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所屬欄目:礦業論文 發布日期:2010-12-10 17:28 熱度:
摘要:本文針對隧道圍巖不良地質情況下對應的處理措施作了總結,供有關工程技術人員借鑒。
關鍵詞:隧道圍巖,不良地質,處理對策
隨著高等級公路的普及,在崇山峻嶺間,公路隧道的施工越來越多,隧道開挖的難度不斷增加,隧道圍巖施工不斷出現不良地質情況,出現斷層、崩塌、涌水等不良地質情況較多,種類繁雜,針對不同的不良地質情況,我們隧道施工技術管理人員勢必要制定不同的處理對策,筆者就施工實踐,結合隧道圍巖分類及其開挖穩定狀態,對隧道圍巖施工中可能出現的不同不良地質情況的處理措施作了總結。
1、 隧道圍巖分類及其開挖穩定狀態情況
眾所周知,公路隧道圍巖分級將圍巖分為六級,給出了各級圍巖的主要工程地質特征、結構特征和完整性等指標,并預測了隧道開挖后的穩定狀態。見下表。
表1公路隧道圍巖分類
級別 圍巖主要工程地質條件 圍巖開挖后
的穩定狀態
主要工程地質條件 結構特征和完整狀態
I 硬質巖石(飽和抗壓極限強度Rb>60MPa),受地質構造影響輕微,節理不發育,無軟弱面(或夾層);層狀巖層為厚層,層間結合良好 呈巨塊狀整體結構 圍巖穩定、無坍塌,可能產少巖爆
II 硬質巖石(Rb>30MPa),受地質構造影響較重,節理較發育,有少量軟弱面(或夾層)和貫通微張節理,但其產狀及組合關系不致產生滑動,層狀巖層為中層或厚層,層間結合一般,很少有分離現象,或為硬質巖石偶夾軟質巖石 呈大塊狀砌體結構 暴露時間長,可能出現局部小坍塌;側壁穩定;層間結合差的平緩巖層,頂板易塌落
軟質巖石(Rb≈30MPa),受地質構造影響輕微,節理不發育;層狀巖層為厚層,層間結合良好 呈巨塊狀整體結構
III 硬質巖石(Rb>30MPa),受地質構造影響嚴重,節理發育,有層伏軟弱面(或夾層),但其產狀及組合關系尚不致產生滑動;層狀巖層為薄層或中層,層間結合差,多有分離現象;或為硬、軟質巖石互層 呈塊(石)碎(石)狀鑲嵌結構 拱部無支護時可產中
小坍塌,則壁基本穩定,爆破振動過大易塌
軟質巖石(Rb=5以上~30MPu),受地質構造影響嚴重,節理較發育;層狀巖層為薄層、中層或厚層,層間結合一般 呈大塊狀砌體結構
IV 硬質巖石(Rb(>30MPa),受地質構造影響很嚴重,節理很發育,層狀軟弱面(或夾層)巳基本被破壞 呈碎石狀壓碎結構 拱部無支護時,可產生較大的坍塌;側壁有時失去穩定
軟質巖石((Rb=5以上~3.0助Pa),受地質構造影響嚴重,節理發育 呈塊(石)碎(石)狀鑲嵌結構
1.略具壓密或成巖作用的粘性土及砂性土
2.一般鈣質、鐵質膠結的碎、卵石土、大塊石土
3.黃土(Q1,Q2) 1.呈大塊狀壓密結構
2.呈巨塊狀整體結構
3.呈巨塊狀整體結構
V 石質圖巖位于擠壓強烈的斷裂帶內,裂隙雜亂,呈石夾土或土夾石狀 呈角(礫)碎(石)狀松散結構 圍巖易坍塌,處理不當會出現大坍塌,側壁經常小坍塌;淺埋時易出現地表下沉(陷)或坍至地表
一般第四系的半干硬~硬塑的粘性土及稍濕至潮濕的一般碎、卵石土、圓礫、角礫土及黃土(Q3、Q4) 非鉆性土呈松散結構,粘性土及黃土呈松軟結構
VI 石質圍巖位于擠壓極強烈的斷裂帶內,呈角礫、砂、泥松軟體 呈松軟結構 圍巖極易坍塌變形,有水時土砂常與水一齊涌出;淺埋時易坍至地表
軟塑狀粘性土及潮濕的粉細砂等 粘性土呈易蠕動的松軟結構砂性土呈潮濕松散結構
2、 隧道圍巖不良地質情況及其處理對策
結合以上的隧道圍巖的認識,對應隧道圍巖可能出現的不良地質情況,筆者結合自身施工管理實踐,針對其超欠挖、防排水、淺埋、偏壓斷層、塌方、涌水等不良病害,總結其處理對策如下:
2.1隧道超欠挖的控制
洞身圍巖以IV、V級為主的隧道,圍巖裂縫發育,容易坍塌,開挖過程中容易出現超、欠挖,隧道施工中一個比較重要的原則是“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、勤測量、早封閉”,發揮圍巖的自承能力,最大限度地控制和消除隧道在爆破開挖中的超欠挖,尤其在軟弱、破碎圍巖中。處理對策為:
�。�1)加強對爆破方案的設計,并通過現場爆破的反饋情況進行調整和優化。
�。�2)加強爆破后的檢測,采用紅外線斷面儀等先進設備進行檢測控制。
�。�3)建立一套有效的獎勵處罰制度,落實到班組、個人。
2.2隧道防排水
由于隧道穿過山體,在圍巖裂隙發育的地段,有裂隙水通過,為確保隧道使用的長期性與結構的穩定性,需做好防排水工作。處理對策為:
為避免隧道建成后地下水流失對環境造成的不利影響,隧道防水應采取“以防為主,堵、截結合,綜合治理”的原則對地下水進行綜合治理,隧道二次襯砌結構采用全斷面封閉結構防水。施工過程中隧道防水采取“以堵為主,堵、排結合”的原則進行治理,對封閉周壁巖體后的隧道局部淋水、漏水地段和集中出水點,噴射混凝土施工時,采用鑿槽、埋管、安設環向排水管等方法進行集中引導、疏干處理,將地下水引導到隧洞底部排出。
2.3隧道洞口淺埋段處理
隧道洞口段為全~強風化的巖石的隧道圍巖,其穩定性較差,加之洞口段埋深較小,洞口段施工難度較大。為此處理對策為:
為了順利進洞,首先在洞口采用大管棚作為超前支護措施。管棚打設完成后,通過鋼管向圍巖壓注水泥單液漿。待漿液達到一定的凝固強度后,在大管棚的保護下再進行隧道的開挖與支護。
其次,隧道進洞前,詳細調查周圍的水文地質情況,做好地表引水、排水工作,減少水害的影響。
2.4偏壓及斷層破碎帶地段處理
隧道圍巖穿越山體地質情況不穩定,有較發育斷裂構造破碎帶有淺埋;地下水也較豐富,區段圍巖極其破碎,施工中可能遇到斷層破碎帶,為施工帶來不可預見損失。對應處理對策為:
采用施工手段,超前預報,超前支護,分部開挖,隨開挖隨支護,封閉支撐,變形穩定后襯砌,按超前地質控測和預報方法,提前預測松散、破碎帶情況,利用地質素描法對斷層的長度、高度、寬度做出準確的預測。為了加強偏壓段和破碎地段圍巖的穩定性,采用超前小導管對圍巖進行注漿加固。小導管打設完成后,通過鋼管向圍巖壓注水泥漿。
2.5隧道塌方預防
隧道圍巖巖體破碎、節理發育的,會致使巖層的層間結合力較低,加上地下水的作用,引起上部失穩、坍塌。處理對策為:
(1)做好超前地質預報工作,認真及時地分析和觀察開挖工作面巖性變化,按短進尺、弱爆破、早封閉的原則進行開挖,并盡快完成襯砌。
�。�2)加強圍巖量測工作。通過對量測數據分析處理,按照時間一位移曲線規律,及時調整和加強初期支護,同時重視混凝土襯砌及時施作。
�。�3)嚴格控制爆破裝藥量,盡量減小對軟弱破碎圍巖的擾動。
(4)保證施工質量,超前預注漿固結止水,格柵拱架制作、初期支護和混凝土襯砌混凝土質量符合設計及驗收要求。
�。�5)有下述現象發生時,先撤出工作面上的施工人員和機械設備,指定專人觀察各和進行加固處理:
①圍巖量測所反映的圍巖變形速度急劇加快。
②圍巖面不斷掉塊剝落
�、鄢跗谥ёo噴混凝土表面龜裂、裂縫或脫皮掉掉塊,鋼架嚴重變形。
2.6涌水地段施工措施
隧道圍巖施工中若存在涌水較大的異常地段,其處理對策為:
首先根據地質素描,超前鉆探和設計文件及地質調查資料,再了解涌水水源補給、水質、涌水量、水壓等情況,確定有針對性的治理方案,采取先治水,后開挖原則,制定以排為主、排堵結合方案。施工中嚴格遵循“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、勤測量、早封閉”的原則,做好洞內排水工作,支護施工時嚴格按照設計做好防滲、防涌措施。
3、 結語
通過以上的圍巖分類認識和可能出現的不良地質情況處理對策,我們在施工管理中緊密結合設計與施工實際情況,合理選擇適合的處理措施和施工方法,在施工中嚴格控制隧道圍巖施工安全,勢必能在隧道總體施工方面達到預期效果,同時能確保施工工期得到較好的控制,為隧道貫通提供了質量、工期、安全保障。
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文章標題:淺談公路隧道圍巖不良地質的處理對策
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