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水利水電知識(shí):水利工程隧洞塌方處理原則與預(yù)防

2016-03-11 14:28  來源于網(wǎng)絡(luò)  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

1.塌方處理原則

所謂“小塌清、先支后清”,就是指當(dāng)隧洞塌方量不大時(shí),將塌方的頂部支護(hù)牢固,確保洞頂不會(huì)掉塊砸傷施工人員的情況下,將塌料全部清除的處理方法。所謂“大塌穿,先棚后穿”,就是指當(dāng)隧洞塌方量很大又難以清除,對(duì)塌穴形狀和大小無法查明時(shí),可將塌方體看作松散破碎的巖層處理,先將塌方部位的兩端用超前預(yù)灌漿大管棚、鋼支撐聯(lián)合支護(hù)的方法支頂牢固,最后通過對(duì)棚頂?shù)臉?gòu)建來防止其坍塌。

2.隧洞塌方的預(yù)防

2.1設(shè)計(jì)過程中塌方的預(yù)防地質(zhì)條件是制約地下工程安全、質(zhì)量、工程投資的關(guān)鍵因素,同樣塌方的產(chǎn)生與地質(zhì)條件的好壞也有著緊密的聯(lián)系。所以在施工前,進(jìn)行詳盡合理的施工調(diào)查是非常必要的,從而在經(jīng)過不良地質(zhì)地段時(shí),能夠有完備的技術(shù)方案和物質(zhì)準(zhǔn)備,以及合理的施工方法以預(yù)防塌方。

1)選擇設(shè)計(jì)。掌握隧道周邊區(qū)域內(nèi)宏觀的地質(zhì)背景、地質(zhì)構(gòu)造特征、地形地貌,并分析隧道區(qū)段內(nèi)的斷層、富水帶、高地應(yīng)力分布情況,合理的進(jìn)行隧道的線型設(shè)計(jì),保證施工安全,預(yù)防塌方的發(fā)生。

2)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)。巖石在開挖后,由于受力平衡體系的破壞和應(yīng)力的重分布,須及時(shí)采取支護(hù),如何選定合理的支護(hù)參數(shù),對(duì)隧道塌方的預(yù)防起著非常重要的作用。如果支護(hù)參數(shù)過大,就會(huì)增加工程投入,而支護(hù)參數(shù)過小就會(huì)因支護(hù)強(qiáng)度不夠,造成支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞,直接形成塌方,或者在更換支撐時(shí),造成圍巖應(yīng)力的再一次重分布,而引起塌方。

2.2施工過程中塌方的預(yù)防

(1)施工工程中的地質(zhì)預(yù)測

長大隧道其本身所穿越的地質(zhì)構(gòu)造就十分復(fù)雜,而施工前期設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘查只能是從宏觀上分析整個(gè)區(qū)段內(nèi)的基本地質(zhì)情況,造成局部地質(zhì)資料不足,所以在施工進(jìn)行中的地質(zhì)預(yù)測就顯得十分重要。

(2)部分不良地質(zhì)地段施工預(yù)防

1)巖爆所引起的塌方預(yù)防方法。巖爆是高地應(yīng)力區(qū)地下洞室開挖中圍巖脆性破壞時(shí)應(yīng)變能突然釋放所造成的一種動(dòng)力失穩(wěn)現(xiàn)象。其預(yù)防工作主要在兩個(gè)方面:

①開挖階段的預(yù)防。在可能發(fā)生巖爆的區(qū)段內(nèi)采取超前鉆孔,先進(jìn)行部分卸壓;減小光面爆破的周邊眼距,且盡量分布均勻,以使開挖輪廓線相對(duì)圓順,減少新的應(yīng)力集中;盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng),避免誘發(fā)巖爆的發(fā)生。

②開挖后巖爆區(qū)段的處理。爆破后即向工作面、爆破面噴水充分濕潤圍巖,從而緩解圍巖應(yīng)力;在清除松動(dòng)圍巖后,素噴混凝土支護(hù),厚度一般為5em,將表面破裂巖塊連固在一起,從而進(jìn)一步圓順開挖輪廓線,緩解應(yīng)力集中,對(duì)削減巖爆能起到很好的作用,對(duì)輕微巖爆還可以起到一次防護(hù),避免誘發(fā)中強(qiáng)巖爆。

2)富水段塌方的預(yù)防。在地下水豐富的斷層破碎帶,大量的滲水、淋水甚至于涌水的部位,不僅影響施工的進(jìn)度和質(zhì)量,還容易造成塌方,在此地段施工時(shí),及時(shí)排水是關(guān)鍵。對(duì)于少量集中滲水、淋水地段,在將要通過的透水層部位布置一定數(shù)量的排水孔或埋設(shè)排水管,將滲、淋水集中到排水孔內(nèi)導(dǎo)出,稱為排水管法;也可以通過在鋼筋網(wǎng)背后鋪過濾層或隔水層,將其固定在圍巖上,通過軟管邊排水邊噴射混凝土,稱為金屬網(wǎng)法;如遇較大涌水,在支護(hù)時(shí)對(duì)主要涌水出水口處暫不進(jìn)行封堵支護(hù),待涌水減小或沒有時(shí),再進(jìn)行支護(hù)或進(jìn)行固結(jié)封堵。

3)消除人為因素的影響是預(yù)防塌方的重要途徑。在隧道的施工過程中,須對(duì)工期作合理的安排,在思想上一直保持警惕狀態(tài),在技術(shù)上對(duì)可能遭遇的塌方有詳細(xì)的應(yīng)對(duì)措施。當(dāng)出現(xiàn)斷層或其它不良地質(zhì)易形成塌方時(shí),對(duì)地質(zhì)狀況作詳細(xì)分析,充分了解圍巖特征,借以選擇合理的施工措施,同時(shí)須加強(qiáng)對(duì)圍巖變形監(jiān)測,及時(shí)對(duì)不良變形采取加固措施,從而很好預(yù)防塌方的形成。

3.隧洞塌方的處理

我國廣大的工程技術(shù)人員經(jīng)過對(duì)過去隧洞塌方處理經(jīng)驗(yàn)總結(jié),認(rèn)為應(yīng)按“小塌清、先支后清”和“大塌穿,先棚后穿”的原則快速進(jìn)行。所謂“小塌清、先支后清”,就是指當(dāng)塌方量不大時(shí),可采用將塌方全部清除的處理方法。在清除塌方之前,應(yīng)將塌方的頂部支撐牢固,避免繼續(xù)塌落,防止洞頂?shù)魤K砸傷施工人員。因?yàn)楫?dāng)隧洞發(fā)生第一次塌方后,自然拱范圍內(nèi)的土石還有繼續(xù)坍塌的可能,塌方坑道的兩側(cè)邊坡常不穩(wěn)定,先清除塌碴可能會(huì)使側(cè)壁失去平衡而松動(dòng)塌落,塌方坑道進(jìn)一步增寬,自然拱進(jìn)一步增高而再次塌方。如此反復(fù),極有可能引發(fā)大塌方。當(dāng)然,若圍巖地質(zhì)條件較好,塌方只是局部的松軟夾層,且范圍不大,經(jīng)分析不會(huì)繼續(xù)塌方時(shí),也可對(duì)塌方進(jìn)行清除處理,再進(jìn)行支撐或不支撐。所謂“大塌穿,先棚后穿”,就是指當(dāng)塌方量很大,一時(shí)難以清除塌穴形狀和大小無法查明時(shí),可將塌方體視為松散破碎的地層,采用超前支撐、開挖導(dǎo)坑的方法穿越塌方體。

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