探析隧道软弱围岩施工技术论文_张茂松,蔺鑫磊

探析隧道软弱围岩施工技术论文_张茂松,蔺鑫磊

中交一公局第二工程有限公司 江苏苏州 215000

摘要:软岩主要是指强度低、结构面发育、孔隙度大和含水量较高的泥质胶结岩石,其岩石在浸水后,明显的会降低其强度,甚至是完全丧失。如是含有蒙脱石等的矿物,其吸水膨胀性就更强。软弱围岩在隧道工程的施工中较为常见,在实际施工中,我们必须严格控制其质量。本文主要分析隧道软弱围岩的施工特点,对其施工技术进行简要探讨。

关键词:隧道工程;软弱围岩;施工技术

前言:在隧道软弱围岩的施工中,其技术要求较高,施工技术好坏会直接影响到工程施工整体质量,和施工成本控制工作的开展。在进行实际的隧道围岩施工中,我们必须充分了解其现场地质的情况,采用灵活的施工方法,加强工程施工各阶段的技术指导工作,对其工程施工质量进行严格的控制,进而保证工程项目有序的开展。

1 软弱围岩隧道地质特点分析

隧道软弱围岩洞口施工时,容易出现牵连性的滑动,难以接近仰坡,使得进洞困难。由于软岩地区承载力不够,若是进行隧洞内的施工,支护结构就容易出现下沉收敛,存在着一定危险性。除此之外,因为软弱围岩扰动后自稳定性差,我们必须采取分阶段施工方法,但因为其工序十分复杂,形成的封闭环时间长,将影响整个工程施工进度。软弱围岩一般都处在地质条件较为复杂、多变的地带,若是一次性的对其地质情况掌握是较为困难的,造成工程施工设计参数、施工方法在其勘察中产生变化,增加了工程施工的难度。在施工中遇到的软弱围岩,工程施工危险系数增加也将给企业施工作业人员、管理人员带来较大压力,因此,我们必须严格控制工程施工全过程。

2隧道围岩施工控制的原理分析

2.1 对隧道围岩应力的降低。对围岩稳定性的提升。合理的选择支护是隧道围岩控制的主要方法,在实际的施工中,挖掘所引起的支撑压力不仅大于原岩应力几倍,其影响范围也较大。在隧道施工挖掘之后,其围岩的应力、变形就会成倍,甚至是十倍的增长。所以,对于隧道围岩的控制主要是对隧道挖掘引起的周边岩体应力进行重新的分布,选择出正确的隧道布置以及保护的方法,促使隧道内的应力在一定范围内,避免挖掘引起支撑压力,实现了围岩的压力控制。

2.2 隧道围岩压力的分析

在进行隧道工程的采掘过程中,将会对其隧道围岩应力进行集中或者是重新分布,在一定程度上降低隧道周边岩体稳定性,使得隧道空间出现移动。为了避免围岩变形、破坏,我们需要对其围岩进行支护,其主要是因为围岩变形受到了阻碍,在支护结构物上的挤压力,岩石的重力都是围岩压力。根据其围岩压力的形成原因分析,我们主要把其分为下面几种类型。

第一,松动的围岩压力:在隧道正式开挖时,将在一定程度上产生松动的岩体,重力形式作用在支架结构物上的压力,其表现成松动的围岩压力荷载的形式。在不能对围岩变形趋势进行有效控制的时候,围岩出现松动就会产生围岩压力,顶压的情况更加严重。

第二,变形围岩压力:支护围岩变形的控制主要是围岩位移挤压支架所产生的压力的控制,其压力实际上是变形围岩压力,简称变形压力。在围岩、支护力学体系中,只要围岩、支架产生了作用,那么围岩就会施加变形压力给支架。而围岩弹性变形阶段在支架上所产生的压力,实际上就是弹性变形压力,弹性变形产生速度较快,变形量较小,对围岩和支护作用的意义较小。第三,膨胀围岩压力:膨胀压力一般是指围岩的膨胀以及崩解体积增加,在支护上产生的压力。膨胀压力与变形压力区别在于是由于吸水膨胀所产生的。从实际观察得知,膨胀压力、变形压力都是压力范畴,但是这两者压力还存在着较大区别,膨胀压力与水产生的物理化学反应,变形压力则是围岩应力结构效应。

第四,冲击与撞击围岩应力:冲击围岩压力概括为围岩在积累了大量弹性变形后,所释放的压力。撞击围岩压力则是覆盖岩层剧烈运动的时候,对隧道支护所产生的压力。

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3 软岩大变形的隧道支护施工

3.1 刚性支护

刚性支护的关键在于加大支护结构的强度和刚度,实现对其巨大围岩压力的抵抗,支护材料一般都是钢材和木材。经过不少的地下工程支护分析得知,支护措施在经济和技术方面都需要完善,现在使用已经很少了。

3.2 可缩支护

可缩支护实际上就是在开挖的过程中,引起了围岩的扩容,允许围岩出现适当变形,进而减少在结构上产生的支护压力,减少了超挖量,降低了支护的强度。按照Eurenius等(1981)的研究得知,如果说粘土的膨胀是百分之五,那么其支护压力就应该降低百分之五十。适当的进行超挖,在围岩的变形稳定之后,架设支护的形式。在开挖后,需要进行初期的支护,选择可缩式构件进行辅助支撑。

3.3 锚、注一体化围岩加固

支护系统是王梦恕在中国隧道修建法中指出的,围岩开挖后我们需要对其进行锚固支护,实现提升围岩的承载力。但是需要注意的是释放不能过多,特长和长大的隧道、地下工程都需要采用复合式的衬砌结构。在进行初期支护时,在稳定了受力结构之后,可以对其防水层、二次模筑混凝土进行衬砌。

3.4 超前地质预报

在实际隧道工程开挖施工之前,我们需要对地质、隧道地质情况进行超前预报,主要是提前掌握隧道工程围岩、地质情况,在进行实际施工中,时常遇到设计地质和开挖所揭示的地质条件不相符的情况,就隧道工程施工之前的地质条件进行准确的预报是工程建设迫切需要的,也是确定隧道工程施工方案的关键,更是隧道工程的施工安全前提。对于超前地质预报,物理勘探是最为常用的方法。按照超前地质的预报结果,布设监控量测断面,有利于突出监控量的侧重点,最大限度的获取量测的成果,为隧道工程的动态设计施工提供出准确的第一手资料,进而确保工程项目的安全、快速施工。

3.5 超前小导管的注浆预加固

隧道工程的围岩十分松散、软弱、变形较快,压力大,稳定性的时间又较短,在开挖之后容易出现围岩的坍塌事故,按照本工程的隧道围岩情况,应用超前小导管的注浆预加固的方法,实现对围岩的稳定。在注浆时,主要是采用水泥浆,其水灰比是1:1,所掺加的外加剂是水玻璃,掺量是水泥重量的百分之五,把围岩打入了小导管之后,注入一定的水泥浆液,并且在注浆压力的作用下,浆液被快速的渗入指破碎的松散岩体中,在松散破碎体的胶结和胶化之后,就形成了具有一定强度和抗渗阻水能力的固结体,进而提升了围岩抗渗性、稳定性以及整体性,并且让超前小导管、固结体形成了具备固定强度地壳体,进而在其壳体的保护之下,安全的进行隧道的开挖支护施工。

3.6 底部仰拱及衬砌

在进行微台阶的施工阶段,尽早的封闭成环是工程施工主要的原则之一,进行及时的落地封闭成环,可以确保初期支护的承载能力,还可以有效的避免沉降和收敛的问题出现。仰拱拱初支需要紧跟掌子面,开挖的时候不能太长,并且在开挖之后需要及时的安装拱架,喷射的混凝土需要进行封闭。仅仅有仰拱混凝土没有初支拱架的地段,仰拱要落后下台阶15-20m,给出渣车余留一定的倒车空间就可以了。隧道工程中的衬砌所运用的主要是复合式的防水衬砌,防水的衬砌结构设计应该遵循引排为主,控制排放,防排堵结合的治理原则,加强结构的自防水能力及混凝土结构的防渗抗裂能力,并以变形缝及施工缝等为接缝防水的重点,同时辅以防水层来加强防水;衬砌的背后敷设环向的软式透水管,在两侧敷设纵向的排水管。

结束语:

总而言之,就实际分析得知,软岩属于地质软岩的一部分。按照地质学岩性的划分,软岩地质强度较低,受风化的影响较大、孔隙度大、胶结程度差,具有大量的膨胀性黏土,在隧道工程的施工中软岩施工处理的难度通常较大,我们必须加强对其工程施工质量的控制,对软岩强度进行加强,进而保证整个隧道工程施工质量。

参考文献:

[1]郑联伟,罗雪峰,软弱围岩隧道施工技术[J].中国水运,2010,13(1):172-173.

[2]明永华,胡雄刚,金明亮,软弱围岩隧道施工技术探讨[J].公路交通科技,2007,13(9):159-161.

[3]周建富:《软弱围岩隧道施工技术》,西南交通大学,2005年

论文作者:张茂松,蔺鑫磊

论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期

论文发表时间:2018/5/25

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