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[关键词]山体边坡 施工方案 联合喷锚 技术控制
中图分类号:P694 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)34-0019-01
1、治理区概况
工程治理区位于东港市孤山镇,该治理区域长81.7m,高31.20m,治理区面积为3913.6,实际治理面积约为4000,治理区地形坡度变化较大,最陡处坡角平均在70°-75°,局部近于直立;而最缓处坡角平均在30°左右。
该边坡岩土体经过长时间的风化崩解且受连年雨水冲刷,结构已较为松散,植被覆盖率较低,一旦遇到暴雨等诱发因素,极易引发崩塌、滑坡及泥石流等地质灾害,另外靠近边坡上下边缘均是密集的居民区,地质灾害的发生会严重威胁居民的人身和财产安全。
2、工程地质条件
根据现场踏勘结果,场区内地层分布规律极差,各岩土体厚度变化较大,地层岩土体依次为碎石质粉土和强、中风化石英岩,而其中碎石质粉土的结构较为松散,其厚度从几十厘米至几米不等,而局部为基岩区,且偶含块石成分,块石最大粒径可达50cm。该山体边坡属于土质及岩质边坡。
3、设计依据
①《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2012)
②《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)
③《锚杆(索)技术规范》(CECS22:2005)
③《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
⑤《砌体结构设计规范》(GB50003―2001)
⑥《建筑抗震结构设计规范》(GB50011―2011)
⑦《公路排水设计规范》(JTGT D33-2012)
⑧《岩土工程勘察规范》(GB50021―2001)(2009修改版)
⑨《水利水电工程喷锚支护技术规范》(SL377-2007)
4、设计原则
1、经济安全原则:选择安全可靠、经济合理、技术先进,便于施工的工艺,确保边坡不发生破坏。
2、动态设计原则:根据坡面修整情况和不同地段岩土体埋深及风化程度变化情况及时调整治理细节、优化设计。
3、表面美化原则:由于边坡为永久性边坡,而工程治理区紧临孤山风景区,因此选择治理方案时需考虑边坡美观、绿化。
5、施工方案
5.1、施工段划分
根据该治理工程边坡角度及基岩埋深和边坡危险程度划分为三个区段。
第一区段位于边坡南部沟谷两侧,该区段基岩埋深较深,是未来大气降水的主要排泄通路,通过走访调查知,该处水量排泄集中,加之上覆碎石类土厚度较大,极易在丰水期形成泥石流,从而摧毁坡下房屋,该区段可定为灾害发生的危险区。
第二区段位于边坡中部,该区段基岩埋深较浅,但坡角较第一区段大,现可见在该区段已形成小的泥石流遗迹,在丰水期也可形成地质灾害,根据碎石类土厚度、泥石流遗迹、坡度角及区段坡体上下建筑物等综合判定,该区段为地质灾害发生的较危险区域。
第三区段为治理区的最北部,该处坡角很大,局部近于直立,虽然基岩埋深浅,但岩石破碎,且坡上即为一栋公寓,而坡下为居民住所,一但发生地质灾害,坡上下的居民均难以躲避,根据多种因素综合分析判定,该区段为地质灾害发生的最危险区段。
5.2、治理方式
该治理可采用两种方式,一是采用重力式毛石挡土墙,二是采用喷锚联合方式进行治理,由于工程场地狭窄,坡面高陡,若采用重力式毛石挡土墙方式进行治理,建筑材料许多都需人力搬运,搬运人员的安全难以保障,且当今人工费用很高,从经济方面考虑,其成本费用极高,不经济;若采用喷锚联合方式进行治理,虽也有许多不便,但比采用重力式毛石挡土墙治理方式要经济许多,因此,本设计仅考虑喷锚联合方式进行治理。
5.3、施工要求
根据不同区段的工程地质条件及坡体上下建筑物情况及可能发生的地质灾害危害程度,不同区段采用不同的治理方式,现分述如下:
5.3.1、第一、第二区段采用土钉喷锚方式进行治理,由于施工前需进行坡面清理,清理厚度有少量差异,加之基岩埋深的差异,因此两个区段的土钉长度有所差异,要求土钉若完全在土层内,其长度不小于1.8m,若土钉在1.8m之内遇基岩,要求入岩深度保证大于0.5m即可,但土钉最小长度不得小于1.0m,因此第一区段土钉平均长度按1.8m考虑,而第二区段土钉长度按1.5m考虑,而第三区段采用锚杆、土钉喷射混凝土联合方式进行治理,而土钉长度可按1.0m考虑。
5.3.2、施工前应先进行坡面修整,并把修整下来的岩土体外运至允许排土的场区倾倒,上述工作完成后可进行到下一工序,即喷锚联合支护施工工序。
5.3.3、在喷锚联合支护施工时,应先施工土钉和锚杆,土钉为Φ16的螺纹钢,锚杆中的锚索为Φ15.2的钢绞线或总抗拉强度不小于Φ15.2的多根钢绞线,要求把土钉安置好后,把土钉孔内用强度为C20的混凝土进行封实,而锚杆成孔孔径不小于Φ150,当钢绞线安置好后,用强度为C20的膨胀水泥砂浆进行注浆,且保证注浆饱满,以防锚孔与钢绞线未紧密接触而造成支护结构破坏。
5.3.4、当土钉与锚杆均施工完毕后,进行预制网编制施工,预制网采用Φ6.5的盘圆,定位器亦采用Φ6.5的盘圆,并与土钉焊牢,定位器钢筋纵横间距均为2.0m,要求土钉在表面外露50mm,便于和预制网挂焊,而预制网纵横间距均为200mm;当遇突出岩石处,网间距不得大于30mm,该位置不得为施工方便,而把预制网钢筋断开,在特别凹陷处应增加土钉及定位固定,保证网面平整平顺;纵向预制网钢筋上部挂在地梁上,地梁为400×400mm,沿山坡顶部布设,地梁上皮距地表200mm,强度为C20。
5.3.5、钢筋网在岩土面喷射一层混凝土后铺设,钢筋与壁面的间隙为30mm,预制网在喷射混凝土时不得晃动,在干燥时喷射混凝土前应对岩面喷水湿润,以免浆层成壳脱落,施工时应及时自下而上施工,喷射混凝土下部应埋入坡下土体150mm。为把锚杆固定和增强锚杆区域的整体性,所有锚杆最后均与20A槽钢相联。
5.3.6、泄水孔采用Φ50PVC管,按间距(纵、横)4.0m布设在土钉围成的区域正中,要求泄水管在喷射混凝土内长出50mm,端部用渗水土工布包裹,内端布设砂卵石反滤层,反滤层厚100mm,面积为200mm×200mm,而泄水管外部长出喷射混凝外150mm,外端部用编织袋包裹,避免在喷射混凝土时把泄水管孔堵塞,喷射混凝土完成后,把编织袋去掉,若发生泄水管堵塞,应清净堵塞物。
5.3.7、喷射混凝土的材料配比催凝剂参量、气压、水量、每次喷厚、层次等由现场试验确定。喷射的水泥为不含氯盐的水泥,砂石料的最大粒径为15mm,一般水泥和砂石的重量比为1:4-1:5,砂率为50%-60%,水灰比为1:0.4-1:0.5,速凝剂的添加量应按产品的说明书添加,一般为水泥重量的3%左右。
5.3.8、施工时严格按照《水利水电工程锚喷支护施工规范》的要求进行施工。
5.4、边坡截排水设施
在边坡上部及坡面两侧设置一道截洪沟,截洪沟采用C20混凝土,亦可采用喷射混凝土浇筑、截洪沟与坡下部的排水沟相连,最终所有的集水均由排水口统一排出。
5.5、边坡绿化
考虑工程场区紧临孤山风景区,为求环境美化,可在坡上种植葛藤,间距1.0m左右,坡下种植爬山虎,间距0.8m。
5.6、坡上安全围挡
为防止人畜发生滚落摔伤,可在坡上设一道铁丝网围挡。
【关键词】隧道;施工;安全;管理
隧道工程是公路工程建设中常见的施工项目,其施工安全与管理是项目管理工作中的重中之重。由于隧道工程的复杂性和其它不确定性因素,隧道施工中的安全事故频繁而严重。基于此,文章结合作者多年的实践经验,分析了隧道工程施工过程中产生安全事故的原因,探讨了隧道施工的安全管理措施。
1 隧道施工的特点
1.1 隐蔽性大
在隧道工程的施工过程中,虽然会进行地质勘查,但是由于地质勘察点并非全线满布,所以具有较大的隐蔽性,随时有可能发生意想不到的、与地址资料不十分吻合的情况,需要进行紧急处理。
1.2 作业空间小
隧道施工需要的设备比较多,有施工设备、排水设备、通风设备、照明设备等等,这些设备占地面积比较大,加上施工人员较多,而且人员和设备要相互协调和配合,按照各自的施工顺序完成既定任务。这种情况造成隧道施工作业空间小,作业面狭窄,施工工序干扰较大。
1.3 作业秩序性强
由于隧道工程纵长,施工过程必须严格按照一定的顺序进行循环作业,是一种不可逆作业。所以作业的秩序性强,不能随意变动。例如,隧道的开挖必须按照“钻孔、装药、爆破、通风、出渣”的顺序进行,不能破坏顺序。
1.4 作业综合性强
由于隧道施工的特殊性,综合性很强,通常要在同一个工作环境条件下进行多工种的作业,如掘进、支护、通风换气、照明、出渣、排水等等。
1.5 作业环境恶劣
施工空间内,狭窄潮湿,噪声污染严重,粉尘、烟雾、有害气体多,光线暗,地质条件不稳定,用电安全问题等等,环境中的这些不良因素对给施工人员的健康、心理状况等具有负面影响。
1.6 作业危险性大
隧道施工过程中,由于地质条件不稳定、作业空间狭小等因素,随时都有发生施工事故的危险,严重威胁了施工人员的生命安全,必须引起极大的重视。
2 隧道施工的安全管理措施
2.1 加强地质选线工作
随着国内铁路建设的全面推进导致勘察设计等前期工作呈现时间紧、任务重、标准高、规模大的不利局面,设计方为了短期内完成设计任务而将勘察和设计同步进行,往往出现对方案研究不够、地质认识不清,航测、遥感、物探辅以必要的地质钻孔验证等综合勘探手段不足,造成对区域地质影响辨别不清,而在定测及初步设计阶段方案优化不到位而不能满足铁路施工相关规范要求,线路方案不能结合地形地物情况、路基工程情况以及钻探后的不良地质情况及时调整线路方案。同时,以施工措施和投资等措施来弥补线路方案的不足导致工程投资增加,但风险增大。因此应必须保证勘察设计的合理周期,严禁人为的压缩设计周期,建设单位应提前介入以充分发挥其主导作用,并积极协调各方关系,确保线路方案的合理性。
2.2 隧道安全施工具体措施
(1)所有进入隧道工地的人员,必须按规定配带安全防护用品,遵章守纪,听从指挥。隧道施工洞内设指挥调度,三管两线设专人管理,保证照明、通风、通水良好,道路平顺畅通,灯光明亮。设置好运输线路安全信号标志,确保洞内运输安全。
(2)专职安全员上岗佩带安全员袖标,凡进洞人员必须戴安全帽。
(3)把弱围岩作为重点防范对象,注重对围岩进行监测和观察,按新奥法原理组织施工,随时注意围岩的岩质和分布情况变化,节理裂隙发育程度和方向,掌子面填充物的性质、涌水量,锚杆是否挖断,喷混凝土是否产生裂隙。当围岩变形量无变缓趋势或喷混凝土产生较大的剪切状态时立即停止开挖,采取辅助加固施工。做好隧道监控测量工作,根据监测资料,判定围岩的稳定性,超前指导施工,保证安全。
(4)洞内高压线及风管通过衬砌台车时,设置绝缘活动装置和风管分节安装,防止刮断电缆和弄坏风管。
(5)如发现隧道内有险情,必须立即在危险地段设立明显标志或派人看守,并迅速报告施工领导及时采取处理措施,若情况严重时,应立即将施工人员全部撤离危险地段。
(6)凿岩机钻眼时,必须采用湿式凿岩,严禁在残眼中继续钻眼。
(7)洞内爆破时,必须统一指挥,所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的地点,安全距离大于200 m。
(8)爆破后必须经过通风排烟,且至少要在15 min 以上,才准安全检查人员进入工作面,经过检查和处理确认安全后,其他施工人员才准进入工作面。
(9)瞎炮必须由原爆破手按规定处理。爆破器材加工,在远离洞口100 m 外的加工房中进行。
(10)隧道开挖中,围岩量测是施工管理的主要环节。根据不同地质采取相应的安全技术措施。隧道掘进通过不良地质段时进行空气检测,配备救护队,选派有经验的医务人员,配齐必要的医疗器械和药品。
3 制定地质灾害处理与意外事故的应急预案
关键词:高速公路;地质灾害;隧道涌水突泥
0.引言
随着我国高速公路建设迅速发展,其施工技术也不断提高,但是在我国目前的技术经济条件下施工,不良地质条件是施工中最大的制约因素[1]。因此,加强对隧道涌水突泥的研究,对保障施工安全、加快施工进度、节约施工成本,均有十分重要的意义。
1.涌水突泥灾害的发生简况
(应介绍本隧道原设计地质情况及简单概述施工情况,如哪个端口进洞,采用什么施工方法,初支结构参数等)厦成高速公路东孚隧道,下穿厦深铁路东孚编组站,路线总长40.235km,路基宽度33.5m,施工方式利用“中继法顶进工艺”,从出口进洞,即由大里程向小里程施工,初支支护参数为S3。隧址区岩层主要为石灰岩,占隧道围岩的70%左右,岩溶发育,尤其是地表浅部溶蚀洼地、落水洞、漏斗成片出现,再加上隧址区处于向斜地质构造,容易导致地下水汇集,且汇集的地下水形成岩溶水增大了隧道施工的难度。
2013年10月8日上午9:00**隧道左洞掌子面里程施工至ZK22+707。在中导开挖过程中,ZK22+723线路左侧上台阶拱脚处发生涌水,引起线路左侧ZK22+723-ZK22+728段拱脚至拱顶范围初支变形。现场监控量测显示2小时内拱顶变形为5mm,上、中导接头处变形为7mm,且涌水量持续较大。本隧道因掌子面涌水引起初支结构变形。(注:本隧道是否从出口进洞,即由大里程向小里程施工,否则掌子面和中导里程有问题)
2013年11月12日,A2合同段天成山隧道左线掌子面施工至ZK22+663,掌子面均为砂土状全―强风化花岗岩,左侧出现涌水。下午17:15开始,掌子面涌水量明显增大,18:46初支喷砼开始出现裂缝,拱顶掉块严重,拱架出现变形,现场及时加强锁脚支护。19:26开始,拱架变形加大,为确保安全,下达指令要求人员及机械设备撤离,而后初支完全剥落并垮塌,出现涌水突泥现象,涌水量约达40m3/h。20:00通过现场观察判定,ZK22+663―ZK22+668段钢拱架已完全压垮,突泥量约50m3/h。
2 抢险处治方案
2.1制定方案
由于事故发生后,现场堆积了大量的坍塌渣体,无法开展处治的良好施工工作。因此,根据现场踏勘的实际情况,针对该隧道的地质特征及前期的涌水特征作出了全面分析,并结合以往大规模涌水突泥事故后围岩能暂时自稳的工程经验,制定了相应的处理方案。具体原则为:1、加强大管棚结合小导管的超前及径向支护措施;2、调整围岩级别、加强初支支护参数(S3变为S5b);3、初支背后及涌泥处加注双液浆,加强堵水效果;4、洞内增加临时支护棚架,缩短二衬至掌子面步距。施工过程中严格遵守“管超前、短进尺、强支护、勤量测”,必要时掌子面喷砼封闭,防止突水涌泥扩大,增强整体稳定性。
2.2监测
对初支拱架变形部位进行不间断变形监控量测,监控量测数据每2小时一次,如发生突变应立即上报。加强监控量测,及时反馈量测数据信息,实时密切监视突泥区状况,并做好相关警戒通报。
2.3加固
第一,加强超前支护:在隧道进口段设置管棚超前支护,分别在ZK22+732、ZK22+728、ZK22+723往小里程范围对左右两侧各打入3排管棚进行加固,管棚采用长度12m的φ89×5mm钢管,外插角约30°,单侧每排6根,及时进行注浆加固(管棚设置位置需进一步明确)。第二,回填注浆,稳固围岩:对ZK22+732~715段初支结构及背后围岩径向采用φ50×4mm长度5m的钢花管,按环向50cm、纵向100cm的间距梅花形布置进行注浆加固。对拱腰45°以上采用超前加固,45°以下为锁脚加固。所有钢花管均进行注浆,采用水玻璃双液注浆法,适当提高注浆压力,注浆应缓慢进行,注浆压力不宜超过1.0MPa(可考虑采用水玻璃注浆措施)。第三,加强锁脚及初支参数:为避免突泥区附近拱架继续变形,确保已施做初支结构的稳定,对ZK22+700~ZK22+670段加强锁脚,每榀拱架两侧拱脚斜向下补打两根4m长φ76×5mm钢管加强锁脚,其余部位增设4m长φ25药卷锚杆加强锁脚,每组4根,环向间距150cm,纵向间距100cm。在ZK22+700~ZK22+675采用12米长φ76×5mm钢管拱部增设伞状棚架支护,纵向间距4m,环向间距1m。
2.4封堵
首先,先对少量出水的钢管压注水泥-水玻璃双液浆堵水,出水量大的钢管先作为泄水通道,待二衬施工前再注浆封堵。其次,采用强支护穿越突泥区,在ZK22+673与ZK22+671处上半断面各设置一排20米长φ108×6mm钢花管进行管棚支护,环向间距40cm,压注水泥-水玻璃双液浆堵水。
2.5排水
对ZK22+723-ZK22+735段阶按全幅宽度反压回填至上台阶底面。回填前必须对炮眼内安装的全部引线和炸药拆除干净。待突泥区稳定后,采用透水性材料(片块石)对上台阶突泥区进行反压回填,防止突泥区再次扩大。
3 对治理方法的体会
第一,严格执行安全施工原则,加强对施工的监控。在掌子面和初期支护刚建成的区域,必须重点做好施工前期的地质勘察和水文地质分析以及超前探水等工作。施工中期要加强水量、水压、降雨量的监测工作,规范地质预报和水量、水压、降雨量的监测工作,严格执行安全施工制度以保障施工人员人身安全。完善健全安全监控和预警体系善,保证掌子面有视频监控以及报警系统,确保急逃生等系统的工作正常[2]。应配齐专职安全人员,加强安全教育培训,进行防灾逃生演练。
第二,采用大管棚超前支护,坚持支护紧跟原则。涌水突泥灾害具有突发性的特点,但在出现大规模的涌泥之后,一般会有一段暂时的稳定期,因此,应抓住时机,在涌水段开挖后,下台阶、仰拱及二衬施工应及时、抓紧跟进,必须抓住时机及时处治施工,以形成完整的大管棚超前支护结构[3]。
第三,准备充足的物质,做好灾害预防工作。在地质灾害发生后,应不惜一切代价确保既定处治方案中所需的机械、材料的正常供应及应有储备,以保障满足全天候应急抢险供给。为治理涌水突泥地质灾害做好充分的准备工作,为其创造良好的施工条件,以保证正常施工进度。
第四,以堵为主,堵排结合。为避免高速公路隧道围岩壁继续变形破坏,导致塌穴增大,必须对坍塌周边的围岩进行加固处理。为避免因多种情况再次发生坍方,必须封堵涌出口。为降低水压,减轻支护结构所承受的水压力,必须制定有效的排水措施[4]。对于充填物坍落的地段,应采取清淤释能降压的方案,使用大型挖掘机将堆积物运出。高度重视隧道释能降压技术在高速公路隧道施工中的运用。
第五,优化施工方案,提高安全管理水平。在启动抢险机制的同时,针对不同级别的涌水突泥地质灾害,必须依据现场施工不同的特点和环境,制定相应的科学、合理、安全、快速的治理方案。工程项目部应加强并落实领导带班,安排专人观测现场动态,拟定完善的应急处治预案,加强项目管理人员应对突发事件的培训,提高应对突发事件的安全管理水平。确保遇险时能立即按预案撤人并能及时、有效地组织应急抢险。
4.结语
涌水突泥是高速公路隧道施工过程中影响巨大的工程地质灾害,导致涌水突泥地质灾害的原因诸多,如果施工中处治措施不当,不但危及隧道施工安全,加剧隧道施工难度,影响隧道施工进度,还可能会在隧道建成后严重地影响地表环境,造成不必要的经济损失。因此,必须加强监测与预防,设置合理的施工条件,对涌水突泥地质灾害综合治理,但具体的治理方案要在具体的工作当中依据施工现场制定。
参考文献:
[1]康勇,杨春和,张朋,浅埋岩溶隧道灾变机制及其防治[J],岩石力学与工程学报,2010,29(1):149-154
[2]杨冬梅,张朋,云雾山隧道浅埋岩溶段突泥塌方灾害快速治理方法研究[J],西部探矿工程,2008,10:192-193
关键词;山区公路;地质条件;工程地质问题;成因;勘察方法;防治
1 前言
我国陆地总面积中大部分是山地面积,山区道路沿线的地形地貌、地质条件和水文条件较复杂,不确定性较大。路基填挖交替频繁,深挖、高填路段多,从而使路基的物理力学性能有很大的差异,造成路基不均匀沉降,发生失稳现象。这就需要对工程地质条件做深入的研究,找到针对性较强的勘察方法和手段,为山区高速公路设计和施工提供完整、准确的工程地质资料。下文对各种特殊地段的勘察要点进行了分析和总结,结合沿线的自然地理和地质条件,遵循面点结合、由浅入深的原则,综合运用遥感、工程地质调查测绘、物探、钻探、原位测试、工程地质和水文地质试验等方法和手段进行综合勘察,为设计、施工提供完整、准确的地质资料和建议。
2 山区公路地质灾害成因分析
2.1地质条件
像桂西南区域,多为山区,有多条断裂带穿过;断裂带交叉分布。从地层来看,以沉积岩为主;其次是超变质的花岗岩、片麻花岗岩、片岩等,广泛且相互交叉的断裂地层和较厚的土层是裂缝、滑坡、崩塌、沉降的前提条件,而耕作区多为冲积区,地下水早管流或层流,流速缓慢,易诱发地而陷塌、沉降。
2.2地形特征
山区地势起伏大、河谷深、V形河谷分布广,局部地区相对高差达1000多米,坡度在25度以上,区域植被茂盛,地下水蕴含量大。特有的地质环境和山区独特的自然地理条件,孕育了以碎落、崩塌、坍塌、泥石流为主的地质灾害,其分布范围广,活动频繁,及盐溃土和砂土液化现象,极易发生地质灾害。
2.3人为因素
(1)植被破坏以森林为主的植被对土保持有重要作用。采伐森林、烧山造林、整片深翻等不当方法不仅造成水土流失,破坏山体稳定,同时也是引发地质灾害的外力因素。
(2)工程建设中山区公路建设基本采用半挖半填,地势陡峭、地形繁杂则多为大填大挖,大开挖使山体失去下部支撑体,尤其是上边坡山体土层肥厚时,极易滑坡;在该地质条件下修建隧道时,在地下水作用下隧道极易塌方、冒顶。地而排水设置不当,公路上边坡的区域汇水自由漫流后通过涵洞排水,一旦下边坡地质条件差,地形较陡极易发生滑坡;弃土不当,在堆积体或原滑动体上弃土或当山体坡度大于50度时,弃土下边坡极易被冲蚀而发生灾害;施工中采用强爆破,扰动山体岩层,致使斜坡岩土受振而松动,地下水源受震也会发生变化而诱发崩塌和滑坡;在水利资源丰富区域,多被开发为蓄水发电,山区公路又是多为沿溪线,水位的提高增大了对山体岩体的浸润和软化,同时加大了岩土体的静水和动水压力,水库的蓄、泄水导致水位急剧上涨,降加大了坡体的动水压力,都可能导致崩塌、滑坡发生。
3 山区公路地质灾害的勘察治理对策
3.1加强地质灾害的勘察工作
(1)公路可行性研究、初步设计、施工图设计阶段应加强地质灾害的勘察工作。山区公路地形、地貌复杂、地质多变、地势起伏大,针对线路地质特征,尤其是不良地质路段,应编制防治地质灾害的总体规划和实施计划。
(2)在勘察过程中要正确界定不良地质和地质构造,如滑坡体与坡积物的区别,基岩滑坡与倾向坡脚的断层区别。由于公路是线性结构物,与其他建筑物点块状不同,它要经过不同地质条件的山坡,随着公路等级的提高,高边坡、高填力一、高挡墙等越来越多,这样对地质环境造成不良影响就越大。山区公路的选线应广泛考虑所有可能碰到的问题和可供比选的区域,对经济性的分析应结合灾害防治和投入运营的安全性进行综合分析。工程选线阶段的地质工作必须达到足够深度,尤其山坡体表而草木茂盛,地质情况多隐蔽地下,不投入应有的工作量和进行较为细致的研究是难以查清的,对重要问题一旦有所疏漏,常会造成严重后果。目前某些公路地质勘测报告仅作一般勘察,缺乏必要的深度和广度,因此在公路建设与养护过程中总会或多或少发生地质灾害问题;对某些安全程度较轻的路段,缺乏必要的防治措施。如现在的农村公路工程中一般末进行地质勘察,在设计中也末考虑地质灾害的影响,事实上山区公路里程数量大,地形、地质条件复杂的就是农村公路工程,对山区高速公路穿越不良地段设计中史应引起足够重视,避免重新进行重大变史设计,产生较大经济损失的情况发生。
3.2完善工程设计
(1)查明灾害险情是防治的首要条件。地质灾害防治是控制地质作用和改造地质体系的特殊工程,实施的前提条件是地质灾害险情的存在和工程措施选择、工程总体布置、结构设计、施工要求等均以地质灾害险情的发展情况为依据。在公路工程设计、建设和使用过程中,根据大部分地质剖面对致害地质作用的性质、原因、变形机制、边界、规模、活动状态、稳定状况及危险程度、以及所处的地质环境条件,如地下水及气候状况,地震情况等对预测的危害进行正确评价。
(2)工程防治方案必须经多方案比选,防治工程的目标包括形象目标和安全目标,明确目标是地质灾害工程设计的首要问题。路线经过不良地质区域,通常有不同路线方案,而每一处地质防治,欲达到稳定变形地质体和控制住致灾地质的目的,常有多种方案可供选用,方案比选的依据是地质治理的有效性、技术的可行性和经济合理性。二者要相互结合、综合考虑重人地质防治工程须进行专一门的可行性论证,必要时可进行工艺试验,因施工过程中必然影响原地质部分,如对基岩的喷锚、抗滑桩、挖排水沟等,不能因施工的扰动而对变形地质体造成新的破坏,当不可避免时要正确评估施工的扰动对变形地质体的影响程度,对原设计进行适当的补充。
3.3完善施工方案
只要在各项工程建设设计和施工中加强地质环境保护,减少不必要的破坏,就可防止一些不良地质现象发生。
(1)普及地质灾害知识。凡参与工程建设的业主、监理、施工及运营养护各方都要加强对地质灾害知识的教育,了解地质灾害勘察技术标准、地质灾害防治工程技术标准、地质灾害灾情统计标准、地质灾害防治效益评估标准、建设项目地质灾害勘察、评价等技术标准,同时学习和掌握一些地质知识。
(2)建立监测体系。设计、施工、养护各个阶段要做好衔接工作,尤其是不良地质区域内的公路建设工程,要根据地质灾害调查结果,确定监测 ,预报重点。一般公路地质灾害都发生在汛期,鉴于地质条件本身的发展变化以及降雨、人类活动等影响,每年都会出现新的灾害和隐患,因此在每年汛期前应对地质灾害严重地区进行调查,汛期加强监测,汛后复核,及时掌握灾害体的变化情况,提高预报的准确性和实效性,以避免因地质灾害造成人员伤亡,尽可能减少经济损失。
4 结束语
随着山区公路的高速发展,由于山区特殊的地形地貌,存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题。各阶段的地质勘察工作必须认真对待,前期的工程地质勘察更要做细,加强岩土工程技术人才培养,适应山区公路建设新的发展需要。岩土工程地质灾害防治工程是一项长期的工作,任重而道远。随着新技术、新方法、新材料在地质灾害防治工程中应用,地质灾害防治措施和施工技术必将迈向新的台阶。
参考文献:
[1]GB50021-20001.岩土工程勘察规范[s].2001.
[2]JTG B01-2003.公路工程技术标准.人民交通出版社.2004 .
[3]包惠明.MATLAB在公路岩土工程勘察中的应用[J].公路交通科技,2005(19).
[4]周平.从边坡破坏特点谈高速公路勘察应注意的几个问题[J].岩土学,2003(9).
关键词:深埋隧道;灾害地质;岩爆;塌方;涌水
一、隧道地质灾害形成的因素
隧道地质灾害预防工作需要做好地质的勘测,确定防治的目标,优化防治方案,选择防治施工的方法,加强施工管理和监督,只有这样,才能控制好隧道地质灾害形成的因素,使隧道施工中的常见地质灾害问题减少发生的频率。
随着我国交通行业的飞速发展,隧道施工项目越来越多,施工技术得到了很大的进步。受长度和深度等多方面的影响,使隧道施工的地质环境越来越复杂,施工遇到地质灾害问题更多,还有很多不可预料的灾害,只有进一步提高施工技术,加强预测与防治措施,才能真正保证隧道的安全施工和顺利完成。
二、深埋隧道工程主要灾害地质问题
(一)岩爆
岩爆是高地应力区的地下工程在开挖过程中或开挖完毕后,围岩因开挖卸荷发生脆性破坏而导致储存于岩体中的弹性应变能突然释放且产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。其直接威胁人员、设备安全,影响工程进度,已成为地下工程世界性难题之一。近几十年来,国内外在岩爆预测方面作了大量的研究工作,提出了一系列的理论和方法,如失稳理论、强度理论、能量理论、断裂损伤理论和突变理论等;并采用了数值分析方法、模糊数学综合评判方法、分形几何法和人工神经网络法等。岩爆预测的目的是为岩爆防治提供可能发生的位置、烈度等信息。然而,由于岩爆预测问题的复杂性,到目前为止还没有哪一种理论或方法能准确地预测岩爆,满足工程建设的需求。
(二)软弱围岩塌方
1、地壳在构造运动的作用下,薄层岩体形成小褶曲,错动发育地段,隧道施工从此处通过,常发生塌方。
2、隧道穿过断层及其破碎带,一经开挖,潜在应力释放,承压快,围岩失稳而塌方。
3、通过各种堆积体时,由于结构松散,颗粒间无胶结或胶结差,开挖后引起塌方。
4、隧道穿过浅埋或隧道进出口附近,围岩自稳能力差或受偏压影响,开挖中引起坍塌。
5、岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体,在地下水的作用下,软弱面的强度大大降低,因而发生塌方。
6、地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用,加剧岩体的失稳和塌方。
7、围岩比较差、断层或节理面呈楔型状态,构成不利组合,在内应力或地下水的作用下,产生突然塌方,这种塌方是最不易观察和发现的,也是比较危险的。
(三)涌水
涌水处理深埋长隧洞的涌水具有涌水量大、水头压力高、补给丰富的特点。隧道岩体的突水、涌水是影响施工进度和安全的一个重要因素,适时处理涌水对TBM施工是非常重要的。目前国内外对岩体裂隙涌水预测预报的研究有一定发展,但准确性有待进一步提高。
(四)其它地质灾害
对于深埋隧道,除了高地应力引起岩爆,软弱围岩塌方以及岩溶引起的涌水地质灾害外,在施工中还可能存在着由于隧道开挖卸荷引起的围岩局部或者拱形的变形破坏(衬砌开裂、塌方以及冒顶等),由于隧道内长期涌水或大量抽取地下水、隧道顶板冒落或者塌方引起的地面沉陷和塌陷,以及由于有害气体的存在引发的瓦斯爆炸等不良地质问题。
三、深埋隧道工程主要灾害地质问题的防治
(一)岩爆的防治措施
1、改善围岩体物理力学性质
在爆破后立即向掌子面及附近洞壁喷洒高压水或利用炮眼及锚杆孔向岩体深部注水,这是目前最常用且有效的措施。
2、应力解除
采用超前钻孔和纵向切槽等方法提前释放部分应力,减小岩爆发生的能量。
3、及时施作锚喷支护
工程实践表明,该方法在防治岩爆方面有一定成效。
4、采取“短进尺、弱爆破”,并严格控制炮眼利用率,可以降低岩爆的发生频率。
(二)塌方的防治措施
很多松散和破碎的围岩都会发生深埋隧道的塌方,一般情况下,要对围岩整体进行稳定性和强度的处理。施工中常见的处理方法有:超前长管棚和超前锚杆等措施,这些措施都可以使围岩进行稳定与强度的加固处理,使隧道塌方机率降低。而断面大隧道在开挖中,一定要对软弱围岩的部分采取逐步开挖的施工方法,这样既可以使围岩大大缩短暴露的时间,在开挖后,也可以立刻进行支护处理,使隧道围岩稳定性大大增加。
(三)突水与涌水的防治措施
深埋隧道施工出现的突水与涌水等地质灾害可以通过排、堵的措施,或者排堵结合使用的措施进行相应的处理。在对突水与涌水治理的同时,也要对施工工程附近暗河及溶洞的突水部位做好监测与预控。通过监测与预控实现对施工阶段地质的预报。监测与预控工作既要准确的分析出溶洞与暗河和隧道的交汇位置,在隧道施工出现突水与涌水后,对非岩溶深埋的隧道要进行排水导坑及钻孔疏干的治理措施。岩溶隧道和浅埋隧道的治理要以堵为主,在最大程度上阻止地下水位下降,防止地面出现塌陷及井泉干涸等现象,这些问题会直接破坏周围的生态环境。
施工中还可以使用先隔水层然后再进行含水层的开挖,可以有效防止发生突水的地质灾害,有时也可以使用超前引排和超前预注浆等施工方式,都可以有效减少突水的地质灾害程度。
(四)有害气体
通风是隧道施工中不可缺少的一部分,在隧道施工过程中会产生各种有害气体如CO,瓦斯等,所以必须源源不断地将外界空气输送到隧道内部的各个工作面,保证人员正常呼吸,稀释并排除有害气体和灰尘,保证隧道中的空气质量。而在高海拔、高寒区冻土隧道施工中,为了开挖的安全,保护冻土,又能在冬季进行混凝土工程作业,通风系统的功能除排烟降尘外,还必须具有控制施工环境的功能(即保证施工温度在-5~5℃之间)。目前,在国内外,隧道施工通风的自动控制水平还不够高,人们还要投入大量的人力物力去解决隧道施工通风问题。通风要保证两方面的施工要求:一是施工中有害物浓度的控制,二是温度符合施工要求。施工工作面的温度受初始条件、围岩温度、通风量、风流温度等影响,而人为可以改变的就是通风量和风流温度;在实际情况不变的条件下,施工工作面的有害物浓度的变化只受通风量的影响。
利用钻爆进行施工时,凿岩、爆破、装运石渣、喷射混凝土(特别是干喷)等作业及运输机械的开动,会产生大量的粉尘和有害气体,如CO和NO2等,煤系地层中的隧道,还存在瓦斯,致使洞内空气质量严重恶化。浑浊的空气不仅损伤施工人员的身体健康,降低工作效率,影响洞内照明,而且会因洞内缺氧,使内燃设备效率降低,废气排放量增多,使空气质量进一步恶化。因此,除长度不足300m的短隧道可以依靠自然通风外,所有隧道施工都必须进行人工通风。
结语
综上,深埋隧道施工中做好常见地质灾害的防治措施,可以采取地质勘察、确定防治目标及进行优化施工方案的选择等方法,加强隧道施工的地质监测和预防,对隧道施工常见的地质灾害问题如塌方、突水和岩爆等进行及时的预防和控制,通过科学的判断,有针对性的采取适当的措施做好防治处理措施。
参考文献
[1]张建华,王亚东. 固原市东岳山地质灾害问题及治理措施[J]. 宁夏工程技术. 2012(02)