隧道软弱围岩大变形分析及治理策略研究

期刊: 创新科技研究 DOI: PDF下载

高跃先

中铁十一局集团第三工程有限公司 湖北省十堰市 442012

摘要

隧道软弱围岩施工中可能会产生较多的变形问题,干扰施工的稳定安全进行,对于隧道软弱围岩容易产生大变形的区域和原因要进行深入的研究分析,针对具体的变形问题采取科学的治理策略。


关键词

隧道软弱围岩;大变形分析;治理策略

正文


1引言

隧道工程施工中在近几年年的轨道交通工程开展中不断的展开。因为其施工过程中存在较多不安全的因素干扰,尤其是软弱围岩的大变形影响,给施工的安全有效进行提出了较高的施工技术和方案设计要求。

2工程概述 

隧道区内地形受地台抬升及黄土高原水流向源侵蚀的影响,普遍表现出沟壑纵横、破裂凸显的地质特征,地形复杂,一般高差约 100~200m,地面高程 1222.43~1449.38m,斜坡自然坡度 30~85°,进口坡度约65°左右,出口坡度约 80°,地表有少量植被。隧道总长 5275.66m,为单洞双线隧道,隧道最大埋深约 203.4m。隧道区地下水主要为基岩裂隙水。基岩裂隙水赋存于砂岩中,局部裂隙发育段落水量较丰富,沿斜层理形成地下水径流,裂隙破碎处易形成出水点,形成地下水通道。

3隧道软弱围岩大变形破坏的原因

3.1 不良地质条件
    隧道工程的施工建设过程中,存在较多的变形影响因素,隧道工程主要是在原有的稳定的土层力学平衡条件下,通过将原有土层开挖之后,通过支护结构代替原有土层的力学性能作用,但是这样的方式面临着较多的不稳定问题,首先隧道工程将原有的力学平衡打破,这种力学平衡在长期的地层变化中逐渐形成的,一旦打破之后必然会在不平衡的力学状态下发生各种变形影响,而如果支护结构不能尽快的建立起良好的力学支撑替代作用,必然会导致围岩的变形不断发展甚至难以有效的控制。加上在本工程的隧道施工建设过程中,土层类型多为软弱土层,地质条件较差土层的自稳定能力较差,隧道工程的开展会受到较多不良因素的困扰导致最终的有关问题不断加大。

3.2地下水的影响

隧道工程通常会在埋深较大的土层中进行施工,在较深的埋深下开展的工程建设,必须要对地下水的影响问题进行充分认识,地下水的影响包括两种类型,一类是普通地下水的长期侵蚀作用,另一类的承压水的作用。普通地下水的侵蚀主要是对支护结构以及防水体系的破坏和影响,在进行隧道建设的过程中,因为支护结构以及防水体系难以在短时间内就充分发挥好良好的防水性能,导致部分支护结构在受到水体的侵蚀作用时,可能会该表支护结构的性能,比如钢筋混凝土结构为主的支护结构可能会受到低下水的侵蚀,改变混合料的含水率,导致混凝土材料不能充分的发挥良好的配合比性能优势导致支护结构最终的结构性能受到损害,不能有效的抵抗围岩的变形趋势,导致围岩变形不断的发展。对于承压水层来说,对于支护结构的影响更大,承压水往往伴随着潜在的破坏影响,主要原因是承压水的水头压力如果不能被有效的压制,就会变程突涌破坏现象,导致隧道工程引发一系列的问题,严重的可能破坏隧道的整体稳定性,导致围岩的变形过大,从而导致较大的安全事故问题产生。
3.3设计因素

设计因素主要是针对隧道开挖、结构体施工中的具体的地质条件以及环境条件进行充分的考虑,能够采取科学有效的施工设计方案,有效的限制围岩变形,充分提高隧道工程施工过程的安全保障。而不合理的设计方案对于隧道施工中的各种影响问题是考虑不充分的,可能因为某个较小的影响因素的干扰就会导致隧道工程施工产生较大的安全问题,所以设计方案对于施工的成败影响是巨大的,设计方要充分考虑现场的实际情况,采取科学有效的施工设计方案和方法。

3.4施工因素

隧道施工就是要将科学的设计方案有效的实施,能够充分发挥出设计方案的良好的稳定性能优势。施工中面临的问题较多,有的施工问题可能是突发性的,在前期的施工准备工作中未能充分的考虑,导致施工过程存在较大的施工安全隐患,对于围岩的变形来说,加大的施工扰动是造成围岩变形较大发展的主要原因,因此对于不良地质条件下的隧道施工来说,为了减少施工对地层的扰动影响,通过采取有效减少扰动的施工方式是保障施工安全的关键。而实际的施工开展过程中,因为施工技术人员对于施工设备的使用控制不当,或者对于较大的扰动施工行为控制不良的情况下,引发了隧道围岩的较大变形问题。比如在进行爆破施工的过程中,因为不能有效的控制爆破能量,导致过爆问题,引发了隧道的不稳定问题加剧。

4隧道软弱围岩变形施工控制技术

4.1 施工控制参数
    软弱围岩施工过程中,要重点做好施工方案的有关技术参数的控制,通过保障各项施工行为和施工内容在合理的施工区间内,有效的提高隧道软弱围岩的变形控制能力。对于围岩变形控制的主要施工控制参数来说,主要就是从隧道开挖、支护结构施作等重要的施工环节中,做好充分的施工参数控制。比如通过在特殊地质条件施工位置的施工过程中,通过有效减少每次开挖的开挖时间、减少单次开挖距离并且及时有效的快速完成支护结构的施作,对支护结构采取必要的养护和维护手段,及早的保障维护结构发挥良好的性能,一般可以通过对支护结构背后注浆等施工方式提高围护结构的整体性以及抵抗低下水侵蚀的能力,及早的保障支护结构能够有效发挥作用功能。
4.2 进行必要的加固

对于软弱围岩施工处的变形控制要重点做好预加固、预支护。形成“预支护预加固一段,开挖一段,开挖一段,支护一段,支护一段,及时封闭成环一段”的施工作业循环工艺顺序和指导思想。对于软弱围岩施工处的预加固手段较多,目前可以采取的施工技术包括:小导管超前预支护、开挖面深孔注浆、管棚开挖支护措施手段等,通过对于分析隧道开挖围岩变形发展的实际情况,以及施工的单位的现有施工设备和技术施工作业能力,选择最佳的施工加固方案,同时对于浅层隧道施工来说,可以通过地表注浆、地表锚杆支撑等有效手段,提高软弱围岩的自稳定能力和整体性,保障在开外过程中能够够具备可靠的稳定性和安全性表现。

4.3 增强钢拱架强度和刚度
   钢拱架是在隧道施工过程中能够有效提高支护能力,提高围岩变形控制的重要结构,一般对于选用的钢拱架来说,要充分保障其能够满足围岩的支撑需求,要通过控制钢拱架的排布间距以及安放位置,有效提高钢拱架强度性能。同时也要适当提高钢拱架的刚度,减少围岩的可变形发展空间,有效提高围岩变形发展程度的控制。
4.4做好爆破控制

隧道工程施工中要减少爆破施工方式,因为爆破施工难以有效控制,不得不进行爆破施工的位置,要将爆破作业交给有资质有较多施工经验的专业施工队伍,严格做好施工队伍的资质审查以及施工能力考察。应采用松动爆破,以有效控制爆破对隧洞洞身围岩的扰动,循环施工开挖尺寸应控制在 1.0m/min。本隧道工程隧洞内围岩初期支护后期应埋设钢管便于引排,同时实行后壁注浆,小型集水坑的设置以及拱角喷射钢筋混凝土回弹料的收集都应充分考虑。
5结语

只有充分提高软弱围岩的变形控制能力,才能有效的提高隧道施工的安全性保障,施工单位要不断提高施工技术水平,稳步提高隧道工程的建设质量。

 

 

参考文献:

[1] 宋伟,杨东波,张晗,等. 软弱围岩条件下特大断面隧道施工工法比选分析 [J]. 市政技术, 2019371):97-100.

[2] 李中山. 铁路软弱围岩大变形隧道施工控制技术研究[J]. 工程技术研究,201815):42-43.

[3] 章浩. 隧道软弱围岩变形机制与控制技术的分析[J]. 中国公路,201820):140-141.

 


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