在軟巖中開鑿隧道時,由于巖石的物理和力學(xué)特性,會遇到一系列的工程挑戰(zhàn)和問題。那么,在軟巖中開鑿隧道會遇到哪些常見的問題呢?還有,如何保證工程的安全性和穩(wěn)定性呢?
軟巖中開鑿隧道時一些常見的問題:
1. 圍巖穩(wěn)定性差:軟巖的強度和穩(wěn)定性通常較差,容易發(fā)生坍塌、滑移或松動,尤其是在開挖過程中,圍巖可能無法自穩(wěn),需要及時的支護(hù)措施。
2. 沉降和變形:軟巖在受到開挖擾動后,可能會發(fā)生較大的地面沉降和隧道周邊的變形,這不僅影響施工安全,也可能對地表建筑物和結(jié)構(gòu)造成損害。
3. 地下水問題:軟巖地區(qū)往往伴隨著較高的地下水位,含水量大的軟巖在開挖時可能出現(xiàn)涌水現(xiàn)象,導(dǎo)致施工困難,增加施工風(fēng)險,并可能引發(fā)地表沉降。
4. 施工效率低下:軟巖的開挖相對容易,但由于需要頻繁的支護(hù)和加固工作,整體施工進(jìn)度可能受到影響,導(dǎo)致施工效率降低。
5. 支護(hù)和加固成本高:為了保證軟巖隧道施工的安全性和穩(wěn)定性,需要采用更多的支護(hù)和加固措施,如鋼支撐、噴射混凝土、錨桿等,這將增加工程的成本。
6. 隧道襯砌損壞:軟巖中的隧道襯砌可能會因為圍巖的壓力和變形而遭受損壞,特別是在未及時支護(hù)的情況下,襯砌可能會出現(xiàn)裂縫或局部破壞。
7. 環(huán)境影響:軟巖隧道施工可能會產(chǎn)生大量的泥漿和廢水,處理不當(dāng)會對環(huán)境造成影響。此外,施工振動和噪音也可能對周圍環(huán)境和居民造成干擾。
8. 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險:軟巖地區(qū)可能存在地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險,如滑坡、泥石流等,這些都可能對隧道施工構(gòu)成威脅。
如何保證工程的安全性和穩(wěn)定性?
為了應(yīng)對這些問題,工程師通常會采取一系列的預(yù)防和應(yīng)對措施,包括詳細(xì)的地質(zhì)勘察、合理的隧道設(shè)計和施工方法、及時的圍巖支護(hù)和監(jiān)測、有效的地下水控制技術(shù)、以及環(huán)境保護(hù)措施等。
1. 隧道設(shè)計
合理的隧道斷面設(shè)計:根據(jù)地質(zhì)條件選擇合適的隧道斷面形狀和尺寸,以減少開挖對圍巖的擾動。
支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計:設(shè)計有效的初期支護(hù)和永久襯砌系統(tǒng),包括噴射混凝土、鋼拱架、錨桿/錨索等,以提供足夠的支撐力。
2. 施工方法
分步開挖技術(shù):采用分步開挖技術(shù),如臺階法、環(huán)形開挖留核心土法等,以減少一次性開挖對圍巖的影響。
及時支護(hù):在開挖后立即進(jìn)行支護(hù),以防止圍巖松動和坍塌。
地下水控制:采用排水、注漿或凍結(jié)等方法有效控制地下水,減少涌水和軟化圍巖的風(fēng)險。
3. 支護(hù)技術(shù)
噴射混凝土:使用噴射混凝土作為初期支護(hù),快速封閉圍巖表面,減少圍巖暴露時間。
鋼拱架和格柵:安裝鋼拱架或格柵,提供即時的結(jié)構(gòu)支撐。
錨桿和錨索:通過錨桿和錨索將圍巖固定在一起,增加圍巖的整體穩(wěn)定性。
注漿加固:對圍巖進(jìn)行注漿加固,填充裂隙,提高巖石的強度和穩(wěn)定性。
4. 監(jiān)控測量
實時監(jiān)控:實施圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的實時監(jiān)控,包括位移、應(yīng)力、地下水壓力等參數(shù),以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。
預(yù)警系統(tǒng):建立預(yù)警系統(tǒng),當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)閾值時,及時發(fā)出警報并調(diào)整施工方案。
5. 環(huán)境保護(hù)
泥漿和廢水處理:妥善處理施工中產(chǎn)生的泥漿和廢水,避免對環(huán)境造成污染。
振動和噪音控制:采取措施減少施工振動和噪音對周圍環(huán)境和居民的影響。
6. 應(yīng)急預(yù)案
制定應(yīng)急預(yù)案:針對可能發(fā)生的突發(fā)事件,如涌水、坍塌等,制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案和救援計劃。
通過上述措施的綜合應(yīng)用,可以在軟巖中開鑿隧道時有效地減少軟巖隧道施工中的風(fēng)險,確保工程的順利進(jìn)行。然而,每個隧道工程的具體情況都是獨特的,因此需要根據(jù)實際情況靈活調(diào)整和優(yōu)化施工方案。