隧道施工中常见的不良地质以及处理措施

2022-11-11

在隧道工程施工中, 经常会遇到如:滑坡、岩堆、岩溶、松散地层、软土地段等不利于隧道工程施工的不良地质, 在这些不良的地质环境中, 工程事故具有不确定性和突发性的特点, 因此, 在施工过程中, 除了应遵守一般的技术规范外, 还应该根据围岩的实际情况, 在支护、衬砌过程中采取一些针对性强的辅助施工技术方法, 以满足施工安全和工程质量要求。文章就在隧道施工中经常遇到的高原特殊地质、溶洞地段、膨胀性地压等不良地质对施工所产生的影响进行了探索, 并提出一些具体处理的方法。

1 高原特殊地质

1.1 高原特殊地质对隧道施工的影响

随着西部交通的发展, 高原隧道相应增多。由于其所处地理位置、气候、自然环境特殊, 因此, 高海拔地区的隧道也给普通的隧道施工带来一定的影响。首先, 由于海拔高、缺氧、气候寒冷等原因, 高原隧道每年正常的施工时间仅有240d左右。此外, 高原缺氧、气候条件恶劣, 导致人、机械效率降低, 所以隧道施工进度明显偏低, 工期加长;其次, 高原地带生态系统极其脆弱, 一经破坏就很难恢复。在隧道设计和施工过程中都要考虑和评估对高原环境的影响;再次, 由于隧道所处的地理位置海拔高, 气温低, 昼夜温差大, 如果隧道发生渗漏水, 水在低温下结冰, 产生冻胀, 将对隧道的结构产生较大的破坏。

1.2 施工中的应对措施

在高海拔隧道施工过程中, 除严格执行一般隧道现行的施工规范及验收标准外, 更要严格执行国家有关部门颁发的高海拔隧道 (含环保) 施工技术细则;严格按有关法规设计施工以保护高原生态环境, 做好土地的复耕、复平、喷播草籽等工作;爱护环境, 保护野生动物;处理好施工废碴、废液、废水、废气以及生活垃圾等, 将施工对环境的影响减小到最低程度;隧道防水标准至少达到“不淌”、“不滴”、“不漏”, 并保持洞内干燥;高海拔隧道衬砌施工时, 应选择合适的速凝剂、早强剂、防冻剂, 根据材料性能进行现场试验确定掺入量, 使混凝土达到速凝、防冻、早强的效果。高海拔隧道施工更应该建立一个强有力的领导班子, 将各施工工序的责任落实并细化。

2 岩溶地段隧道设计

岩溶是指石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等可溶性岩层, 受水的化学和机械作用产生沟槽、裂隙和空洞, 以及由于空洞的顶部塌蓓使地表产生陷穴, 洼地等现象和作用。

岩溶对隧道的危害主要可分为四种类型:

(1) 洞穴的存在使建筑物全部或部分悬空, 将极大地降低隧道的使用可靠度。

(2) 岩潜水特别是当CO, 等可溶性物质含量增高时, 水的流通将给隧道结构带来极大的侵蚀作用, 影响隧道的使用寿命。

(3) 洞穴堆砌物松散易坍塌下沉, 改变洞穴周边的应力分布状态, 影响隧道的稳定。

(4) 隧道中地下水流失, 使隧道顶部地面岩溶塌陷, 导致环境地质破坏, 也是造成隧道结构不稳定的厄固。

岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法, 有“引、堵、越、绕”等, 同时加强衬砌支护。

(1) 引:遇到暗河或有水溶洞时, 宜排不宜堵.采用暗管、涵洞、小桥等设施宣泄水流或开凿泄水洞将水排出洞外, 当岩溶水流的位置在隧道顶部或高于隧道顶部时, 应在适当距离处开凿引水斜洞, 将水位降低到隧底标高以下, 再行引排。

(2) 堵:对已停止发育、跨径较小、无水溶洞, 可根据其与隧遭相交的位置及其充填情况, 采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭;或加深边墙基础, 加固隧道底部。当隧道拱顶部有空溶洞时, 可视溶洞的岩石破碎程度, 在溶洞顶部采用锚杆或锚喷网加固, 必要时可考虑注浆加固井加设隧道护拱及拱顶回填进行处理。

(3) 越:当隧遭底部遇有较大的溶洞并有水流时, 可在底部砌筑圬工支墙, 支承隧道结构, 并在支墙内套设涵管引排溶洞水。

(4) 绕:在岩溶区施工时, 个别溶洞处理耗时且困难时, 可采取迂回导坑绕过溶洞, 继续进行隧道前方施工, 并同时处理溶洞, 以节省时间, 加快施工进度。

3 膨胀性地压

3.1 膨胀性地压对隧道施工的影响

在隧道施工中遇到膨胀性地压情况, 会造成断面缩小、基脚下沉、拱顶上抬、拱腰开裂、基底鼓起等不良现象。变形初期不仅变形的绝对值很大, 而且位移速度也很大, 如不加控制或控制不及时, 就会造成不可估计的后果。

3.2 处理措施

3.2.1 施工方法与工序安排

在膨胀性地层中施工, 以采用上导坑或弧形导坑先拱后墙法为宜。工序安排应特别紧凑, 开挖后, 围岩暴露时间应尽量缩短, 减少风化、水化作用, 并在筑拱后, 及时压浆加固。拆模板后, 立即对拱背填充、压浆。在拱圈完成一定长度后, 紧密落底, 对开首轮马口, 灌注边墙、仰拱等。尽量减少围岩暴露时间, 可起到降低围岩膨胀压力的效果。

3.2.2 分部开挖和支撑

导坑木支撑多采用框架式, 预留沉落量0.2m~0.4m, 如设有下导坑其断面可选用单道并预留加固支撑空间。扩大使用扇形支撑时, 开挖由上而下, 各号纵梁均需预留沉落量。如采用花拱支撑可采用弧形导坑开挖, 分片架立。拉中槽或挖中层, 拱脚岩层应保留足够的宽度, 配合马口位置分段掘进。马口采用对开, 长度为2m~4m, 开挖时逐层下挖并架设卡口梁及横撑。