防排水。在施工中,特别注意洞内地下水的变化,采取防、排、堵、截相结合的排水方案,因地制宜,综合治理。

d 严把质量关。隧道内的衬砌、支护等材料必须保证质量,按施工工艺施工,防止因偷工减料、材料质量等问题造成人为事故。

3-3其它措施

其它管理控制措施隧道施工的危险源很多,其中隧道塌方处理是一项艰难而复杂的作业,处理方法很多,需根据塌方的规模、部位、具体情况而定。施工中应制定各项管理制度,加强监管,控制安全事故的发生。

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