高速公路隧道塌方原因及防治措施的探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高速公路隧道塌方原因及防治措施 的探讨 摘要：随着我国高速公路建设的 飞速发展，隧道工程的重要性越来越显 著，本文通过对隧道洞口塌方、洞内石 质类塌方、洞内土质类塌方三种类型的 机理进行分析，探讨了从工程地质和施 工技术方面预防塌方的措施，并针对性 地提出了小塌方、大塌方、地表沉陷、 涌水塌方的处治技术，从而指导隧道施 工。 中国论文网 /2/view-12903118.htm 关键词：高速公路，隧道塌方， 工程质量，预防处治 U412.36+6 隧道属于地下工程，由于地质状 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 况复杂多变，施工控制难度较大。塌方 是一种比较常见的事故，也是危害隧道 工程的最大因素之一，可能造成工期误 期、增加投资甚至于人员伤亡；同时若 处治不当，会给隧道施工带来质量和安 全方面的隐患，并对隧道后期维修养护 工作带来极大的困难。因此，防塌、治 塌工作已经成为隧道施工的首要问题， 本文从塌方产生的机理入手，针对其预 防、处治技术进行探讨。 1 塌方机理 隧道在施工过程中发生的塌方形 式是多样化的，简单划分为三大类： 洞口塌方。由于洞口一般为堆积层或风 化严重、破碎的岩体，其自稳能力以及 整体稳定性均较差，如果进洞前采取的 技术措施未能达到要求，进洞后，必然 引起上端围岩应力重分布，在重力作用 下出现下沉或开裂变形，当这些变形发 展到一定程度时，将导致大面积的整体 失稳，进而发生整体坍塌。洞内石质 类塌方。隧道或洞室开挖后，使其周边 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的岩石处于悬空状态，同时发生下沉或 收敛变形，以释放其内部应力，如果此 时未及时采取相应的支护措施或所采取 的支护措施达不到控制其变形发展的要 求，必然会出现“ 掉块” 现象，当这种 “掉块”数量达到一定数值时形成塌方。 洞内土质类塌方。土质类隧道或洞室 开挖后，由于围岩的 C，值较低， 周边一定范围内很快发生松弛变形，随 着这些变形的逐渐扩展，围岩的整体强 度降低，同时土压增加，进而引发局部 的塑性破坏，在围岩(土质体)内部出现 空洞导致局部发生坍塌，局部(浅埋时 在地表)出现下沉，塑性区进一步扩大， 土压力剧增最终导致整体失稳，大面积 坍塌，这就是塌方。 2 预防措施 隧道发生塌方是多种原因引起的， 不良的地质条件，不合理的地形因素， 不科学和不符合实际情况的设计施工方 案，不符合规范的施工作业，以及不负 责任的施工人员等都是造成隧道塌方的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 因素。但归根结底，地质因素是决定性 的，所以加强隧道施工地质工作是避免 和防止塌方事故发生的根本手段。 2.1 工程地质 充分了解图纸，并与现场的实 际地质情况对照，弄清设计意图。加 强对地质的超前预报，主要措施有超前 钻孔、地质雷达、波速测试以及宏观的 工程类比法等。在软弱围岩地段，必 须采取正确的开挖及支护方法，并确保 初期支护质量、加强初期支护、监控量 测、二次衬砌紧跟等。在隧道开挖过 程中，如果遇到较大的涌水、流砂、溶 洞、断层及破碎带时，必须及时改变施 工方法，增大支护参数，以及其他必要 的技术处理手段，以达到防塌目的。 2.2 施工技术 隧道开挖。应尽可能地采用全 断面的光面爆破技术；对于地质条件较 差者，可采用半断面，同时采用弱爆破 技术；对于大断面和特大断面，应短进 尺，采用分步开挖法进行施工。初期 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 支护。必须保证初期支护的参数与质量 达到设计要求。特殊情况下，锚杆支护 可以采用预应力锚杆、膨胀型锚杆、迈 式锚杆，喷射混凝土可采用钢纤维喷射 混凝土、碳纤维喷射混凝土等技术手段。 超前支护。当围岩的自稳能力较差时， 必须采用超前支护，其主要的内容有： 超前锚杆、小导管注浆、管棚、全断面 预注浆、深孔注浆、帷幕注浆以及在洞 口浅埋段采用的地表注浆等。二次衬 砌。二次衬砌不得严重滞后于初期支护， 软弱围岩地段应紧跟开挖，级围 岩需根据量测结果确定最佳施作时间。 监控量测。量测工作在隧道的防塌工 作中起着重要的作用。围岩的失稳破坏 总有一定的先兆，通过将量测结果与设 计给出的判断标准比较，即可得出围岩， 包括初期支护是否稳定的结论。但必须 指出的是：量测结果超过标准值时，隧 道并不一定会发生塌方；相反，量测结 果没有超过标准值时，隧道也并不一定 安全稳定。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 3 处治技术 3.1 处治的原则 塌方处理方案应遵循以下四个原 则：安全，塌方的处理必须科学安全可 靠，做到万无一失；快速，处理时间要 最短；保质，即保证工程质量，不留任 何隐患；节约，即整个处理费用最低。 3.2 处治要点 塌方处理要结合地质、地貌，及 时组织，应抓住三个要点：地表处理， 做好防排水工作、防止塌方的扩大；洞 内塌体注浆固结，形成整体受力壳；塌 方段的开挖及支护。 3.3 处治措施 塌方量较小时的处治方法。如 塌方体积较小，且在范围内已进行了喷 锚支护，或已架设好较为牢固的构件支 撑，可由两端或一端先上后下地逐步清 除，随架设临时构件支撑支顶；对塌方 相邻段作强支护，以控制塌方的发展和 蔓延；清除危石后立即喷射混凝土；打 锚杆或超前注浆管棚；挂钢筋网，复喷 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 混凝土达设计厚度(15cm20cm)；进行 监控量测；循序前进，往前施工；衬砌 加强(钢拱加径向型钢支撑)。塌方量 很大或通顶时的处治方法。如坍塌方体 积大，或地表已下沉，或因堵塞，无法 进入范围进行支护时，则可注浆加固， 然后用“穿”的办法行边开挖边支护边衬 砌的施工，施工过程中切记短进尺，弱 爆破，尽量减少对周围岩体的扰动。同 时支护施工必须紧跟开挖施工。对塌体 从地表(浅埋时) 或隧道内沿开挖线以外 打孔注浆或超前管棚注浆，胶结松散塌 体；待稳固后，小段清渣；及时挂网、 喷射混凝土；安设钢支撑并纵向连接， 上下与锚杆、管棚焊接形成一个初期支 护的完整受力体；进行监控量测；循序 前进，往前施工；衬砌加强(护拱腹部 留空)。 地表沉陷的处治方法。地表 处理，地表及时回填并夯实(或喷混凝 土封闭)，可预埋注浆管，搭防雨棚(或 植草皮)，挖排水沟；对塌方相邻段作 强支护，以控制塌方的发展和蔓延；塌 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 方体处理，洞内塌体用钢轨或小钢管超 前支护；塌方段打纵向钢轨、竖向钢轨， 并用横向钢管支撑焊接为一整体，然后 压浆；塌渣处理，随挖随撑；超挖部分 用同级混凝土回填(或用浆砌片石回填)； 进行监控量测；循序前进，往前施工； 衬砌按钢筋混凝土结构进行特殊设计。 洞内有大涌水的塌方处治方法。在地 下水丰富的断层破碎带，大量的渗水、 淋水甚至于涌水的部位，不仅影响施工 的进度和质量，还容易造成塌方。在此 种由主洞迂回进入涌水区，向塌方体四 周注入药液并排水；构筑挡墙；排水钻 孔兼作空洞调查；向塌方空洞充填泥浆、 水玻璃；向塌体部位周围山体注入水玻 璃加固；钻孔检查，确认加固效果；拆 除