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复杂地质条件下公路隧道施工技术

所属栏目:工业设计论文 发布日期:2021-03-05 09:09 热度:

   公路隧道施工中,易遇到复杂、多变、危险系数高的地质条件,如软弱破碎带、岩溶以及特殊岩层等,容易导致变形、坍塌等危险出现,若施工过程中不加以重视,将难以保证隧道施工顺利进行。因此,工作人员必须结合工程实际,灵活运用相关技术对复杂地质条件下的公路隧道进行施工,保证公路隧道施工的质量与安全。

复杂地质条件下公路隧道施工技术

  1常见复杂地质类型

  1.1膨胀土地质

  相较于普通地质,膨胀土地质更容易出现围岩变形问题。在施工过程中,相关工作人员应进行详细的勘查,准确掌握围岩变形原因、程度以及影响,在此基础上采用合理的措施对其进行处理与控制。通常,在膨胀土地质条件下进行公路隧道施工时,应尽量避免采用全断面开挖的施工方式,根据区域具体的水文地质特征,灵活采用侧壁导坑法、台阶法等技术方法[1]。此外,还需降低流变对公路隧道施工产生的影响,确保公路隧道结构的安全性与稳定性。

  1.2岩溶地质

  岩溶地质条件下的公路隧道施工也具有一定难度,尤其是当施工区域出现流水溶蚀情况时更会增加施工难度。相关施工经验表明,在岩溶地质条件下极容易出现安全和质量问题,如果在施工前未对岩溶地质条件做出全面、深入的勘查,未彻底了解地下水运行情况,掌握该地区的不利因素并提前做出针对性处理,那么隧道施工质量以及施工过程中人员、设备与财产物资的安全将得不到保证。岩溶地质条件下常用超前地质预报法进行公路隧道施工,对施工区域200m范围内的各项情况进行全面勘察,了解施工区域的安全隐患,并制定相应的处理方案,以保障公路隧道施工的顺利开展。

  1.3松散破碎地质

  公路隧道施工中经常会遇到松散破碎地质的情况。在施工过程中,经常会发现有些区段的围岩比较松散,稳定性不高,在后续施工中会出现坍塌。相关研究与实践表明,当某区段的围岩比较松散破碎时,该段的水侵害问题也会相对更加严重。由于破碎松散岩层内部结构不稳,空隙较大,导致其含水率较高,施工难度增加。因此,一般采用超前支护技术减小松散破碎地质条件给隧道工程带来的影响,从而保证施工的顺利进行。超前支护技术的主要作用是对围岩进行保护,降低围岩受破坏的程度,提高整体结构的稳定性[2]。除超前支护技术外,钻孔排水施工技术在该类地质条件中的应用也较为广泛。

  1.4流沙地质

  流沙地质在公路隧道施工中较为常见。流沙地质最突出的问题就是稳定性不足,在公路隧道施工中极易出现坍塌、变形等问题,严重时将引发安全事故。因此应该对该地区的各类水文地质情况进行全面的勘查,明确施工区域内的流沙分层情况以及流沙层粒径、塑性指数等。在正式施工前先分析该区域施工的要点、难点,在此基础上制定科学的施工方案,从而保障隧道施工的质量与安全。通常在流沙区域施工时,工作人员需重点关注土方开挖施工,做到先护后挖,自上而下挖掘,从而提高隧道结构的安全性与稳定性。

  2复杂地质条件下的公路隧道施工技术

  2.1超前注浆改良

  对于施工区域地质条件出现稳定性、刚度和强度不足等情况,可在正式施工前先通过向地质注浆的方式对不良地质条件进行改良,使其各方面性能达到工程施工标准[3]。为确保改良效果,工作人员还需严格控制浆液质量,合理配比浆液,均匀拌制,确保浆液的均匀性、黏稠度等符合施工要求。

  2.2超前支护

  在复杂地质条件下,超前支护是公路隧道施工的重要措施。应用超前支护技术提前对一些不稳定因素进行防护,从而为隧道开挖施工提供更多安全条件。如在围岩松散破碎的施工区域,利用超前支护技术可提升围岩结构的稳定性,尽可能减少公路隧道施工与使用过程中出现变形、坍塌等问题,保障公路隧道工程施工质量与安全。在实际施工过程中,相关工作人员需根据地质类型、地下水变化规律选用合适的支护方式。目前在公路隧道施工中常用的超前支护技术有超前小导管支护、超前钢插管支护、超前锚杆支护等,工作人员可根据具体的地质情况合理选择与应用,有效提升整体施工质量与效果。

  2.3隧道洞身开挖

  根据隧道开挖支护情况,结合其地质条件与施工要求等,可采用三台阶法进行隧道开挖施工。即以三台阶弧形导坑开挖作为隧道施工的基础,在对各台阶核心土保留的基础上实现开挖断面的稳定提升,同时采用多个开挖面开展纵向流水作业,灵活进行作业工序转换,以确保隧道开挖施工的工作效率。在此基础上,通过预留临时仰拱以促进隧道开挖施工的推进,在“短进尺、弱爆破、快封闭、强支撑、勤测量”施工原则指导下,避免隧道开挖施工中坍塌的发生,以确保整个隧道开挖施工的进度和安全。

  2.4钻孔排水

  在对公路隧道施工时,若某地段存在松散破碎地质和流沙地质,含水量较大,地质结构不够稳定,选用钻孔排水法来对该段地质进行处理,起到良好的排水加固效果。相关工作人员须结合实际情况合理确定孔位和孔数,保证钻孔位置适宜,排水孔数量适当。施工过程中,相关工作人员可找到洞内出水量较大的点,准确定位后,在进行仰拱施工时预留出涌水管至洞内仰拱面。此外,在一些公路隧道施工中,还可根据工程实际情况,组织相关技术人员根据设计图纸以及公路隧道地下水变化情况,向沟槽内填入碎卵石,在横向沟槽内设置集水井,以此提高工程基础部位的整体承载力,增强工程施工效果[4]。

  3实例分析

  近年来,针对复杂、多变、危险系数高等特点的地质条件,公路隧道开挖施工难度大,可在施工前采用数值模拟分析,确定合理的施工技术。

  3.1隧道模型

  某公路隧道主洞的开挖施工方法模型如图1所示。

  3.2参数分析

  图2与图3所示为公路隧道全断面法与正台阶法开挖的三维建模示意图。表1为在不同台阶长度下开挖的数据对比分析表,图4为对应的数据对比分析图。运用全断面法开挖的隧道掌子面拱顶下沉3.12mm,根据表1和图4显示,正台阶法相比全断面法拱顶下沉减少率最大为12.27%,因此,正台阶法对隧道掌子面的拱顶下沉影响不大。掌子面水平位移5.23mm,当台阶长度为D时,水平位移减少率最大为26.2%,说明正台阶法对隧道掌子面的水平位移影响比较大,台阶长度越长影响越大,因此建议将台阶长度定为D。图5为公路隧道环形开挖预留核心土法开挖的三维建模示意图。表2为在不同核心土长度下开挖的数据对比分析表,图6为对应的数据对比分析图.mm,根据表2和图6显示,环形开挖预留核心土法相比全断面法拱顶下沉减少率最大为25.2%,因此,环形开挖预留核心土法对隧道掌子面的拱顶下沉影响较大。掌子面水平位移5.23mm,当核心土长度为D时,水平位移减少率最大为59.9%,说明环形开挖预留核心土法对隧道掌子面的水平位移影响比较大,但在核心土长度大于0.75D时,影响基本保持不变,因此建议将核心土长度定为0.75D。在该复杂地质条件下的公路隧道施工中,相关技术人员需根据施工现场监测的数据,将经验与数值模拟的计算方法结合起来,做好复杂地质条件下公路隧道开挖施工,从而保障公路隧道施工的质量与安全。

  4结束语

  综上所述,复杂地质条件下公路隧道开挖施工具有一定难度,施工质量与安全性难以保障。为此,在复杂地质条件下进行公路隧道开挖施工时,相关单位与工作人员应先做好地质勘查工作,通过勘查全面了解施工区域的地质条件,在此基础上选用合理的施工技术,从而保障公路隧道施工的质量与安全。

  参考文献:

  [1]张瑞.复杂地质条件下公路隧道施工技术要点分析[J].山西建筑,2018,44(1):158-159.

  [2]张力.复杂地质条件下公路隧道施工关键技术及质控要点阐述[J].房地产导刊,2017(20):120.

  [3]李善英.复杂地质条件下公路隧道施工关键技术分析[J].居业,2019(11):71-72.

  [4]李志达.公路隧道及其不良地质段施工处理技术探索[J].山西建筑,2017,43(22):174-175.

  《复杂地质条件下公路隧道施工技术》来源:《资源信息与工程》,作者:赵振启

文章标题:复杂地质条件下公路隧道施工技术

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