膨脹土隧道塌方成因分析及處理措施

1、<p>　　膨脹土隧道塌方成因分析及處理措施</p><p>　　摘要：隧道對(duì)緩解國(guó)內(nèi)交通壓力有著重要的作用，隨著隧道建設(shè)規(guī)模的越來(lái)越大，隧道施工過(guò)程中安全性問(wèn)題也更加突出。為了能讓隧道工程建設(shè)能夠順利實(shí)施，對(duì)隧道施工中常見(jiàn)的問(wèn)題及時(shí)處理是非常有必要的。由于膨脹土質(zhì)的一些特性，在隧道施工過(guò)程中，會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生影響，造成工程成本的增加等，因此，正確的施工過(guò)程對(duì)圍巖穩(wěn)定、支護(hù)結(jié)構(gòu)安全、保證施工順利

2、進(jìn)行以及縮短工期和節(jié)約投資等都有著極其重要的意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：膨脹土；塌方；原因分析；處理技術(shù) </p><p>　　Abstract: tunnel to alleviate traffic pressure has an important role, domestic as tunnel construction scale is more and more bi

3、g, in the process of tunnel construction safety problems are more prominent. Can smooth implementation for tunnel project construction, timely processing of common problems in tunnel construction is very necessary. Due t

4、o some characteristics of the expansive soil, in the tunnel construction process, affect its stability and security, result in an increase in engineering</p><p>　　Key words: expansive soil; Landslides; Root

5、cause analysis; Processing technology. </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：U455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013) </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隧道屬于地下工程，由于地質(zhì)自然原因和人為因素的影響，使膨脹土隧道自身穩(wěn)定性差。地質(zhì)狀況復(fù)雜多變，施工控制

6、難度較大。而在隧道施工的整個(gè)過(guò)程中，支護(hù)質(zhì)量達(dá)不到要求，一旦發(fā)生災(zāi)害性事故，輕則延誤工期、增加投資，重則人員傷亡；同時(shí)，處置不當(dāng)會(huì)給后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)、養(yǎng)護(hù)工作造成極大的困難。 </p><p>　　一、膨脹土圍巖的特征 </p><p>　　在膨脹土地層中，隧道開(kāi)挖后不久，常常可以見(jiàn)到圍巖因開(kāi)挖而變形，或因浸水而膨脹，或因風(fēng)化而開(kāi)裂等現(xiàn)象，這說(shuō)明膨脹土圍巖性質(zhì)是極其復(fù)雜的，它與一般土質(zhì)的圍巖

7、性質(zhì)有著根本的區(qū)別，主要有以下三個(gè)特征： </p><p>　?。ㄒ唬┡蛎浲羾鷰r大多具有原始地層的超固結(jié)特征，使土體中儲(chǔ)存有較高的初始應(yīng)力，使膨脹土的隧道具有普遍開(kāi)裂、坍塌等變形現(xiàn)象，當(dāng)隧道開(kāi)挖后，引起圍巖應(yīng)力釋放、強(qiáng)度降低，產(chǎn)生卸荷膨脹，膨脹土圍巖變形具有整治較困難的特點(diǎn)。 </p><p>　?。ǘ┡蛎浲林杏懈鞣N形態(tài)的裂隙，隧道開(kāi)挖后，由于開(kāi)挖面上土體原始應(yīng)力釋放產(chǎn)生脹裂，會(huì)使土體結(jié)

8、構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度衰減。膨脹土裂縫具有非常復(fù)雜的發(fā)生發(fā)展過(guò)程,受土質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、土結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)條件和方法等許多因素的影響。一般以豎向裂縫為主，尤其在地面以下2m之內(nèi)最為常見(jiàn)，往下斜交剪切裂隙發(fā)育，并將土體切割成菱形小塊，裂隙間距小而密集；由于膨脹土體在天然原始狀態(tài)下具有高強(qiáng)度特性，同時(shí)因風(fēng)干脫水使原生隱裂隙張弛，使圍巖強(qiáng)度急劇衰減，圍巖壓力增大，因此隧道施工開(kāi)挖過(guò)程中，常有初期圍巖變形大、發(fā)張速度快等現(xiàn)象。 </p><

9、p>　?。ㄈ┡蛎浲羾鷰r因吸水而膨脹，失水而收縮，無(wú)論膨脹壓力還是縮水壓力，都會(huì)破壞圍巖的穩(wěn)定性，產(chǎn)生脹縮效應(yīng)，使其土體產(chǎn)生局部破壞，強(qiáng)度衰減或喪失，在土體喪失支撐或支撐力不夠的狀態(tài)下，造成圍巖應(yīng)力變化，然后逐漸牽引周?chē)馏w連續(xù)破壞，特別是膨脹壓力將使得圍巖壓力顯著增加。 </p><p><b>　　二、塌方原因分析 </b></p><p>　?。ㄒ唬┑刭|(zhì)因

10、素是造成塌方的重要原因。隧道圍巖受構(gòu)造影響嚴(yán)重，巖層容易風(fēng)化破碎，尤其是進(jìn)出口段施工的隱患，如果隧洞軸線(xiàn)選在了不良地質(zhì)區(qū)域，如飽和粘土、流沙、堆積層；斷裂、褶皺帶……當(dāng)隧洞穿越不穩(wěn)定地層時(shí)，很容易發(fā)生塌方，從而影響了隧道設(shè)計(jì)和施工進(jìn)度。 </p><p>　　（二）施工方法不當(dāng)也是塌方的重要原因之一，由于地質(zhì)條件發(fā)生變化，確沒(méi)有及時(shí)改變施工方法，如對(duì)穩(wěn)定性的圍巖，開(kāi)挖后沒(méi)有及時(shí)支護(hù)襯砌，地層暴露過(guò)久，山巖壓力增長(zhǎng)

11、，引起塌方。施工過(guò)程中工藝操作不符合施工技術(shù)規(guī)范，施工管理不到位，質(zhì)量意識(shí)、安全意識(shí)不強(qiáng)，常發(fā)生的施工質(zhì)量問(wèn)題有錨桿長(zhǎng)度不足，圍巖變形具有連續(xù)變形和突然變形的特征，開(kāi)挖爆破時(shí)，采用強(qiáng)爆破或裝藥過(guò)多，因強(qiáng)烈震動(dòng)引發(fā)塌方?；蛑谓Y(jié)構(gòu)不合理，支撐構(gòu)件強(qiáng)度低，在開(kāi)挖、襯砌過(guò)程中必須拆除，引起塌方。 </p><p>　?。ㄈ┑刭|(zhì)勘查資料與工程實(shí)際不符，沒(méi)有做好預(yù)防處理措施，一旦遇到軟弱、破碎帶地層，就會(huì)出現(xiàn)塌方。對(duì)不良

12、地質(zhì)地段的隧洞襯砌厚度不夠，不能滿(mǎn)足承載力要求，不能承受可能出現(xiàn)的山巖壓力，完工后結(jié)構(gòu)遭到破壞，進(jìn)而引起塌方。 </p><p>　?。ㄋ模┰O(shè)計(jì)時(shí)，大多數(shù)隧道采用“新奧法”進(jìn)行設(shè)計(jì)，而新奧法對(duì)監(jiān)控檢測(cè)、信息處理要求比較嚴(yán)格，在一些軟弱、破碎、偏壓等地層中施工時(shí)，塌方就很難避免。有些施工單位為了節(jié)省工程投資，往往忽視設(shè)計(jì)文件中的要求，過(guò)分追求較短的洞線(xiàn)，以便獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，往往將洞軸線(xiàn)選在埡口最底處，趁溝進(jìn)洞和

13、出洞，且晚進(jìn)洞、早出洞，加大了洞口處的開(kāi)挖深度和洞臉仰坡的高度，卻對(duì)地質(zhì)和施工的不利因素不予全方位的考慮，在隧洞洞口和洞身施工中都可能發(fā)生塌方。 </p><p>　　三、膨脹巖塌方處理方案 </p><p>　?。ㄒ唬┡蛎浲了教幚矸椒?</p><p>　　塌方一般是按照先加固、防擴(kuò)展、后處理的原則，要求處理塌方盡量趕早，淺埋隧道一般塌方冒頂后就基本穩(wěn)定。近年來(lái)

14、，經(jīng)常有膨脹巖隧道塌方的實(shí)例報(bào)道，而排除膨脹巖形成的塌方常常是一種艱難的任務(wù)。膨脹巖塌方主要是由于膨脹壓力，使摩擦和剪切強(qiáng)度損失，從而造成巖石材料荷載，所以要選擇合適的開(kāi)挖方式。 </p><p>　　當(dāng)在膨脹帶發(fā)生遞增性很大的塌方時(shí)，會(huì)在未預(yù)計(jì)的區(qū)間發(fā)生各種不同尺寸的單個(gè)巖塊坍落。因?yàn)椴涣私馑绞窃鯓影l(fā)展成的，所以當(dāng)塌方空洞被坍落巖土覆蓋時(shí)，總是試圖用灌漿和錨桿來(lái)穩(wěn)定這類(lèi)松散巖土，結(jié)果很難獲得成功。用前部支撐法

15、則要求坍落巖體中大塊巖石含量低并有合理的摩擦角，否則，這些方法都不會(huì)奏效。 </p><p>　　排除膨脹巖形成塌方最好的辦法可能是先噴混凝土作巖石支護(hù)以增加膨脹巖的自穩(wěn)時(shí)間，對(duì)塌體進(jìn)行大管棚施工，然后在已施工完畢大管棚上方進(jìn)行混凝土造殼，接著作混凝土襯砌，初期支護(hù)后每隔10m布置一檢測(cè)斷面，變形量測(cè)在每次開(kāi)挖結(jié)束后進(jìn)行。如果該地區(qū)的地層材料固結(jié)性很低，在旁通隧道掘進(jìn)進(jìn)入該地區(qū)前，為了減小孔隙壓力，必須在頂板上方

16、高處鉆一些長(zhǎng)的排水孔。在膨脹土圍巖隧道開(kāi)挖完成之后，圍巖變形一般在3-4周內(nèi)發(fā)生，隧道的仰拱和二襯應(yīng)及早進(jìn)行封閉。 </p><p>　?。ǘ┦┕ぷ⒁馐马?xiàng) </p><p>　　1.做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、圍巖量測(cè)及沉降觀(guān)測(cè)工作，通過(guò)地址預(yù)報(bào)進(jìn)行地質(zhì)綜合判斷，提出施工建議及選擇合適的施工方案。 </p><p>　　2．施工中，嚴(yán)格控制鉆機(jī)下沉量及左右偏移量。掌握好開(kāi)鉆

17、和鉆進(jìn)的壓力和速度，防止斷桿。 </p><p>　　3.應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)及施工規(guī)范要求施作邊、仰坡支護(hù)，加強(qiáng)邊、仰坡支護(hù)施工自檢和監(jiān)理質(zhì)量監(jiān)控，仰坡支護(hù)應(yīng)作為制定洞口綠化方案的前提條件。 </p><p>　　4．加強(qiáng)開(kāi)挖時(shí)的超前支護(hù)，在施工中嚴(yán)格控制超前導(dǎo)管本身長(zhǎng)度及兩層導(dǎo)管搭接的長(zhǎng)度，注意導(dǎo)管注漿的飽滿(mǎn)，采用注漿量與注漿壓力雙控的方法進(jìn)行控制，以保證對(duì)開(kāi)挖體的預(yù)先加固，保證開(kāi)挖的

18、安全。 </p><p><b>　　結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　綜上，塌方是隧道施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的嚴(yán)重災(zāi)害。為預(yù)防塌方，人們?cè)谑┕?shí)踐中總結(jié)了很多有效的方法和相應(yīng)的措施，但由于各種原因，塌方在隧道施工過(guò)程中還是經(jīng)常出現(xiàn)。因此，在施工組織和安全措施方面要倍加注意，對(duì)已經(jīng)塌方的隧道要處理好，以免留下隱患，影響隧道的安全運(yùn)營(yíng)。 </p><p

19、><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]賀潔.膨脹土分類(lèi)方法探討以及抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[D].大連理工大學(xué),2001. </p><p>　　[2]王可用.膨脹土偏壓隧道塌方分析及處理措施[J].山西建筑,2013. </p><p>　　[3]王彪；呂衛(wèi)兵；張志奇.隧道膨脹性圍巖的塌方預(yù)警及處理研究[J].湖北民族學(xué)