隧道软弱围岩变形控制技术研究

发表时间:2021/6/22   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:王兰涛
[导读] 摘要:隧道施工具有难度高、复杂性强的特点,隧道工程在开展的过程中,会遇到各种复杂的地质环境,其中隧道软弱围岩是一种典型的不良地质,软弱围岩的结构松散,承载力较差,通常无法支撑隧道上部压力,在荷载的作用下,会产生不同程度的形变,极大的增加隧道施工风险。
        中铁二十三局集团第一工程有限公司  山东日照
        摘要:隧道施工具有难度高、复杂性强的特点,隧道工程在开展的过程中,会遇到各种复杂的地质环境,其中隧道软弱围岩是一种典型的不良地质,软弱围岩的结构松散,承载力较差,通常无法支撑隧道上部压力,在荷载的作用下,会产生不同程度的形变,极大的增加隧道施工风险。为了保证工程的稳定开展,提升工程安全性,需要应用隧道软弱围岩形变控制技术,对软弱围岩结构进行加固处理,实现安全稳定的隧道施工。本文对此进行分析,并且提出了几点浅见。
        关键词:隧道工程;风险因素;软弱围岩;形变控制技术
        引言
        软弱围岩是一种常见的地质环境,在隧道工程建设中,软弱围岩的出现,会极大的增加施工风险,给隧道施工带来很强的阻碍。由于软弱围岩结构脆弱,在施工的振动和上方荷载的作用下,会发生形变,如果软弱围岩形变不能得到及时控制,就可能会导致隧道坍塌,给工作人员带来严重威胁。基于此,在隧道施工过程中,要利用技术手段,对软弱围岩的形变问题进行控制,消除软弱围岩对隧道施工产生的影响,为工程建设领域的发展做出积极的贡献。下文对此进行简要的阐述。
        1 隧道软弱围岩形变的特征分析
        隧道软弱围岩的形变问题,会给工程施工产生直接影响,在这种情况下,必须要采取技术手段,结合软弱围岩的形变规律,对其进行控制,消除施工风险,这也是企业方面需要重点完成的任务。实际上,软弱围岩的形变存在一定的规律,正常情况下,可以把其形变过程分为三个阶段,分别为缓慢期、加速器以及稳定期,在软弱围岩的形变初期,周边结构会产生明显变化,主要表现为拱顶沉降量的增大,这种现象会持续一段时间,大约在十天左右,形变的速度会逐渐放缓,软弱围岩结构也会趋于稳定。随之工程的持续,软弱围岩会发生二次形变,相比于第一次形变,二次形变更加明显,无论是在形变速度和形变程度上,都有不同程度的提升。当仰拱封闭后变形进入稳定期,变形的速度变小但仍会整体下沉,初期支护容易在变形状况下混凝土出现裂隙,局部出现脱落现象,在支护结构连接处容易出现外鼓变形现象。总结隧道变形的主要特征是变形量大、变形速度快、拱脚变形明显、变形时初期支护受到破坏。
        2 隧道软弱围岩变形控制技术
        2.1及时排水
        对于软弱围岩结构来说,结构含水量与软弱围岩的形变存在直接联系,地下水的存在,会对软弱围岩产生侵蚀,进一步的加速软弱围岩的形变,所以,在隧道施工的过程中,地下水需要及时排出,保证排水的有效性,这样才能为后续的隧道施工奠定一个良好的基础,提升施工安全性。通常情况下,在隧道施工环节,需要设置集水坑,对隧道中的积水进行集中,避免软弱围岩受到长期的浸泡,把集水坑中的积水使用水泵进行抽取,对于一些积水比较严重的区域,可以采用封堵措施,使用泥浆对积水进行封堵,避免出现积水的大量累积,提升隧道施工安全性,实现对软弱围岩形变的有效控制。
        2.2调整施工工法
        调整施工工法是其达到安全步距,主要方法主要包括动态调整施工工法和及时施作仰拱。首先,对于台阶步距问题可进行动态调整,可以将上下台阶法改成三台阶法进行施工,对于重点的工序可以增加锚杆的方式加强钢架的连接强度,减少工程的施工风险。在实际的施工过程中,导致台阶步距过大的主要原因是围岩与支护体系间距问题,上下台阶间尺寸衔接不良。如果上台阶过大,则掌子面与仰拱闭合断面间距离过大,增加初期支护的开放范围,增加了围岩的压力。如果台阶间的步距过长,下台阶开挖过程中会导致稳定性降低,容易造成变形侵限等危险。对于隧道台阶尺寸问题,台阶间距离应控制在1-1.5倍洞跨范围,在进行循环施工后进行数据反馈监控,方便进行工序间步距的调整。其次,初期支护拱脚在施工阶段往往出现承载力不足的现象,随着工程的推进,其沉降变形也不断增加,严重影响了隧道支护结构的稳定性和安全性。所以,在仰拱施作期间及时增强其承载力非常重要,能够加快初期支护的闭合,提高结构的刚度,尽可能的发挥其支撑作用。

在初期支护变形量逐渐变大时,要进一步加强二次衬砌,进一步加强前方开挖段的纵向时空效应。
        3 隧道软弱围岩变形控制技术应用效果提升策略
        3.1加强技术管理
        在隧道施工中,隧道软弱围岩的形变问题必须要得到有效控制,企业方面要根据实际的工程现状,应用相应的控制技术,消除环境风险。
        为了提升管理效果,促进隧道软弱围岩形变控制技术的有效落实,在技术应用环节,管理人员可以采取责任制的方式,对隧道软弱围岩技术应用过程进行管控,确定每一名工作人员的职责,对施工规章制度进行明确,对于违反制度的人员,要进行相应的处罚,在严格的现场管理工作作用下,隧道软弱围岩技术应用问题的发生几率会明显降低,工作人员也会更加注重自己的行为,消除了技术因素对隧道软弱围岩施工产生的影响,通过这种方式,保证隧道工程施工的安全性,在降低隧道施工风险的同时,还能提升施工效率,所以,技术管理的强化,是企业方面需要重点完成的任务。
        3.2加强技术培训
        在隧道软弱围岩变形控制技术的应用过程中,工作人员对技术的理解深度和掌握情况,直接的关系到了隧道软弱围岩形变控制效果,如果技术应用不当,会产生极大的施工风险,无法实现对隧道软弱围岩形变的有效防控,对工程建设也非常不利。在技术方案确定以后,要对人员进行技术性培训,实际上,在隧道施工过程中,大多数的施工风险,都是因为工作人员对施工技术缺乏深入理解导致的,所以,技术培训的有效开展,可以在根本上消除工程质量隐患,是控制隧道软弱围岩形变问题的重要举措。技术培训要系统化的进行,结合实践,提升培训效果,保证工作人员可以全面掌握隧道软弱围形变控制中的技术要点,为后续的工程建设奠定一个良好的基础。
        4 结束语
        综上所述,隧道软弱围岩的变形问题,一直都是隧道施工中的难点,如果这个问题不能有效解决,会对隧道施工产生严重干扰,甚至会引发的安全事故。为了实现有效的隧道软弱围岩变形控制,企业方面需要合理的选择控制技术,加强技术应用管理,保证隧道工程的顺利开展。
        参考文献:
        [1]付彬彬.挤压性围岩隧道和辅助坑道受力变形特征及其相互影响研究[D].北京交通大学,2020.
        [2]李小丰,富水软弱围岩隧道设计与施工关键技术及其应用.天津市,中铁十八局集团有限公司,2020-04-26.
        [3]孙浩.软弱围岩隧道施工方法合理选用研究[C].中国环球文化出版社、华教创新(北京)文化传媒有限公司.全国科研理论学术研究成果汇编:社会科学(六).中国环球文化出版社、华教创新(北京)文化传媒有限公司:华教创新(北京)文化传媒有限公司,2020:247-252.
        [4]郭国钢.全电脑三臂凿岩台车在高铁软弱围岩隧道的开挖技术及主要技术经济指标分析[J].中国设备工程,2020(05):171-173.
        [5]张海波,刘国伟,杨志,周永新,叶岗.公路隧道软弱围岩洞口浅埋段预加固技术[C].中国建设科技集团股份有限公司、中国建筑学会工程总承包专业委员会、亚太建设科技信息研究院有限公司、《施工技术》杂志社.2019年全国土木工程施工技术交流会暨《施工技术》2019年理事会年会论文集(下册).中国建设科技集团股份有限公司、中国建筑学会工程总承包专业委员会、亚太建设科技信息研究院有限公司、《施工技术》杂志社:施工技术编辑部,2019:98-101.
        [6]陈洁金,高超,晋婉晴,阳军生.软弱地层大断面隧道三台阶七步法与临时仰拱法适应性分析的对比研究[C].中国力学学会结构工程专业委员会、华东交通大学、中国力学学会《工程力学》编委会.第28届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册).中国力学学会结构工程专业委员会、华东交通大学、中国力学学会《工程力学》编委会:《工程力学》杂志社,2019:406-412.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: