试述公路隧道施工中常见地质灾害

试述公路隧道施工中的常见地质灾害

摘要：随着我国经济的快速发展，以及我国基础设施的大规模建设，由于不同地段地质的需求，往往会修建许多公路隧道，因此其建设进入了一个高峰期。隧道围岩地质情况复杂多变,隧道在开挖过程中会遇到滑坡、膨胀性围岩、岩爆、瓦斯等多种不良和特殊地质。结合工程中不同地质灾害相关的病例,综合阐述公路隧道施工过程中的常见地质灾害及其防治措施。

关键词：公路隧道；地质灾害；整治措施

中图分类号：u459.2文献标识码： a 文章编号：

前言

由于我国经济的稳步发展，以及人们生活质量的日益提高，我国汽车普及率也越来越高，同时也提高了对我国公路基础工程建设的需求。公路隧道施工中由于工程地质的复杂性，隧道围岩地质情况复杂多变,各种不良地质所导致的工程事故屡见不鲜,因此针对不良地质隧道的设计与施工显得越来越重要。不良地质地段是指滑坡、崩塌、岩堆、偏压地层、岩溶、高应力、高强度地层、松散地层、软土地段等不利于隧道工程施工的不良地质环境。这些问题给公路隧道的设计施工带来了严重困难。本文主要阐述这些问题的现象及特点,以便定性地辨别地质灾害;同时也列举了灾害的防治及处理措施,为公路隧道设计施工提供参考依据。

1 滑坡、崩塌、泥石流

1.1 现象及特点

山体滑坡，崩塌灾害是由于地壳重力式结构变化引起的灾害，有的是因为在地壳中的自然的力量，更多的是人工开采使得山基松动。滑坡是指山坡在河流冲刷、降雨、地震、人工切坡等因素影响下,土层或岩层整体或分散地顺斜坡向下滑动的现象。这种灾害的特点是瞬间性,面积大,动量大,破坏性极强。泥石流是指在降水、溃坝或冰雪融化形成的地面流水作用下,在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流,其比重大冲击力大,能移动并携挟巨石,冲击山体,形成巨大的破坏。

1.2 滑坡防治措施

由于我国经济发展的需求，山体开采十分严重，造成山基松动，若遇就会形成山体滑坡，若滑坡为坡残积土沿基岩顶面滑动,滑坡后基岩裸露,且处于暂时稳定状态,推断进一步发展与扩大的可能性甚小,边坡不高,则宜以路堑方案通过。采用抗滑桩和挡护结合整治的措施,并设天沟与渗沟拦截地表水和排除地下水。如果滑坡沿开挖临空的坡脚滑出,滑面随开挖深度而变化,说明岩性软弱,不宜继续下挖,宜改用隧道和明洞通过。如果滑坡地段是由于开挖失去平衡,加之雨水下渗,古滑坡复活,产生顺层推移式滑坡,则宜采用在滑体上部清方减载,回填反压,在滑体下部增加抗滑力。若出现在洞口,则采取增长明洞,并将明洞与暗洞的衔接处采用钢骨架混凝土加强衬砌,在洞顶增设纵向截水沟,拦截地表水。产生滑坡的一个重要因素是水体作用,故需完善滑坡体周围排水系统。

2 膨胀性围岩

2.1 特点及危害形式

由于膨胀性围岩，在施工中较为常见，引起的病害也挺严重，它具有使围岩压力增大的特点。膨胀性围岩具有湿涨干缩往复变形和潜在应力特性,干燥土质膨胀性岩层,岩质较硬,易脆裂,具有明显的水平和垂直张开裂隙,被水浸湿后,裂隙回缩变窄或闭合,强度迅速降低。软质膨胀性围岩经过断裂和褶皱作用而产生破碎带,隧道开挖后受风化和吸水的影响,发生体积膨胀,对隧道的支撑或衬砌产生膨胀压力。一般会产生围岩普通开裂、坑道下沉、围岩膨胀突出和坍塌、隧道底部隆起、衬砌变形和破坏等形式的病害。

2.2 整治措施

2.2.1 加强对围岩压力和流变量测

在膨胀地层中开挖隧道,开挖前应调查其特性和规模,参考其他类似情况的工程实例,认真实施设计文件所提出的技术要求。在施工过程中还应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测,分析其变化规律。对地下水探明其分布范围及规律,了解地下水对隧道施工的影响程度,以便根据围岩动态采取相应的施工措施。

2.2.2 选择合理施工方法

在膨胀地层中开挖隧道,宜采用短台阶法或中央导坑法,但开挖分部不宜过多。应紧跟开挖尽快对围岩施加约束,可用锚喷构筑法施工及钢拱架式格栅联合支护;膨胀压力很大时,可在隧道底部打设锚杆,也可在隧道顶部一定范围内打入斜向超前锚杆或小导管,形成闭合环。斜向锚杆的外斜角度、杆长、间距、范围等可按隧道

设计规范设定。开挖时应尽量减少对围岩的扰动和防止水浸湿,故宜采用无爆破掘进法。同时在开挖过程中要尽可能缩短围岩暴露时间,及时衬砌,减少围岩的膨胀变形。

2.2.3 加强支护

膨胀土地段隧道,除开挖后立即喷射混凝土外,还要及早进行支护。拱圈灌注后,拱脚部位要立即设置足够强度的支撑,以抵挡两侧围岩向内挤压变形。

3 岩爆

3.1 岩爆特点

岩爆高地应力条件下地下工程开挖过程中，导致脆壁围岩开挖卸荷的巨大压力分化作用,储存于围岩中的弹性应变能突然释放,且

产生爆裂松脱、剥离、弹射甚至抛掷等破坏现象,是一种动力失稳地质灾害[11-12]。它直接威胁施工人员和机械设备的安全,影响工程进度,因此,对可能产生岩爆的地段应做好预测,确认会发生岩爆的地段应做好防治措施。

3.2 防治措施

1)改善围岩应力。合理布置隧道位置,使其轴线方向尽量与主应力方向平行,选用合理的洞形;通过钻孔卸压法、钻孔水力破裂法(高压注水法)、分部(层、次)开挖及在岩面喷洒水使岩体软化等。

2)加固围岩。包括对已开挖洞壁的加固和掌子面前方的超前加固,加固方法主要有锚喷、钢丝网锚喷、钢纤维喷混凝土、钢支撑和锚杆锚固等。

3)防护措施。在台车上安装钢丝保护网以确保工人安全。

4瓦斯地层

4.1 瓦斯

瓦斯是地下坑道内有害气体的总称,其成分以沼气(甲烷ch4)为主,习惯称沼气为瓦斯[2]。在煤系地层中,隧道开挖常常伴有瓦斯存在,它对隧道施工人员和机械设备是一个巨大的威胁。

4.2 防治措施

1)排放瓦斯。瓦斯含量不大时,使其自然排放;当瓦斯量大,喷出强度大,持续时间长时,则可插管排放;当开挖面瓦斯含量较大,而且裂隙多、分布广时,则封闭坑道,抽放瓦斯。

2)在裂隙小、瓦斯含量小时,可用粘土、水泥浆或其它材料堵塞裂隙,防止瓦斯喷出。

3)水力冲孔。在进行开挖之前,使用高压水射流冲孔,使瓦斯解吸和排放。

4)深孔松动爆破。利用炸药的能量破坏煤体前方的应力集中带,从而预防瓦斯突出的发生。

结语

随着我国经济的飞速发展，以及人民生活水平的显著提高，对我国基础设施的建设需求越来越多，公路隧道建设迎来了新高峰，由于隧道工程地质的复杂性,人们无法准确预测地质情况,对于不良和特殊地质地段的隧道施工除按常规进行外,还需一些特殊的加固