隧道根據(jù)其修建位置可分為:山嶺隧道、城市隧道和水下隧道三大類型,建設(shè)過程主要為隧道規(guī)劃、勘測、設(shè)計、貫通控制測量和施工等工作。由于在隧道工程中,地質(zhì)條件大部分比較復(fù)雜,施工環(huán)境和情況都比較特殊,尤其是在一些地帶,洞口巖石較為零散破碎,施工難度較大。怎樣保證施工的安全和隧道進度的按時完成,這就要求施工時候必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶厥獾刭|(zhì)條件,因地制宜的采用合理又經(jīng)濟的施工工藝。
自英國于1826年起在蒸汽機車牽引的鐵路上開始修建長770米的泰勒山單線隧道和長 2474米的維多利亞雙線隧道以來,英、美、法等國相繼修建了大量鐵路隧道。最長的為瑞士的圣哥達鐵路隧道,長14998米。中國于1887~1889年在臺灣省臺北至基隆窄軌鐵路上修建的獅球嶺隧道,是中國的第一座鐵路隧道,長261米。此后,又在京漢、中東、正太等鐵路修建了一些隧道。中國最高的鐵路隧道是青藏鐵路關(guān)角鐵路隧道,長4010米,海拔3690米。中國鐵路隧道約有半數(shù)以上分布在川、陜、云、貴4省。成昆、襄渝兩條鐵路干線隧道總延長分別為342及282公里,占線路總長的比率分別為31.6%和34.3%。
在隧道勘測和開挖過程中,須了解圍巖的類別。圍巖是隧道開挖后對隧道穩(wěn)定性有影響的周邊巖體。圍巖分類是依次表明周圍巖石的綜合強度。圍巖的類別的確定,為隧道工程設(shè)計合理和施工順利提供了依據(jù)。隨著對安全的重視和科技水平的提高,如今隧道安全事故已經(jīng)大幅度減少,但是由于隧道工程本身的難度高,又極為復(fù)雜,加之其他各種原因,隧道施工的事故發(fā)生頻率和嚴(yán)重程度,仍然高于其他施工工程。隧道工程中的不良地質(zhì)狀況主要為以下幾種:淺埋,濕陷性黃土,紅黏土,膨脹土,粉砂軟弱下臥層等。為確保施工安全,必須做到采取綜合的治理措施,將單純的經(jīng)驗管理方法逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代科學(xué)管理方法,才能真正地把隧道施工安全落實到位。主要對策和途徑有以下及方面:
一、 樹立安全理念,加強監(jiān)控量測
在整個施工過程中,要堅決徹底的貫徹“安全第一”的理念,將這一理念根深蒂固地植入每一位施工人員的心里,不論進度或是效益,只要是與安全施工相悖,全部都要服從安全第一的理念,時時、刻刻、人人都要把安全放在施工工作的重中之重來對待,對違章或有安全風(fēng)險的操作,任何人都有權(quán)利進行制止和檢舉。只要足夠堅定和強大的精神指導(dǎo),才能保證施工工程過程中的每一環(huán)節(jié)都安全。對不良地址段的施工,更要用百分之二百的注意力,比其他施工段投入更多更頻繁的監(jiān)控和量測工作,對施工中的圍巖與支護穩(wěn)定的程度時時掌控,不能疏于現(xiàn)場量測,充分發(fā)揮監(jiān)控和量測的指導(dǎo)施工作用。
二、分析不同類型的地質(zhì)問題,采取合適的施工方法
。ㄒ唬、支護和預(yù)加固
由于圍巖自承能力的極限與支護結(jié)構(gòu)的承受能力直接決定了隧道的預(yù)知護力,因此對于圍巖結(jié)構(gòu)自承能力不足的地段,可以通過增加預(yù)支護設(shè)施來加強其的支護抗力。如果圍巖的結(jié)構(gòu)較為完整,那么只需要提供較小的支護抗力即可,加之圍巖本身的穩(wěn)定性,就能夠維持穩(wěn)定;如果圍巖的結(jié)構(gòu)較為破碎,就需要增加預(yù)支護或者剛性支護,來保證圍巖整體的穩(wěn)定。
。ǘ、洞身開挖
在不良地質(zhì)段的施工中,可以選擇采用特殊開挖的方法,或者是選擇先防護后開挖的方式,有兩種比較適合不良地質(zhì)段的開挖方式,臺階法與分部開挖法。
1、臺階法
指的是將設(shè)計斷面分解為兩個部分開進行開挖工作,先對上半部分進行開挖,當(dāng)作支護,然后再對下半部分進行開挖。在地址狀況相對來說較為良好的地段,這種方法非常適用。根據(jù)臺階長度不同,還分為微臺階法、短臺階法、長臺階法。越短的臺階對于施工的干擾也就越大,也就越有利于隧道的穩(wěn)定。臺階開挖法的特點如下:工作面積相對較大,有利于施行機械化施工,施工速度也較快,并且由于是在上半部分有了支護的情況下進行的下半部分開挖,所以安全系數(shù)比較高。但是不利因素還是存在的,由于對圍巖的擾動增加了,所以下半部分開挖時對上半部分的穩(wěn)定性還是有一定的影響的。
2、分部開挖法
指的是將隧道斷為不同的段落進行開挖。一般會將一部分超前開挖,也被稱之為超前導(dǎo)坑法。使用超前導(dǎo)坑開挖,能夠比較直接地了解到前方圍巖的實際情況,這種方法比較適用于大斷面隧道和軟弱破碎段。因為縮小了各個坑道間的跨度,對圍巖的穩(wěn)定是非常有利的。缺點就是工作面比較多,每個工序之間會互相干擾,增加整體施工過程的難度,拖長施工的進度。
(三)、錨噴技術(shù)
錨噴支護能夠提高邊坡巖土的抗變形剛度和結(jié)構(gòu)強度, 增強邊坡的整體穩(wěn)定性和承載能力。是靠錨桿、鋼筋網(wǎng)、以及混凝上層的共同工作來對巖土的抗變形剛度和結(jié)構(gòu)強度進行提高,增強邊坡整體的穩(wěn)定性,減小巖體的側(cè)向變形。主要適用于強度較低、巖性較差、易于風(fēng)化的巖石邊坡,或者似乎雖然堅硬巖層,但是風(fēng)化較為嚴(yán)重、易受自然營力影響、節(jié)理發(fā)育、導(dǎo)致大面積的巖土碎落,以及局部存在小型崩塌、落石現(xiàn)象的巖質(zhì)邊坡地段。又或者是因爆破施工,造成破壞范圍已經(jīng)深入巖坡的內(nèi)部,路塹邊坡的巖石較為破碎松散、容易發(fā)生落石或崩塌的巖質(zhì)邊坡的防護工作。
總體來說,除了大面積的淋水地段或者是流沙地段以外,均可以采用錨噴支護技術(shù)施工。在錨噴技術(shù)中需要注意的是,如果錨桿支護完成了之后,仍不能夠提供足夠大的支護能力的話,一定要及時地設(shè)置增加鋼架支護來加強支護。
。ㄋ模⒓訌婐B(yǎng)護混凝土,保護涂料涂裝
國內(nèi)外許多的相關(guān)實驗研究證明,混凝土的養(yǎng)護,對混凝土的耐久性和質(zhì)量有著十分重要的作用。如果在常溫下的養(yǎng)護不夠充足的話,對混凝土的耐久性和質(zhì)量的影響是非常是巨大的,及時的充分的養(yǎng)護,是混凝土保持底孔隙率、高強度以及高抗氯離子擴散的關(guān)鍵所在,是必不可少的措施。
還有一種非常經(jīng)濟實用的對抗腐蝕的技術(shù),就是對鋼筋混凝土進行涂料涂裝保護。這一技術(shù)能夠有效地阻止和緩減環(huán)境里的不良離子的入侵,還能起到裝飾的效果。涂料涂裝保護技術(shù)是建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的關(guān)鍵技術(shù)。
三、TBM設(shè)備的運用
TBM(Tunnel Boring Machine),即隧道掘進機,是利用回轉(zhuǎn)刀具開挖,同時破碎洞內(nèi)圍巖及掘進,形成整個隧道斷面的一種新型、先進的隧道施工機械;相對于目前常用的方法,TBM集鉆、掘進、支護于一體,使用電子、信息、遙測、遙控等高新技術(shù)對全部作業(yè)進行制導(dǎo)和監(jiān)控,使掘進過程始終處于最佳狀態(tài)。
在國際上,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于水利水電、礦山開采、交通、市政、國防等工程中。TBM能夠做到高效、快速、優(yōu)質(zhì)的安全施工,能夠降低工程的成本投入。不良地質(zhì)段通常會有大量碎石的現(xiàn)象,隧道的狀態(tài)很不穩(wěn)定,或者是由于巖石過于堅硬,挖掘進度非常緩慢。然而TBM其掘進速度約為常規(guī)鉆爆法的4~10倍,最佳日進尺可達150m;具有快速、優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟、有利于環(huán)境保護和勞動力保護等優(yōu)點。特別是高效快速可使工程提前完工,提前創(chuàng)造價值,對我國的現(xiàn)代化建設(shè)有很重要的意義。是目前城市地鐵建設(shè)中速度快、質(zhì)量好、安全性能高的先進技術(shù)。
四、結(jié)語:
根據(jù)地質(zhì)段的不同情況,選擇適合圍巖特點的,操作性強的隧道施工方法對整個隧道工程有著非常非常重要的意義。在確保安全施工的前提下,最大限度的發(fā)揮人力和機械的效率,是制定隧道施工方案的原則。我們要多方面考慮施工方案的可行性和可靠性,避免出現(xiàn)方案失誤,更加高效,環(huán)保,節(jié)能地進行隧道施工工作。因地制宜的采用合理又經(jīng)濟的施工工藝,是需要在施工過程中不斷地進行探索和總結(jié)的。
參考文獻:
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