隧道防坍塌預(yù)防措施 |
| 文章來源：魚泡隧道 提供人：劉剛 提供日期：2022-12-11 |
1隧道坍塌的主要原因 第一 工程地質(zhì)因素：工程地質(zhì)條件變化是造成隧道塌方的主要原因。一般對隧道設(shè)計的地質(zhì)勘探，僅有的幾個勘探鉆孔很難準確的掌握隧道巖體的巖性、斷裂構(gòu)造和節(jié)理裂隙發(fā)育情況，巖石的類型雖易判斷清楚，但斷層節(jié)理發(fā)育情況卻千差萬別。因此在隧道施工中，局部地段地質(zhì)構(gòu)造變化、斷層破碎帶、軟弱夾層等工程地質(zhì)條件變化，如果施工預(yù)防措施不當、不及時，極易造成隧道坍塌方事故。 第二 水文地質(zhì)因素：水是隧道施工中最難控制的因素之一。在隧道施工中，對水的作用切不可忽視，地下水是一個體系，隨時隨地都在變化，受地形、地貌、地質(zhì)、氣候等條件影響。在隧道施工中，由于巖土中水的變化，水沿巖體軟弱面流動，破壞巖體組織，造成巖體失穩(wěn)而發(fā)生坍塌方事故；雨水滲入斷裂帶及裂隙后形成滑面，巖石相互滑動，內(nèi)力擠壓型鋼變形也易形成坍塌。 第三 地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測：地質(zhì)預(yù)報和監(jiān)控量測是施工的重要環(huán)節(jié)。地質(zhì)預(yù)報工作應(yīng)在隧道開工后不間斷進行。在隧道施工中，監(jiān)控量測必須按施工方案及規(guī)范要求進行，施工中往往因監(jiān)控量測不到位，布點、控制等不準確或不符合要求，對施工起不到指導(dǎo)作用，造成邊墻、拱頂塌方。 第四 施工工藝因素：在隧道施工中，正確的施工工藝是控制坍塌事件的關(guān)鍵。施工過程中盲目的采取單一的施工方案或施工方法，不根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)情況和地層變化情況及時修改施工方案和施工參數(shù)，造成施工方案或施工方法不適應(yīng)現(xiàn)場實際地層，施工參數(shù)滿足不了施工防護要求，隧道超前小導(dǎo)管注漿效果不好或注漿量不足等等，都有可能導(dǎo)致坍塌事故。 第五 管理因素：隧道施工過程中，安全管理、施工監(jiān)控等至關(guān)重要。多數(shù)隧道施工往往因為操作人員安全意識不強、安全檢查不到位、現(xiàn)場施工控制力度不強等等因素，造成施工安全事故。
2隧道坍塌的預(yù)兆 圍巖的變形破壞，失穩(wěn)坍方，是從量變到質(zhì)變的過程，在量變的 過程中，必然會在圍巖的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征及巖石力學(xué)上反應(yīng)出一些征兆。因此，根據(jù)這些征兆來預(yù)測圍巖的穩(wěn)定性，進行地質(zhì)預(yù)報，從而保證施工的安全，防治隧道坍塌方。圍巖的變形破壞,失穩(wěn)坍方，有以下一些征兆。 ◀特殊和不良地質(zhì)條件，如斷層及其破碎帶、滑動層、溶洞、陷穴、古河槽、堆積體、流沙、淤泥、地下水、松散地層等穩(wěn)定性差的圍巖。 ◀水文地質(zhì)條件的變化，如干燥的圍巖突然出水，地下水突然增多，涌水量增大，水質(zhì)由清變濁(地下水將斷層泥帶走)等都是即將發(fā)生坍方的前兆。 ◀開挖面上有可能不穩(wěn)定塊體出露，尤其是小斷(夾)層或其它軟弱結(jié)構(gòu)面和圍巖的節(jié)理裂縫構(gòu)造可能不穩(wěn)定塊體的出露處，往往是局部圍巖坍方的部位。 ◀拱頂不斷掉下小石塊，甚至較大的石塊相繼掉落，預(yù)示著圍巖即將發(fā)生坍方。 ◀巖石裂縫旁出現(xiàn)巖粉或洞內(nèi)無故發(fā)現(xiàn)有巖粉飛揚時，也說明可能即將發(fā)生坍方。 ◀圍巖發(fā)生裂縫，并逐步擴大，很可能要發(fā)生坍方。 ◀支護受力(敲擊發(fā)聲清脆有力,拱架接頭擠偏或壓劈等)變形甚至發(fā)出聲響或噴射混凝土開裂，說明圍巖壓力增大,有坍塌的可能。 ◀圍巖或隧道支護，拱腳附近的水平收斂率、拱頂下沉量持續(xù)增大時，說明圍巖仍在發(fā)生變形，處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。
3預(yù)防措施 按照風險管理流程，對風險事件、因素進行判識，對風險程度做出判定，選擇合理的應(yīng)對策略，制定預(yù)防措施，把具體措施落實到現(xiàn)場操作和崗位，做好風險的動態(tài)監(jiān)控。 技術(shù)措施 掌子面外凸作用引起了隧道掌子面失穩(wěn)，將后方初支剪切破壞，造成隧道坍塌。超前管棚、小導(dǎo)管對前方土體的約束，起到了很好的作用，但要注意根據(jù)巖土的內(nèi)摩擦角、分層情況，確定超前支護的合理長度和角度；預(yù)留核心土也能起到減小臨空面和反壓穩(wěn)定的作用。 掌子面防坍塌 軟弱圍巖防坍塌 軟弱圍巖隧道施工中堅持“管超前，嚴注漿，短開挖，強支護，快封閉，勤量測”的施工原則，對土質(zhì)隧道大變形進行研究和有效控制。可以根據(jù)現(xiàn)場情況采用雙層拱架、臨時仰拱和橫撐、拖梁管樁、大拱腳、鋼管柱加固、下臺階托腳鋼架等不同的加固形式或組合。 常見不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有巖溶、巖堆、斷層破碎帶、危巖落石、順層偏壓等。巖溶及巖溶水地區(qū)，可能遇大型巖溶管道及溶洞；斷層破碎帶極易發(fā)生不均勻下沉和坍塌等問題，施工前需采用常規(guī)地質(zhì)法+綜合超前物探+水平超前鉆孔的方法進行超前綜合預(yù)報，再根據(jù)具體情況確定加強措施。順層偏壓段施工，必要時側(cè)向支擋或填土堆壓平衡，合理隧道開挖方法和順序，嚴格按方案施工，避免引起坍塌。 不良地質(zhì)防坍塌 洞口段防坍塌 隧道洞口應(yīng)嚴格執(zhí)行“早進晚出”的原則。加強洞口段超前支護和邊仰坡防護，埋深較淺的隧道洞口段可采用明洞或半明半暗法進洞。隧道洞口邊仰坡工程應(yīng)自上而下逐級開挖支護，及時完成洞口仰坡加固、防護及防排水工程。隧道洞口完成超前支護后，方可開始正洞的施工。洞口段應(yīng)及時形成封閉結(jié)構(gòu)，嚴禁采用長臺階施工。 管理措施 超前預(yù)報管理： 目前常用的預(yù)報方法主要有TSP203、地質(zhì)雷達、瞬變電磁、超前鉆探、加深炮孔等多種手段。針對地質(zhì)復(fù)雜多變，多種不良地質(zhì)的現(xiàn)場實際，動態(tài)調(diào)整超前預(yù)報方法，加密勘探斷面，巖變我變，及時補強，修正參數(shù)，保障安全。巖溶及富水斷層隧道，超前地質(zhì)預(yù)報應(yīng)采用以水平鉆探為主的綜合方法。軟弱圍巖及不良地質(zhì)隧道應(yīng)進行專項超前地質(zhì)預(yù)報設(shè)計，及時收集和分析預(yù)報材料，完善設(shè)計方案并指導(dǎo)施工。 監(jiān)控量測管理： 監(jiān)控量測是隧道施工的“眼睛”，對于施工安全的重要性毋庸置疑，尤其是大變形段。完善監(jiān)測體系，對于指導(dǎo)施工以及設(shè)計參數(shù)優(yōu)化，防止隧道施工坍塌，甚至在位移突變、異常情況下指導(dǎo)人員緊急撤離都非常關(guān)鍵。必須嚴格按精度、頻率和時間要求開展監(jiān)控量測工作。 當隧道初支出現(xiàn)斜向裂縫，說明支護參數(shù)偏弱或圍巖變差，需加強支護措施；當出現(xiàn)拱頂?shù)魤K，收斂突變時要視具體情況，果斷撤出施工人員和設(shè)備，或收斂穩(wěn)定后采取加固措施。把監(jiān)控量測納入工序，加強數(shù)據(jù)的真實性管理，建立異常數(shù)據(jù)報告制度。 風險預(yù)警管理： 超前預(yù)報、監(jiān)控量測納入工序管理，建立專項臺賬進行監(jiān)控；風險段落前100米時進行風險預(yù)警，風險段落前50米時編制專項方案設(shè)計，保證在通過風險段落時啟用專項方案。 |
