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Abstract: along with the development of social development and progress, and pay attention to the tunnel project and its control in karst disasters analysis is of great significance. This paper mainly discusses the karst tunnel engineering of the prevention and control of catastrophe and related content.
Keywords: tunnel project karst to prevent disasters
中圖分類(lèi)號(hào):U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
引言
隨著我國(guó)基礎(chǔ)建筑設(shè)施的建設(shè)的飛速發(fā)展,在隧道項(xiàng)目施工中經(jīng)常會(huì)遇到巖溶地質(zhì)。因其本身的復(fù)雜性,給隧道的施工設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大的不便;如果對(duì)巖溶治理不當(dāng),將會(huì)給以后隧道運(yùn)營(yíng)、管理留下安全隱患。所以,對(duì)巖溶隧道的合理處理就顯得尤其重要。
1.工程實(shí)例
某路線一巖溶隧道全長(zhǎng)8776 m,最大埋深364m,為全線地質(zhì)最復(fù)雜的巖溶隧道之一。由于該隧道設(shè)計(jì)最大涌水量58×108m3/d。該隧道施工中先后超前探測(cè)到溶腔86處,其中大規(guī)模突水、突泥溶腔12次, 最大涌水量達(dá)30×108m3/d。隧道施工難度高、風(fēng)險(xiǎn)大,并且施工曾多次遇巖溶管道突水突泥,又針對(duì)隧道復(fù)雜巖溶不良地質(zhì)情況,為防范重大突水突泥地質(zhì)災(zāi)害及永久運(yùn)營(yíng)結(jié)構(gòu)防水害安全,在施工過(guò)程中,主要采用了隧道圍巖預(yù)注漿、綜合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、泄水洞排泄等綜合施工技術(shù)。
2.巖溶災(zāi)害的概述與危害
(一)巖溶災(zāi)害的概述
地表水與地下水通過(guò)化學(xué)作用,長(zhǎng)期的溶蝕可溶性巖石而形成各種各樣的總稱(chēng),即為巖溶。巖溶主要是溶蝕為主,其中也包括流水沖蝕、坍塌等機(jī)械認(rèn)為過(guò)程。一般來(lái)講,水的溶蝕性與流動(dòng)性是巖石的可溶性與裂隙性的基本發(fā)育條件。另外,巖溶的發(fā)育與地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地殼的運(yùn)動(dòng)等都有關(guān)聯(lián)。由于其發(fā)育的原因較多,而且發(fā)育之后的形態(tài)多種多樣,配上發(fā)育的不均衡、不規(guī)則,在對(duì)其進(jìn)行爆破和隧道開(kāi)挖時(shí),很容易擾動(dòng)圍巖,進(jìn)而改變地下水的流動(dòng),也將會(huì)打破巖溶原始的平衡體系。如果巖溶災(zāi)害處理的不夠恰當(dāng),會(huì)對(duì)以后的施工、運(yùn)營(yíng)、管理留下安全隱患,導(dǎo)致隧道不能夠正常使用。
(二)巖溶隧道危害
1、溶洞里面沒(méi)有填充物,使得隧道建筑全部或者部分位置處于懸空,削弱了隧道的承載能力,從而降低了隧道的使用可靠度與安全度;2、隧道頂部和底部的地下水流失,容易造成隧道塌陷的可能;3、在巖溶水中,如果二氧化碳等可溶物質(zhì)含量超標(biāo),水的流動(dòng)也會(huì)給對(duì)到結(jié)構(gòu)造成一定的侵蝕作用,從而影響隧道的使用壽命;4、因溶洞堆積物松軟,容易造成周邊應(yīng)力發(fā)生變化,導(dǎo)致隧道的穩(wěn)定性受到影響。
3.巖溶災(zāi)害的處置原則
巖溶地區(qū)隧道施工難點(diǎn)主要有以下三個(gè):一是如何準(zhǔn)確地進(jìn)行巖溶地區(qū)的地質(zhì)預(yù)報(bào),為信息化施工提供準(zhǔn)確而可靠依據(jù);二是如何對(duì)巖溶造成的突泥、塌方、涌水等突發(fā)事故進(jìn)行有效的預(yù)防和處置;三是如何選擇安全經(jīng)濟(jì)的施工方法,快速通過(guò)巖溶發(fā)育地段。許多研究以及工程實(shí)踐都表明,巖溶災(zāi)害的處置必須遵循一定的原則??偟膩?lái)說(shuō),基本處置原則應(yīng)遵循“保證施工安全”、“確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定”、“保障安全運(yùn)營(yíng)”。具體體現(xiàn)在以下兩方面:一方面,為正確制定通過(guò)巖溶地段的施工方案提供資料,可以采用地質(zhì)推理與地貌、地質(zhì)調(diào)查相結(jié)合的方法對(duì)巖溶地段進(jìn)行定性預(yù)測(cè), 當(dāng)然主要以地質(zhì)勘探方法為主,然后再結(jié)合超前導(dǎo)坑預(yù)報(bào)、地表鉆孔探測(cè)、洞內(nèi)超前鉆孔預(yù)探等方法, 進(jìn)一步查明溶洞的類(lèi)型、規(guī)模、發(fā)育程度、分布范圍、填充物等情況。這是安全施工的前提和必要。另一方面,由于水是一切工程的災(zāi)害的重要致使因素,在地表水系多、地下水豐富且?guī)r溶發(fā)育的地區(qū)進(jìn)行隧道施工時(shí), 防水排水工作顯得格外重要。所以巖溶隧道施工時(shí), 根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)資料,應(yīng)盡量查明巖溶地下水情況, 然后判斷其對(duì)隧道施工的影響,制定出切實(shí)可行的施工防排水處理措施。這是隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及安全運(yùn)營(yíng)的保障。
4.基本巖溶隧道一般防治措施
總的來(lái)說(shuō),巖溶的處理無(wú)非是通過(guò)設(shè)計(jì)和施工來(lái)控制。具體而言,設(shè)計(jì)方面主要是如何做到有效避繞巖溶地區(qū);而施工方面主要是如何治理巖溶。工程實(shí)踐中以施工治理方法為主。因?yàn)樵谝呀?jīng)設(shè)計(jì)好情況下,所能做的改變唯有施工。施工治理方法是在長(zhǎng)期實(shí)踐基礎(chǔ)總結(jié)而積累的。通過(guò)對(duì)已有研究資料的總結(jié)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 為了充分保證隧道支護(hù)體系的穩(wěn)定可靠性,溶洞病害的處理主要包括洞穴處理、洞內(nèi)充填物的處理、排水處理等。針對(duì)上述處理類(lèi)型相應(yīng)的基本處理方法有以下:洞穴及洞內(nèi)填充物處理即對(duì)隧道影響范圍內(nèi)的溶洞, 采取堵塞封閉的方法,其目的是防止溶洞內(nèi)流動(dòng)物出現(xiàn),不致因巖溶繼續(xù)發(fā)展影響隧道襯砌結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)安全, 因?yàn)樘畛湫枰罅刻畛湮锶缌己锰钔恋?,所以這種方法一般適用于干小溶洞。若采用一般堵塞封閉溶洞有困難時(shí), 可采用梁跨或拱跨結(jié)構(gòu)通過(guò)。若隧道施工中遇到一時(shí)難以處理的溶洞,為確保施工正常進(jìn)行,可暫時(shí)采取繞過(guò), 并及時(shí)和設(shè)計(jì)單位聯(lián)系進(jìn)行后處理。排水處理就是采用導(dǎo)水管或在隧道內(nèi)修涵管排水的方法, 將溶洞中的水流引出隧道限界之外。
5.隧道圍巖預(yù)注漿方法
根據(jù)水文地質(zhì)情況以及施工中超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)成果合理選擇注漿方案。根據(jù)隧道底下溶洞發(fā)育的狀況及性質(zhì),事先可以分以下幾種情況進(jìn)行處理: 假如隧底溶洞充填物發(fā)育深度小于9.8m,且充填物穩(wěn)定或隧底大部分為破碎灰?guī)r,也就是說(shuō)深度小且填充物穩(wěn)定,這種情況可采用仰拱調(diào)整板及鋼管注漿加固相結(jié)合的方法;假如隧底下溶洞發(fā)育的規(guī)模比較大、充填物性質(zhì)比較復(fù)雜也不穩(wěn)定,則采用樁基跨越;假如隧底溶洞充填物介質(zhì)較單一且塊石含量不多,填充物松散采用素砼樁復(fù)合地基跨越;假如隧底下僅局部發(fā)育小型溶溝溶槽,則可采用換填方法。此地段隧道超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)均探明巖溶極為發(fā)育,涌水量大且地下水與地表水聯(lián)通,直接開(kāi)挖極易發(fā)生重大突水突泥。經(jīng)過(guò)方案比選,考慮現(xiàn)實(shí)情況和施工條件采用了“以堵為主, 限量排放”的加固圈外6m超前帷幕預(yù)注漿方案。
6.隧道巖溶地段施工注意事項(xiàng)
1、隧道施工之前,詳細(xì)勘察該地段的巖層詳細(xì)情況,尤其是巖溶狀態(tài),事先估計(jì)將會(huì)遇到的溶洞的部位。
2、了解地表水的出、入的地點(diǎn),做好施工前的處理工作,防止地表水出現(xiàn)下滲的情況。
3、在施工到達(dá)溶洞附近時(shí),需將各個(gè)工序銜接起來(lái),制定出溶洞旁的施工處理方案以及做好安全措施的手段。
4、當(dāng)隧道施工到達(dá)溶洞地段時(shí),應(yīng)準(zhǔn)備足量的隧道排水設(shè)備,防止地下水過(guò)多對(duì)施工造成不必要的影響。
5、施工期間,如果遇到溶洞頂較高的時(shí)候,應(yīng)設(shè)置防護(hù)架或者防護(hù)網(wǎng)。
6、在巖溶地段實(shí)施爆破施工時(shí),一定要注意控制炸藥藥量。做到多打眼、打淺眼,不要因?yàn)橼s工期,一次性爆炸過(guò)多。
7、在施工人員制定出具體溶洞方案時(shí),不能隨意往溶洞中傾填廢棄殘?jiān)?/p>
8、在處理結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的溶洞時(shí),要勘察溶洞的實(shí)際情況,制定出安全、有效的施工方案,確保正常施工。
結(jié)束語(yǔ)
巖溶作為巖溶發(fā)育地區(qū)隧道施工過(guò)程中常見(jiàn)的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象,處理時(shí)應(yīng)根據(jù)具體條件因地制宜綜合治理,要依據(jù)具體狀況而采取相應(yīng)的措施,并且必須考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響以及確保隧道施工和運(yùn)營(yíng)安全。對(duì)溶洞采用漿砌片石或砼等材料進(jìn)行回填處治時(shí),必須查明溶洞的水文情況,不能破壞原有的水系,確保排水通暢。
參考文獻(xiàn)
[1]任文勝:《隧道塌方原因分析及處理方案研究》[J].山西建筑,2008(3)
關(guān) 鍵 詞:隧道施工,軟巖支護(hù),技術(shù),問(wèn)題,探討
中圖分類(lèi)號(hào):U455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
前言
軟巖工程是礦山、交通、水利和建筑等行業(yè)施工建設(shè)中經(jīng)常碰到的技術(shù)難題。近二十年來(lái),世界各國(guó)都在軟巖工程支護(hù)技術(shù)的理論和實(shí)踐上進(jìn)行了廣泛的研究,從軟巖的礦物成分和物理力學(xué)性質(zhì)等方面進(jìn)行了探討,取得了可喜的成果。軟巖的工程力學(xué)性質(zhì)取決于組成軟巖的粘土礦物,如高嶺土、伊利石和蒙脫石。巖石含粘土礦物多,其強(qiáng)度就低。軟巖的可塑性、膨脹性、崩解性及流變性決定了軟巖工程的復(fù)雜性和難控性,使得軟巖工程呈現(xiàn)變形量大,變形速度快,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),穩(wěn)定性差等特點(diǎn)。
1 現(xiàn)有的軟巖支護(hù)技術(shù)
1.1 軟巖支護(hù)技術(shù)
軟巖工程必須實(shí)行人工支護(hù),才能保證其穩(wěn)定性。軟巖工程的技術(shù)關(guān)鍵就是控制圍巖的穩(wěn)定。目前,用于軟巖工程的支護(hù)技術(shù)有多種多樣,主要有如下一些支護(hù)類(lèi)型:
1.1.1 砌體支護(hù)
砌體支護(hù)約占我國(guó)地下開(kāi)采巷道支護(hù)中的20%,主要材料是料石、磚和混凝土等,這是一種傳統(tǒng)的支護(hù)形式,應(yīng)用比較廣泛。但是,這是一種剛性材料。為了適應(yīng)軟巖巷道變形大的特點(diǎn),人們?cè)趯?shí)踐中創(chuàng)造了干砌料石木板圓碹、離壁碹、重縫碹、條帶碹和高強(qiáng)弧板等支護(hù)形式,收到了較好的效果。
1.1.2 支架支護(hù)
支架支護(hù)目前的軟巖巷道,尤其是承受動(dòng)壓的采準(zhǔn)巷道,使用u型鋼、槽鋼和工字鋼制作的可縮支架較多,其斷面形狀也向多樣化發(fā)展,如圓形、橢圓形、梯形、方環(huán)形、馬蹄形及非對(duì)稱(chēng)形等。支架間還安設(shè)了拉桿和背板,以增加其整體穩(wěn)定性。有的巷道還進(jìn)行了壁后充填。
1.1.3 錨噴支護(hù)
錨噴支護(hù)由于能及時(shí)支護(hù)巷道,噴層與圍巖密貼.適應(yīng)性強(qiáng),使用靈活,可有不同的組合,因而越來(lái)越多的用于軟巖工程。錨桿按材料可分為金屬錨桿、木錨桿、竹錨桿、鋼絲繩錨桿和有機(jī)玻璃錨桿等。其錨固方式有全長(zhǎng)錨固和端頭錨固,其錨固方法有水泥砂漿、水泥藥卷、樹(shù)脂藥卷和機(jī)械錨固。噴射混凝土和錨桿相結(jié)合,就構(gòu)成了一般軟巖巷道的基本支護(hù)形。
1.1.4 聯(lián)合支護(hù)
對(duì)于力學(xué)性能差或環(huán)境條件惡劣的軟巖工程,往往采用聯(lián)合支護(hù)的形式。聯(lián)合支護(hù)是采用不同性能的單一支護(hù)的組合結(jié)構(gòu)。在聯(lián)合支護(hù)中,各種支護(hù)各自發(fā)揮其所固有的性能,揚(yáng)長(zhǎng)避短,共同作用,以適應(yīng)圍巖變形的要求,最終達(dá)到使巷道穩(wěn)定的目的。聯(lián)合支護(hù)的形式有錨噴、錨網(wǎng)噴、錨梁噴、錨網(wǎng)梁噴、錨網(wǎng)帶噴、錨噴喧、錨網(wǎng)梁噴架等。
1.2 軟巖支護(hù)的理論
目前,國(guó)內(nèi)外軟巖支護(hù)理論有兩大類(lèi),一類(lèi)是用定性的原則表述的支護(hù)理論;另一類(lèi)是用定量的力學(xué)模型研究的支護(hù)理論。
1.2.1 定性的支護(hù)理論
目前,定性的地壓理論主要有新奧法及松動(dòng)圈支護(hù)理論。
新奧法(NATM)是奧地利學(xué)者在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)后提出的一套隧道設(shè)計(jì)與施工原則, 將其總結(jié)為22條。至今為止,新奧法仍是國(guó)際上在地下工程設(shè)計(jì)與施工中占主導(dǎo)地位的權(quán)威理論。多年來(lái)的實(shí)踐充分證明了這一點(diǎn),它提倡的主動(dòng)支護(hù)和柔性支護(hù)方法對(duì)軟巖是有效的,22條原則組成了可用于設(shè)計(jì),施工、監(jiān)測(cè)反饋等各種工作的較完整理論體系。各方面都有數(shù)條原則較為完整地考慮,在22條中,除其中涉及到最終圍巖允許變形量、一次支護(hù)時(shí)間及確定、 二次支護(hù)強(qiáng)度及剛度等問(wèn)題的的五條原則外,其它17條原則比較容易理解。提法較明確,相當(dāng)一部分原則可操作性強(qiáng)。
新奧法的不足主要表現(xiàn)在其中的五條原則難以真正理解和掌握。這五條原則為文中的第五、六、七、八及十二條原則。由于新奧法是大量規(guī)律性的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),而對(duì)規(guī)律本質(zhì)的認(rèn)識(shí)取決于當(dāng)時(shí)巖石力學(xué)的發(fā)展水平,22條中的一些原則可以用力學(xué)原理滿(mǎn)意地解釋?zhuān)鲜鑫鍡l原則尚難做到對(duì)原則的說(shuō)明仍是經(jīng)驗(yàn)性的。新奧法是50年代~60年展起來(lái)的,受當(dāng)時(shí)條件的限制.必然會(huì)有某些不足之處,在20年代~3O年后的今天,我們有責(zé)任給予補(bǔ)充和完善。
由于難以理解,導(dǎo)致了認(rèn)識(shí)的較大差異,從而導(dǎo)致支護(hù)方法也有相當(dāng)大的不同, 一般對(duì)上述5條原則的理解是利用P―U曲線來(lái)說(shuō)明,然而是P―U是何種位移尚不清楚。不論是支架架設(shè)前已完成的位移還是架設(shè)后產(chǎn)生的位移,都會(huì)導(dǎo)致P―U曲線解釋的相互矛盾,如將P―U曲線理解為來(lái)源于彈塑性模型的推導(dǎo)結(jié)果,則由于支護(hù)不能承受開(kāi)挖瞬間形成的彈塑性變形而使解釋難以成,為此,建在P―U曲線基礎(chǔ)上的“讓壓理論”尚缺少理論基礎(chǔ)“讓壓”及“應(yīng)力釋放”概念是不合理的。
由以上分析可以看出,新奧法的理論基礎(chǔ)是當(dāng)時(shí)的巖石力學(xué)理論基礎(chǔ)―彈塑性理論,而新奧法的發(fā)明者所觀察和發(fā)現(xiàn)的工程問(wèn)題已超出了彈塑性問(wèn)題所能解決的范圍,所以一些原則雖可以總結(jié)出來(lái),但由于缺乏必要的理論基礎(chǔ),進(jìn)行充分的合理解釋、說(shuō)明以及正確的計(jì)算是無(wú)法做到的。眾所周知,軟巖表現(xiàn)出來(lái)的工程特性已超出了簡(jiǎn)單的彈塑性問(wèn)題范疇,用傳統(tǒng)的新奧法處理軟巖支護(hù)問(wèn)題必然帶來(lái)理論和技術(shù)上的不足。
根據(jù)圍繞開(kāi)挖空間所產(chǎn)生的松動(dòng)圈以及松動(dòng)圈在支護(hù)中的作用和地位,提出了軟松動(dòng)圈支護(hù)理論,并建立了松動(dòng)圈大小與支護(hù)力大小的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系,對(duì)解決軟巖支護(hù)問(wèn)題起到積極的作用,但由于松動(dòng)圈是圍巖變形與破壞的最終產(chǎn)物,僅從這一最后形式分析問(wèn)題,不僅難以考慮軟巖中出現(xiàn)的各種較為復(fù)雜的情況和影響因素,也難以建立較為系統(tǒng)的又有較為嚴(yán)密理論基礎(chǔ)的軟巖支護(hù)理論。
1.2.2 定量的軟巖支護(hù)理論
定量的支護(hù)理論研究的歷史實(shí)質(zhì)上是圍巖力學(xué)模型的研究歷史。五十年代以前,圍巖的力學(xué)模型經(jīng)歷了剛性、彈性和彈塑性發(fā)展階段。代表性的支護(hù)理論有:
支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖共同作用原理
在軟巖體中掘進(jìn)一條巷道,破壞了原巖應(yīng)力的平衡狀態(tài),巷道能否保持平衡,取決于圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)和原巖應(yīng)力的大小。對(duì)于堅(jiān)硬的圍巖,巷道周?chē)募袘?yīng)力小于其強(qiáng)度極限,巷道不用支護(hù)也能保持穩(wěn)定。對(duì)于軟弱的圍巖,巷道要保持穩(wěn)定.必須依靠各種形式的支護(hù)。根據(jù)巖石力學(xué)原理,按照彈塑性理論,以在軸對(duì)稱(chēng)圓巷為例,支護(hù)反力與圍巖位移有如下關(guān)系:
式中:圍巖位移;為軟巖粘聚力;軟巖的內(nèi)摩擦角;剪切模量;
為軟巖應(yīng)力;支護(hù)反力;巷道或隧道半徑;
應(yīng)力平衡原理
軟巖巷道之所以變形量大、難于維護(hù),就是因?yàn)樵趶椝苄赃吔缟?,?yīng)力不平衡所致。以軸對(duì)稱(chēng)圓巷為例,在彈性區(qū),有應(yīng)力和;在塑性區(qū),有應(yīng)力和。在巷道圍巖處于平衡狀態(tài)時(shí):
和或()=()
并由此可導(dǎo)出塑性區(qū)半徑,即:
式中:塑性性區(qū)半徑;彈性區(qū)半徑;為軟巖粘聚力;軟巖的內(nèi)摩擦角;為軟巖應(yīng)力;支護(hù)反力;
由上式可知,塑性區(qū)范圍的大小,取決于原巖應(yīng)力、支護(hù)反力,以及巖石的、值。如果原巖應(yīng)力一定,支架反力和巖性指標(biāo)就是圍巖在彈塑性邊界上取得平衡的主要因素。塑性區(qū)塑性區(qū)半徑與、、值成正變關(guān)系,與成反變關(guān)系。塑性區(qū)的形式是一個(gè)由外到里的漸變過(guò)程,提高支架阻力,增加圍巖的值,、值,可使巷道圍巖的應(yīng)力盡早取得平衡。如果把塑性圈內(nèi)的巖石挖掉,就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)更大的塑性圈來(lái)平衡彈性區(qū)的應(yīng)力。
巖石流變及流變地壓的研究已非?;钴S,目前,考慮流變、軟化、損傷、斷裂、擴(kuò)容及膨脹耦合作用的圍巖力學(xué)模型已在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中較多地出現(xiàn)。但由于存在以下的兩個(gè)主要問(wèn)題使得定量的支護(hù)理論難以變成實(shí)用的可操作的支護(hù)理論。
一是考慮了各種因素的本構(gòu)關(guān)系過(guò)于復(fù)雜,涉及的各種參數(shù)甚多,計(jì)算本身就已變得非常復(fù)雜和困難,而要確定支護(hù)力的大小,尚需要強(qiáng)度理論或穩(wěn)定準(zhǔn)則,復(fù)雜條件下的強(qiáng)度理論或穩(wěn)定準(zhǔn)則目前研究尚很不充分,所以難以將力學(xué)模型用于支護(hù)力的大小設(shè)計(jì)。
二是目前建立的模型尚難考慮支護(hù)過(guò)程和圍巖變形過(guò)程,如支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)首先需考慮需不需要支護(hù),然后再考慮何時(shí)支護(hù)及用多大的力去支護(hù),而象現(xiàn)有的流變模型只有穩(wěn)定蠕變和不穩(wěn)定蠕變兩種模型,支護(hù)的邊界力實(shí)質(zhì)上是作為“已知”力給定的,獲得設(shè)計(jì)與施工所需的支護(hù)時(shí)間、強(qiáng)度、剛度等方面的有用信息。
所以,現(xiàn)有的定量支護(hù)理論既不能像新奧法那樣直接可以指導(dǎo)軟巖支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工的各個(gè)環(huán)節(jié),也不能確定支護(hù)力的大小。
2 適用于軟巖的支護(hù)理論
適用于軟巖的支護(hù)理論必須具備以下兩個(gè)基本的條件:
(1) 要建立起象新奧法那樣便于設(shè)計(jì)與施工的具體的指導(dǎo)原則。
(2) 必須要考慮軟巖的主要特性(如大變形、流變、膨脹等)來(lái)建立力學(xué)模型并通過(guò)穩(wěn)定準(zhǔn)則,求解出最大支護(hù)力和最大的圍巖允許變形量。
由于新奧法大部分內(nèi)容的科學(xué)性,條件(1)決定了軟巖支護(hù)理論必然是對(duì)新奧法的修正和完善,而條件(2)決定了軟巖的力學(xué)模型應(yīng)該為(大變形)非飽和粘彈塑性模型(注:考慮膨脹問(wèn)題及膨脹過(guò)程必須運(yùn)用非飽和巖土力學(xué)),也即通過(guò)深入研究非飽和粘彈塑性巖石和圍巖的變形和破壞機(jī)理,對(duì)新奧法的原則進(jìn)行修正和完善,再通過(guò)建立非飽和和粘彈塑性體的穩(wěn)定準(zhǔn)則求出支護(hù)力和圍巖變量。
目前,巖石流變學(xué)的研究尚不充分,非飽和土土力學(xué)建立不久,非飽和巖石力學(xué)方面的研究還剛剛開(kāi)始,軟大變形方面的研究已做過(guò)一些工作,所以,要形成一套完整的成熟的軟巖支護(hù)理論尚需做大量的基礎(chǔ)性工作。
3 軟巖支護(hù)理論研究中的幾個(gè)基礎(chǔ)性問(wèn)題
3.1 圍巖變形機(jī)理的研究
支護(hù)是一個(gè)過(guò)程,要使這一過(guò)程與圍巖的變形過(guò)程相協(xié)調(diào),必須充分而又深入地研究圍巖的變形機(jī)理,也只有在此基礎(chǔ)上,才能真正弄清新奧法一些原則的本質(zhì)。過(guò)去,人們對(duì)巖石(塊)的變形機(jī)理研究較多,而對(duì)圍巖的變形機(jī)理研究不夠深入,只是過(guò)多地集中在圍巖表面收斂的研究方面。僅以圍巖流變過(guò)程而言,若開(kāi)挖形成的圍巖處于粘彈性,則圍巖通過(guò)流變要經(jīng)歷從彈性―塑性―破壞―失穩(wěn)等一系列過(guò)程,在這一過(guò)程中,圍巖內(nèi)部的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)及強(qiáng)度都將會(huì)發(fā)生復(fù)雜的變形,不了解這一過(guò)程,就無(wú)法確定合理的支護(hù)時(shí)間:再如,圍巖的膨脹過(guò)程一定是強(qiáng)度不斷變化的與流變耦合的一個(gè)過(guò)程,而且圍巖內(nèi)部有水、圍巖周邊供水和圍巖里外都無(wú)水等各種情況下的變形過(guò)程將有很大的差異。
通過(guò)對(duì)巖石的蠕變機(jī)理、圍巖的蠕變機(jī)理的理論研究和室內(nèi)相似模型研究的進(jìn)一步研究,初步得到了以下的結(jié)論:
(1)及時(shí)地提供足以使圍巖形成穩(wěn)定蠕變的支護(hù)力,并使圍巖盡快形成壓縮環(huán),即達(dá)到安全的目的。
(2)采用可壓縮性恒阻支護(hù),同時(shí)設(shè)計(jì)支護(hù)力為剛好滿(mǎn)足圍巖進(jìn)入穩(wěn)定蠕變的支護(hù)力,從而達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的目的。
3.2 圍巖穩(wěn)定性準(zhǔn)則的研究
建立圍巖的穩(wěn)定性準(zhǔn)則是分析圍巖變形機(jī)理及將力學(xué)模型應(yīng)用于實(shí)際支護(hù)設(shè)計(jì)的前提,需進(jìn)一步加強(qiáng)這一項(xiàng)基礎(chǔ)性研究工作。給出了穩(wěn)定蠕變準(zhǔn)則,給出了膨脹穩(wěn)定準(zhǔn)則,但流變與膨脹耦合作用下的大變形圍巖穩(wěn)定準(zhǔn)則的研究目前尚未開(kāi)展。
3.3 力學(xué)模型的研究
軟巖支護(hù)理論最終所要建立的是(大變形)非飽和粘彈塑性模型,但由于非飽和巖石力學(xué)尚未建立,所以最終模型的形成尚需相當(dāng)長(zhǎng)的研究過(guò)程,但由于工程實(shí)際的迫切需要以及建立模型總是經(jīng)歷從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,再?gòu)膹?fù)雜到簡(jiǎn)單的過(guò)程,所以,抓住主要影響因素,建立較為簡(jiǎn)單的近似模型是當(dāng)前軟巖力學(xué)模型研究應(yīng)加強(qiáng)的一項(xiàng)工作。通過(guò)研究蠕變與彈塑性變形之間的相互關(guān)系及圍巖流變的機(jī)理,將一個(gè)復(fù)雜的粘彈塑性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的彈塑性問(wèn)題來(lái)近似求解,這一模型可求出工程上所需的最小支護(hù)力及圍巖最大允許變形量。
4 結(jié) 論
(1)目前軟巖支護(hù)理論研究落后于軟巖支護(hù)技術(shù)的研究,應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)軟巖支護(hù)基礎(chǔ)性理論研究工作。
(2)由于受當(dāng)時(shí)巖石力學(xué)發(fā)展水平的限制,新奧法尚存在不足之處,應(yīng)該運(yùn)用現(xiàn)代巖石力學(xué)理論加以修正和完善。
(3)軟巖支護(hù)理論等于修正新奧法等于(大變形)非飽和粘彈塑性(力學(xué)機(jī)理+力學(xué)模型)。
(4)要加強(qiáng)圍巖變形機(jī)理,穩(wěn)定準(zhǔn)則及力學(xué)模型等支護(hù)理論中的一些基礎(chǔ)性研究工作。軟巖工程分析和支護(hù)設(shè)計(jì)中一個(gè)十分重要的概念就是圍巖―支護(hù)相互作用原理,由軟巖的應(yīng)力―應(yīng)變―時(shí)間關(guān)系出發(fā),尋求工程問(wèn)題的解析解和數(shù)值解,這始終是一項(xiàng)廣泛進(jìn)行并在繼續(xù)開(kāi)展的重要研究?jī)?nèi)容。
參考文獻(xiàn):
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[3] 董方庭,松動(dòng)圈軟巖錨噴支護(hù)理論和技術(shù),中國(guó)煤礦軟巖巷遭支護(hù)理論與實(shí)踐,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1996
[4]劉雄,巖石流變學(xué)概念,地質(zhì)出版社,l994
關(guān)鍵詞:鉆探技術(shù);隧道工程;地質(zhì)勘察
中圖分類(lèi)號(hào):U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
地質(zhì)鉆探技術(shù)是保證我國(guó)社會(huì)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的重要技術(shù)之一,進(jìn)一步的提高地質(zhì)鉆探的技術(shù)水平,明確地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展方向,將對(duì)我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)起到良好的推動(dòng)作用。
1、鉆探技術(shù)的意義和作用
鉆探技術(shù)是一門(mén)歷史相對(duì)比較悠久的專(zhuān)業(yè),同時(shí)也是人類(lèi)生存與發(fā)展的過(guò)程之中必不可少的一門(mén)基礎(chǔ)性科學(xué)。我國(guó)幅員遼闊,礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量較大、種類(lèi)繁多,近些年來(lái),逐漸發(fā)展的鉆探技術(shù)為我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出而來(lái)巨大的貢獻(xiàn)。鉆探技術(shù)所涵蓋的范圍相當(dāng)?shù)膹V泛,其中也包括了對(duì)隧道工程進(jìn)行相應(yīng)的勘查,額可以說(shuō)是對(duì)于人類(lèi)進(jìn)行勘察以及對(duì)于地下開(kāi)采來(lái)進(jìn)行勘測(cè)等等,對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)與生活有著十分關(guān)鍵的影響??梢哉f(shuō),人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展根本就無(wú)法離不開(kāi)鉆探技術(shù)的支持,鉆探技術(shù)的發(fā)展速度在很大程度上來(lái)影響著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。所以,怎么令地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展適應(yīng)新形勢(shì)的各項(xiàng)要求,對(duì)于地質(zhì)工作起到很大的支撐作用,同時(shí)也是現(xiàn)階段地質(zhì)鉆探技術(shù)面臨的新挑戰(zhàn)。
2、鉆探技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比,我國(guó)的鉆探技術(shù)水平相對(duì)比較低。鉆探施工采取的立軸式鉆機(jī)大部分是二十世紀(jì)八十年代的設(shè)計(jì),歷史比較悠久。全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)主要是進(jìn)口的,我國(guó)自己發(fā)明的也已問(wèn)世,但是還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。在鉆探工藝方面,一些高效的方法沒(méi)有得到全面的普及,比如金剛石繩索取心鉆進(jìn)方法和不提鉆換鉆頭方法等等。液動(dòng)錘鉆進(jìn)的方法雖然具有很多的優(yōu)點(diǎn),但是在惡劣的泥漿環(huán)境下使用時(shí),其壽命會(huì)大大降低??諝夥囱h(huán)取樣鉆進(jìn)方法不僅效率高,鉆探成本也很低,但是由于地質(zhì)工作者對(duì)其認(rèn)識(shí)還不夠,實(shí)際工作中應(yīng)用非常少。
總體來(lái)說(shuō),我國(guó)的鉆探技術(shù)水平不夠高,大大影響了地質(zhì)調(diào)查的工作效率
3、鉆探在隧道工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用
3.1、施工準(zhǔn)備
在洞外鉆機(jī)檢修完畢之后,將其置于運(yùn)輸車(chē)輛上進(jìn)洞,在鉆探施工之前,依據(jù)所選鉆機(jī)的鉆探平臺(tái)或作業(yè)場(chǎng)地得要求進(jìn)行搭設(shè)鉆探工作平臺(tái),并且還得相應(yīng)的做好平臺(tái)準(zhǔn)備;現(xiàn)場(chǎng)鉆探材料: 止水閘閥備齊、錨固劑、快硬水泥、麻絲、孔口管,做好的材料的準(zhǔn)備;水管線現(xiàn)場(chǎng)連接、高壓風(fēng)、鉆機(jī)用電就位,做好動(dòng)力的準(zhǔn)備;鉆機(jī)及所有配套設(shè)備在運(yùn)行調(diào)試完畢之后,做好開(kāi)孔準(zhǔn)備。又特別的指出在地質(zhì)條件比較差的時(shí)候,為了有效地預(yù)防在鉆探的過(guò)程之中發(fā)生突泥突石、大規(guī)模的涌水而使得掌子面失穩(wěn)崩塌,掌子面就得需要施工混凝土止?jié){墻來(lái)進(jìn)行封閉,在必要的時(shí)候,掌子面附近臨時(shí)仰拱封閉,來(lái)充分的保障鉆探施工的安全性,進(jìn)而避免發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。
3.2、開(kāi)孔施工
(1)測(cè)量標(biāo)定孔位
鉆機(jī)就位、設(shè)備運(yùn)行調(diào)試完畢后,開(kāi)鉆前,測(cè)量的技術(shù)人員測(cè)放出標(biāo)高、掌子面中線及拱部的控制點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員依據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的鉆孔位置、角度(偏角、立角) 采用地質(zhì)羅盤(pán)儀、鉛錘及鋼尺相互配合著定出孔位以及相應(yīng)的角度,并且使得鉆頭段和主動(dòng)桿保持在同一方向?qū)⒖孜粚?duì)準(zhǔn),之后再將鉆機(jī)定位,做好開(kāi)孔的準(zhǔn)備工作。
(2)開(kāi)孔
在鉆機(jī)定位之后,充分的集合圍巖的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選用適宜的鉆頭(常用φ108鉆頭開(kāi)孔) 開(kāi)孔在2m~5m之間。
(3) 孔口管的安裝
孔口管依據(jù)其所選鉆機(jī)配套鉆頭的大小來(lái)進(jìn)行配套加工,常用鉆頭直徑是76,91,所以一般采用的是108無(wú)縫鋼管來(lái)將其作為孔口管,通常是2.0m長(zhǎng),在圍巖較差的地段就可以適當(dāng)?shù)脑黾蛹娱L(zhǎng)孔口管,來(lái)充分的確保錨固止水的效果。孔口管的管身纏繞幾道麻絲來(lái)進(jìn)一步封堵巖壁間與孔口管之間空隙,孔口管底部采用的是錨固劑封堵大約在10cm~15cm之間。在洗孔之后,孔壁用高壓水來(lái)進(jìn)行沖洗,之后再拌合快硬水泥成糊狀,塞到孔內(nèi),需用的水泥大約是半包,將孔口管對(duì)準(zhǔn)孔口放到孔內(nèi),外置的鋼板得將孔口法蘭盤(pán)保護(hù)好,之后再用鉆頭沖擊頂推孔口管到孔內(nèi)預(yù)定的深度,頂推的過(guò)程之中先裝入孔內(nèi)的快硬水泥因?yàn)槭艿綌D壓從孔內(nèi)沿著巖壁間與孔口管空隙返出,從而也就額可以完全的填塞周壁中的空隙,將孔口管周壁緊緊包裹,再加上幾道麻絲的膨脹封堵,孔口管基本上不會(huì)發(fā)生跑漿漏水的現(xiàn)象。
(4)孔口管錨固與加固
用性能良好的錨固劑來(lái)將掌子面與孔口管接觸帶錨固密實(shí),進(jìn)而就可以充分的強(qiáng)化錨固效果,有效地預(yù)防下一步鉆探施工之中發(fā)生高壓涌水的現(xiàn)象,使得后期注漿或側(cè)壁漏水施工之中跑漿。在掌子面打設(shè)錨桿并且錨桿與連接鋼筋將孔口管焊接牢固,進(jìn)一步的加固孔口管,防止高壓涌水將其從孔中拔出意外的發(fā)生。
3.3、鉆探施工
(1)鉆孔
等到錨固2h之后,在孔口管上來(lái)安裝φ100閘閥,并且將墊片安設(shè)好,擰緊螺栓,根本目的就是在出水時(shí)可以及時(shí)的關(guān)閉,真正的做到可控可防。換91或76鉆頭開(kāi)始鉆進(jìn),鉆機(jī)得由具有經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)職鉆機(jī)操作手操作。
(2)換孔或結(jié)束鉆探
在鉆孔的設(shè)計(jì)深度達(dá)到之后,經(jīng)過(guò)技術(shù)人員檢查合格之后,立即停止鉆進(jìn),鉆桿撤出,該孔鉆探施工完成,換孔定位或結(jié)束鉆探施工。
4、鉆孔質(zhì)量保證措施
為了可以充分的將工作效率提高,將地質(zhì)鉆探占用開(kāi)挖工作面的時(shí)間縮短,就可以充分的采用回鉆取芯鉆與沖擊鉆相結(jié)合的方式。依據(jù)物探法與地質(zhì)調(diào)繪結(jié)合判斷出的圍巖危險(xiǎn)區(qū)域決定是采用回轉(zhuǎn)取芯鉆還是沖擊鉆。沖擊鉆的速度也是相對(duì)比較快,但無(wú)法將巖芯取出,我們就只能通過(guò)一部分可接指標(biāo)來(lái)進(jìn)行判斷隧道工作面前方的圍巖變化情況,這樣一來(lái)也就會(huì)加大對(duì)圍巖分析的難度;回轉(zhuǎn)取芯鉆速度慢,其占用的施工時(shí)間太多,但是可以精確、直接性的對(duì)前方圍巖進(jìn)行分析與研究。怎么有效的選擇鉆探方法還得依據(jù)其實(shí)際的情況專(zhuān)門(mén)的來(lái)研究而決定。
4.1、采用系統(tǒng)的鉆探程序
(1)測(cè)量布孔
在施鉆之前按照孔位的設(shè)計(jì)圖來(lái)設(shè)計(jì)的位置用經(jīng)緯儀或全站儀精確的測(cè)量放線,將開(kāi)孔孔位用紅油漆標(biāo)注在開(kāi)挖工作面之上。
(2)設(shè)備就位
孔位布好后,設(shè)備就位,將各動(dòng)力電源與供水、供風(fēng)管路接通好之后,安裝電路得由專(zhuān)業(yè)的電工來(lái)進(jìn)行操作,確保安全,供風(fēng)管路要連接緊密,沒(méi)有漏氣的情況。
(3)成孔驗(yàn)收
施鉆滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員確認(rèn)簽收后方可停鉆終孔。
4.2、控制鉆進(jìn)方向
(1)鉆機(jī)定位完畢后,對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行機(jī)座加固,使鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中位置不偏移,做到鉆孔完畢鉆機(jī)位置不變。在鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)定期檢查機(jī)器的松動(dòng)情況,及時(shí)調(diào)整固定。
(2)對(duì)鉆具的導(dǎo)向裝置盡可能加長(zhǎng),并且選用剛度較強(qiáng)的鉆桿,從而提高鉆具的剛度,減少鉆具的下沉量,達(dá)到技術(shù)的要求。不得使用彎曲鉆具。
(3)當(dāng)巖層由軟變硬時(shí)應(yīng)采用慢速、輕壓鉆進(jìn)一定深度后,改用硬巖層的鉆進(jìn)參數(shù)。鉆進(jìn)中應(yīng)減少換徑次數(shù)。
結(jié)束語(yǔ)
鉆探技術(shù)在隧道工程地質(zhì)勘查之中的作用十分的關(guān)鍵,同時(shí)也是隧道工程地質(zhì)勘查的重要方法。隨著隧道工程施工的逐步深入,需要在施工過(guò)程中采取有效方法,對(duì)前方不良地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確的超前預(yù)報(bào),以便及時(shí)地修正開(kāi)挖和支護(hù)設(shè)計(jì)方案,避免施工事故發(fā)生。
參考文獻(xiàn)
[1]閆昌波.工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的選用[J].黑龍江科技信息,2013,35:29.
關(guān)鍵詞:暗挖隧道地下水危害治理
中圖分類(lèi)號(hào): U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言
目前,無(wú)論是在隧道建設(shè)過(guò)程中,還是在建成后運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段,地下水的治理一直是一個(gè)老大難問(wèn)題。如何查明地下水分布規(guī)律、經(jīng)濟(jì)、合理的處理好地下水問(wèn)題,往往關(guān)系到隧道工程的成敗。
1、地下水對(duì)隧道工程的作用
地下水不但影響隧道工程的施工,對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害,降低襯砌結(jié)構(gòu)的可靠性,導(dǎo)致襯砌失穩(wěn)破壞,而且還會(huì)引起其他隧道病害,影響隧道正常使用是的安全。當(dāng)隧道通過(guò)松散巖土,巖溶裂隙發(fā)育或斷層破碎帶時(shí),往往與區(qū)域地下水和地表水有一定的水力聯(lián)系。
2、地下水的危害
就隧道事故而言,地下水在隧道工程地質(zhì)問(wèn)題的發(fā)生過(guò)程中起到至關(guān)重要的作業(yè),地下水活動(dòng)和作用往往是形成隧道事故的主要因素,大量的災(zāi)(難)害性事故的發(fā)生,大都是由于地下水作用觸發(fā)和誘發(fā)的。地下水對(duì)工程的危害主要包含以下幾項(xiàng):
2.1地下水對(duì)于工程安全的危害
(1)降低圍巖的穩(wěn)定性,對(duì)軟弱質(zhì)圍巖、松散破碎圍巖影響尤大;
(2)降低圍巖的承載力,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形失穩(wěn);
(3)高承壓力增加結(jié)構(gòu)的外部承載力,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形失穩(wěn);
(4)地下水若與地表、地下水體水系聯(lián)通,可導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)大面積受淹,導(dǎo)致人員傷害、機(jī)械損壞、結(jié)構(gòu)成品破壞;
(5)開(kāi)挖初支過(guò)程失水導(dǎo)致圍巖失水固結(jié),引起地表及建筑物沉降,失水過(guò)程如帶出泥砂,極有可能導(dǎo)致坍塌等重大安全事故;
(6)運(yùn)營(yíng)期間隧道結(jié)構(gòu)尤其是拱部滲漏水滴至機(jī)車(chē)牽引接觸網(wǎng)會(huì)導(dǎo)致列車(chē)運(yùn)行安全事故。
2.2地下水對(duì)于地下工程質(zhì)量的危害
(1)地下水發(fā)育導(dǎo)致初支噴射砼、商品砼質(zhì)量降低,隧道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低;
(2)強(qiáng)、中風(fēng)化地層初支與基巖不密貼時(shí)地下積水可導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)上?。?/p>
(3)地下水如果對(duì)砼、鋼筋有腐蝕性將降低甚至破壞隧道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量;
(4)結(jié)構(gòu)滲漏水的治理一直是南方地區(qū)地下工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
2.3地下水對(duì)于地下工程施工進(jìn)度
(1)對(duì)于地下水發(fā)育的地段必須增加預(yù)注漿或預(yù)降水等措施,一般都會(huì)增加施工工期;
(2)地下水的存在直接降低開(kāi)挖、初支、二襯施工的工效;
(3)結(jié)構(gòu)完工后滲漏水治理將影響隧道的竣工交驗(yàn)。
2.4地下水對(duì)于地下工程文明施工的危害
(1)如地下水未得到有組織引排,將導(dǎo)致隧道內(nèi)積水泛濫成災(zāi)、泥濘不堪;
(2)初支、二襯滲漏水導(dǎo)致隧道內(nèi)作業(yè)環(huán)境變差。
2.5地下水對(duì)于地下工程建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本的危害
(1)開(kāi)挖初支過(guò)程增加地下水處理費(fèi)用;
(2)二襯結(jié)構(gòu)完成后增加滲漏水治理費(fèi)用,且該筆費(fèi)用往往很難預(yù)控,占工程后期缺陷處理投入的90%以上;
(3)地下工程滲漏水治理是一個(gè)長(zhǎng)期、反復(fù)的過(guò)程,即使到了運(yùn)營(yíng)階段也難以避免,甚至有些運(yùn)營(yíng)10余年,治水還在繼續(xù),治水是一項(xiàng)艱巨、成本不可控的工作。
3、地下水的治理
地下水的治理方法有很多種,主要有:堵水、排水、截水、降水、凍水等方法,有時(shí)是單獨(dú)使用,有時(shí)結(jié)合使用。隧道施工地下水治理方法應(yīng)綜合的考慮地層巖性、隧道埋深、地區(qū)巖溶情況等因素,必須結(jié)合隧道穿越地區(qū)實(shí)際情況合理選擇。
3.1 堵水
使用的情況:工程承包合同、設(shè)計(jì)文件要求堵水,隧道周邊對(duì)沉降控制要求高且不允許排水、富水地層地質(zhì)自穩(wěn)性必須注漿加固兼堵水。
堵水的方法:洞內(nèi)全斷面深孔注漿、上斷面深孔注漿、長(zhǎng)管棚周邊注漿、袖閥管注漿、超前小導(dǎo)管注漿、TSS小導(dǎo)管注漿、地面旋噴樁、攪拌樁施工、鋼花管注漿等。
3.2 排水
使用情況:工程承包合同、設(shè)計(jì)文件無(wú)明確要求、周邊環(huán)境對(duì)沉降要求不高、為保證施工安全質(zhì)量要求臨時(shí)性排水,地下排水應(yīng)有組織引排、按計(jì)劃引排。
排水的方法:隧道兩側(cè)設(shè)置排水溝,如隧道開(kāi)挖方向?yàn)橄缕?,在掌子?~10m處設(shè)置臨時(shí)集水坑,將掌子面圍巖含水及后方結(jié)構(gòu)滲漏水引至集水坑后,用自動(dòng)潛污泵及時(shí)排至洞外;如隧道開(kāi)挖為上坡,直接通過(guò)排水溝排至隧道最低點(diǎn),再用潛水泵排至洞外,地下水應(yīng)有組織引排,尤其在掌子面附近的地下水要避免排水溝靠近拱腳,避免地下水長(zhǎng)時(shí)間浸泡初支基巖。
3.3 降水
使用情況:周邊環(huán)境條件允許降水,地表和洞內(nèi)有降水施工作業(yè)條件。(如圖一所示)
降水的方法:一般地表輕型井點(diǎn)降水、井點(diǎn)降水、洞內(nèi)井點(diǎn)降水,降水成敗與井點(diǎn)布置、井點(diǎn)大小、降水井的保護(hù)密切相關(guān),降水井深度一般較隧道開(kāi)挖面深5~10m,降水深度應(yīng)低至隧道開(kāi)挖面以下0.5~1m,降水井布置一般沿線路中線、隧道兩側(cè)各布置一排,采用小孔徑、低密度降水效果會(huì)更好。降水過(guò)程必須加強(qiáng)周邊管線及建筑物的監(jiān)測(cè),如發(fā)現(xiàn)異常必須立即停止降水,并在靠近建筑物及管線一側(cè)增設(shè)回灌井。
圖一 PVC管外包裹過(guò)濾
3.4 隔水
使用情況:地表不具備全范圍注漿堵水、全范圍堵水成本太高、受影響的建(構(gòu))筑物在隧道一側(cè),可采用止水帷幕進(jìn)行隔水處理,以減少失水漏斗范圍。
隔水的方法:攪拌樁、擺噴樁、旋噴樁(單管旋噴、雙管旋噴、三管旋噴)、鋼花管注漿、袖閥管注漿等,在隧道開(kāi)挖周邊形成隔水帷幕,隔水樁可設(shè)計(jì)為2~3排咬合樁,隔水樁深度一般較隧道開(kāi)挖底面深5~10m。
3.5 凍水
使用情況:采用冷凍法臨時(shí)固結(jié)地下水及增強(qiáng)臨時(shí)性增加圍巖自承能力,在部分軟弱富水地層采用注漿效果較差時(shí),可采用凍結(jié)法阻水,或凍結(jié)法與壓注法結(jié)合使用,凍結(jié)法成本較高,安全風(fēng)險(xiǎn)較大。
4、暗挖隧道受地下水危害的工程案例
深圳地鐵某暗挖隧道區(qū)間因受地下水影響,在隧道開(kāi)挖過(guò)程中造成掌子面失穩(wěn),引起地面坍塌。
4.1工程地質(zhì)
隧道拱頂埋深25.4m,拱頂以上覆蓋層從下往上依次為:微風(fēng)化~中風(fēng)化粗?;◢弾r、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化、硬塑狀礫質(zhì)粘性土、透水性強(qiáng)的砂質(zhì)粘性土、粘土、粉砂、粘土、淤泥、填砂等,各地層分布不均。
4.2水文情況
該段設(shè)計(jì)地下水為松散巖類(lèi)孔隙水及基巖裂隙水。隧道內(nèi)易形成較多積水。局部地段裂隙水較豐富,工程地質(zhì)條件較差。地表水主要受臨近河流及潮汐影響。地下水補(bǔ)給主要來(lái)源于降水,并接受海水側(cè)向補(bǔ)給,地下水與海水具有密切的水力聯(lián)系。
4.3原因分析
4.3.1造成隧道掌子面坍塌的主要原因是:
(1)地層含水豐富,隧道開(kāi)挖過(guò)程失水較多,隧道初支成型后基面仍有較多滲漏水點(diǎn),圍巖失水固結(jié)是造成掌子面坍塌的主要原因,且由于隧道上覆土無(wú)隔水層,主要為透水性強(qiáng)的砂質(zhì)粘性土;
(2)該段隧道拱頂基巖呈減薄趨勢(shì),雖然設(shè)計(jì)地勘文件顯示拱頂以上微風(fēng)化花崗巖埋深3.7m,但實(shí)際該區(qū)域地質(zhì)差、情況復(fù)雜,基巖起伏變化大,潛在施工風(fēng)險(xiǎn)很大。
(3)地質(zhì)差異較大,地勘確定為Ⅲ級(jí)圍巖,微風(fēng)化,基巖拱頂覆蓋3.7m,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際約1m,地質(zhì)資料與實(shí)際存在較大差異。
4.3.2處理措施
(1)清理距離掌子面30~50m的積水和淤泥,再利用木板、砂袋鋪設(shè)施工道路,延伸至掌子面塌方體處。
(2)堆碼砂袋初步封堵掌子面,然后再掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片、填塞格柵、噴射砼全封閉掌子面50~80cm厚,保證其剛度和穩(wěn)定性。并在拱頂塌方處埋設(shè)注漿鋼管,用于后續(xù)對(duì)拱頂以上土體進(jìn)行注漿加固。
(3)對(duì)靠近掌子面10m范圍的初支進(jìn)行復(fù)噴。
(4)掌子面封堵穩(wěn)定后,從預(yù)埋的注漿管(需要時(shí)重新鉆孔)進(jìn)行雙液漿回填壓密注漿加固。
(5)處理過(guò)程中對(duì)隧道拱頂、收斂加密監(jiān)測(cè),洞內(nèi)地表安排專(zhuān)人進(jìn)行巡視。
(6)對(duì)掌子面前方地質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)勘,根據(jù)補(bǔ)勘和詳勘資料,研究確定此段隧道下一步支護(hù)措施。
5、總結(jié)及思考
5.1施工前,要通過(guò)鉆孔勘探,準(zhǔn)確預(yù)報(bào)施工前方的工程地質(zhì)和地下水情況,在圍巖發(fā)生變化時(shí),及時(shí)調(diào)整施工措施。
5.2根據(jù)設(shè)計(jì)要求和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果,并以“堵截為主,排引為輔”的原則,對(duì)富水軟弱破碎圍巖隧道采用深孔注漿工藝進(jìn)行注漿止水,或者通過(guò)其他工藝方法減少地下水對(duì)隧道施工的影響。
5.3軟弱圍巖隧道開(kāi)挖支護(hù)施工中嚴(yán)格遵循“二十一字原則”,即按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”組織施工。
5.4 有針對(duì)性的編寫(xiě)暗挖隧道施工應(yīng)急預(yù)案,并儲(chǔ)備足量應(yīng)急物資。
6、結(jié)束語(yǔ)
近年以來(lái)采用暗挖法修建地下工程越來(lái)越多,如何處理好隧道建設(shè)與地下水的關(guān)系是可持續(xù)發(fā)展的需要,也是工程建設(shè)發(fā)展的需要。為有效緩解因受地下水影響產(chǎn)生不良反應(yīng),在工程建設(shè)地下水處理過(guò)程中必須遵循“防、排、截、堵結(jié)合,因地制宜,綜合治理”的方針,結(jié)合施工環(huán)境的承受能力和施工成本等諸多方面的因素,預(yù)先控制隧道涌水量,保持地下水環(huán)境的相對(duì)平衡。
參考文獻(xiàn)
在私營(yíng)企業(yè)、港澳臺(tái)僑獨(dú)資企業(yè)、民營(yíng)科技企業(yè)以及其他非公有制經(jīng)濟(jì)組織中從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作的人員和在市、縣人才交流中心實(shí)行人事的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員,均可申報(bào)評(píng)審相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格.
二、基本條件
1、助理工程師(初級(jí)職稱(chēng)):大學(xué)本科畢業(yè)后從事本工作滿(mǎn)半年以上;大學(xué)專(zhuān)科畢業(yè)后從事本專(zhuān)業(yè)工作滿(mǎn)一年以上;中專(zhuān)、高中、初中畢業(yè)后擔(dān)任員級(jí)職務(wù)三年以上。
2、工程師(中級(jí)職稱(chēng)):大學(xué)本科畢業(yè)后,擔(dān)任助理級(jí)職務(wù)滿(mǎn)三年以上;專(zhuān)科畢業(yè)后,擔(dān)任助理級(jí)職務(wù)滿(mǎn)四年以上;中專(zhuān)、高中畢業(yè)后擔(dān)任助理級(jí)職務(wù)滿(mǎn)五年上。
3、高級(jí)工程師(高級(jí)職稱(chēng)):大學(xué)本科畢業(yè)后,從事本專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作10年以上,取得中級(jí)職務(wù)任職資格,并從事中級(jí)職務(wù)工作5年以上;參加工作后取得本專(zhuān)業(yè)或相近專(zhuān)業(yè)的大學(xué)本科學(xué)歷,從事本專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作10年以上,取得中級(jí)職務(wù)任職資格5年以上。
三、材料要求
為了保證申報(bào)材料的真實(shí)性,凡涉及申報(bào)對(duì)象的學(xué)歷、專(zhuān)業(yè)年限、考試成績(jī)、任職年限及本人的工作能力和主要業(yè)績(jī)、獎(jiǎng)懲情況,須由申報(bào)單位核實(shí)后,按規(guī)定的要求提交以下主要材料:
1、《專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù)評(píng)審表》(中、初級(jí)一式二份)、附件表(一式一份);
2、上一年度的《專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員考核登記表》;
3、專(zhuān)業(yè)論文和業(yè)務(wù)工作總結(jié);
4、其它能反映本人工作能力和重要業(yè)績(jī)的相關(guān)材料;
5、《專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員水平能力測(cè)試合格證》;
6、一寸免冠彩照5張、身份證復(fù)印件2份、最高學(xué)歷證書(shū)復(fù)印件2份。
四、評(píng)審專(zhuān)業(yè)類(lèi)別
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤(pán)版)全文收錄期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)