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高速公路岩溶隧道溶洞处理施工技术

发布时间:2022-03-23 09:59:28 浏览数:

摘 要:高速公路的建设往往会遭遇多种地貌及地质,其中主要的类型有侵蚀构造类型、溶蚀侵蚀类型和岩溶类型;而主要的地质包括砂岩和灰岩等。在隧道掘进施工的过程中,工程队经常会遭遇溶洞,这些溶洞大小不一,会对隧道施工产生一定的影响和难度,因此,正确的处理方法及施工技术都尤为重要。

关键词:高速公路隧道;岩溶溶洞处理;高速公路施工技术

0 引言

岩溶溶洞是一种地下溶蚀现象,是由可溶性岩层受到具有溶蚀力的地表水或地下水在化学或机械形式的作用下溶蚀的结果。类似的溶洞极易出现溶蚀空洞及断层破碎带,会对隧道施工产生以下方面的影响:(1)洞顶原地表坍塌。(2)破碎带无规则滑塌。(3)溶腔填充物塌陷。(4)溶蚀空洞内出现气体上涌。(5)洞害。(6)水害。

高速公路的隧道施工中,考虑到种种不确定因素,应将隧道溶洞分为以下类型:(1)充水型溶洞。(2)涌气型蜂窝状溶蚀溶洞。(3)隧道轮廓线外的小型溶洞。(4)隧道中心线纵向贯通溶洞。(5)隧道拱腰以下发育的大型溶洞。(6)隧道拱腰以上发育的大型溶洞。

1 溶洞的处理原则

溶洞的处理应坚持以人为本、科学管控和精细组织的精神,秉承设备物质保障的基础,贯彻强化过程管控的理念,主张技术指导、超前预报、监控量测为前提,以安全第一、质量至上为核心,循序渐进稳扎稳打地进行施工,尽可能降低施工中的爆破行为对溶洞周边岩体的干扰和破坏,最大程度确保溶洞周围岩体的整体稳定性。

(1)地质信息超前预报必须做到及时和准确。只有准确预测和预报隧道周围岩体的地质情况后,才能根据情况和环境妥善选择出最佳的施工方案或方法;这一点对后续的方案优化及机械设备、工人装备的配置也起到相当重要的作用。

(2)施工过程管理、控制的细分与强化。过程管控应充分发挥人的主观能动性,细化到每一道工序的每一个环节,做到实践与理论的高度统一,使施工现场的作业流程精细化、常态化与标准化。同时,应当结合实践经验进行反思,不断总结创新、学习积累、摸索前进,才能获得切实可行的溶洞处理经验并总结具体方案,为后续施工提供準确而有力的实践案例与理论支持。

(3)安全第一,质量至上。施工过程必须严格按照相关标准、技术规范的要求来执行,实时监控隧道状况,严格把控隧道存在的各个溶洞及溶洞的状态,对溶洞存在沉降、不均匀变形等情况做到心中有数,预防并控制溶洞中可能出现的异常涌水、突水等情况的发生以及塌方等连锁反应。

(4)确保施工方案的可执行性。施工过程中应将一切可能影响施工进程的因素考虑周全,如人员、设备及设施,环境及天气、时间及条件等,只有结合施工现场实际情况,充分考虑各项因素,做到施工过程中人员、机械设备、相关资源等的合理安排及运用,兼顾工作人员在操作过程与活动范围中的安全性,考虑工作人员在的施工难易度是否在其可承受范围,以做好相应的安排及调动。

只有将各种因素充分考虑并制定最优施工方案,才能最大程度降低施工难度,保证工程良性运转。

(5)经济优势。在保证施工安全性、效率及质量的情况下,优化施工方案,以达到最佳施工方案,同时也最大程度地减少了不必要开支,强调了性价比。

2 岩溶地区的超前探查与施工问题

隧道的设计与施工需要地质依据作为基础,而这样的基础需要通过地质勘察来取得,有了这个基础,才能比选、确定施工现场的施工方案。岩溶地区存在表层岩层破碎、地形起伏变化明显、裸露岩石分布无规律性无连续性等特点。

由于岩溶区域的地质形态及特点,隧道挖掘施工易造成地层受力改变从而原有结构层面,导致地层沉降及变形,因此会导致施工过程遭遇以下问题:(1)地表塌陷。(2)涌沙、涌泥。(3)涌突不明气体。(4)隧道冒顶、塌方。(5)溶腔填充物垮塌。(6)钻探设备卡钻、埋钻、塌孔。

3 一般情况下溶洞的技术处理措施

(1)地质信息超前预报。地质信息的超前预报可采用的方式主要采用由“物探、探洞、钻探、描述”等方式相结合的综合地质勘探手段,为隧道施工方案的比选提供水文基础资料及地质基础资料。

(2)隧道挖掘及预先支撑防护。根据地质信息超前预报及隧道围岩情况,当隧道挖掘至接近填充富水型溶洞以及断层破碎带的岩溶地带时,应严格控制隧道掌子面、二衬与仰拱之间的安全距离,才能确保施工的安全性及质量。

根据地质信息超前预报,将溶洞地段爆破后进行挖掘时应提前增设超前小导管,如果前方施工路段围岩破碎程度高且富水量大,则应编制引流排水方案,增设相应排水设施,如提前采用环向帷幕注浆防水,或使用超前管棚进行地段加固。根据实际情况控制单次挖掘距离,保证隧道挖掘及预先支撑防护符合预期要求。

4 对溶洞的处理及施工重点

(1)必须建立好岩溶地区溶洞突泥突水的应急预案,并且,在施工现场必须准备应急物资,包括药物、应急食物、饮用水等。(2)如溶洞发生突泥突水,应第一时间疏散现场所有施工人员并切断全部供电,等待危险情况确定解决之后再强求现场施工设备。(3)当图纸标明施工线路会接触溶洞时,应优先探明溶洞的具体位置和范围,检查溶洞中的压力情况以及是否存在填充物或积水等,施工中,应在隧道掌子面钻探超前探孔,探空深度应大于五倍隧道挖掘循环深度。(4)溶洞回填施工中,应及时对隧道初期的支撑及防护进行收敛测量及沉降测量,以确保安全情况,如出现异常,应立即停止回填施工并重新确认溶洞情况,必要时应立即组织人员撤离。(5)溶洞回填施工必须等待隧道初期支撑防护完工后再进行,避免隧道发生偏压及变形。(6)岩溶隧道的挖掘必须遵守施工图纸及标准,按照既定的方法严格执行,过程中应及时补充临时支撑结构,避免隧道发生偏压及变形。(7)隧道施工中应加强地质信息超前预报,并根据传回信息确定应该按照原定计划继续施工还是执行修改方案,从而正确指挥施工现场。(8)隧道管棚施工时,应严格控制导向管倾斜角度,避免隧道支撑钢架因倾斜角度过小而侵入限界,或丧失管棚支撑防护之作用。因此,施工时应制定角度尺并在角度尺的相对水平方向设置一把水平尺,从而控制施工倾斜角度。

5 结语

岩溶地区的高速公路隧道施工遭遇溶洞和溶槽的几率高,容易影响施工进度且考验工程团队水平,在处理溶洞的研究方法上,应制定安全稳妥且可执行性强的施工方案。

参考文献:

[1]赵东升.高速公路岩溶地区长大隧道溶洞处理技术[J].价值工程, 2015,34(09):155-162.

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