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1前言
在我國城市化發展的背景下在我國城市化發展的背景下,特長隧道施工可以充分滿通行業的發展需求通行業的發展需求。但是,在特長隧道工程中,存在著安全因素較多以及工程質量管理不合理的現象全因素較多以及工程質量管理不合理的現象,這些問題的出現不僅會增加特長隧道的施工難度現不僅會增加特長隧道的施工難度,而且影響工程施工的安全性全性,無法滿足行業的可持續發展。對于BIM技術技術,將其運用在特長隧道工程中在特長隧道工程中,可以滿足工程質量管理的可視化、自動化的處理需求的處理需求,引導施工人員結合工程項目的特點,確定特長隧道施工的重難點道施工的重難點,有效解決特長隧道施工中的質量管理問題,提高各項信息交互處理的效率提高各項信息交互處理的效率,滿足隧道工程施工的質量需求求,為行業的發展提供支持。
2BIM技術及特點
2.1BIM技術
所謂BIM技術技術,主要指通過先進三維數字設計技術的運用用,通過數字化模型的建立,解決建筑工程中的重難點問題。其中的三維模型是BIM技術的主體技術的主體,將BIM技術與地鐵隧道工程融合工程融合,可以實現工程項目的數字化、可視化處理,施工人員按照這一優勢員按照這一優勢,可以結合特長隧道施工的特點,確定施工周期以及施工質量方案管理期以及施工質量方案管理,實現工程全周期信息的共享處理[[1]。
2.2BIM技術特點
在特長隧道施工特點在特長隧道施工特點,BIM技術特點如下技術特點如下:第一,可視化。在特長隧道施工中在特長隧道施工中,通過BIM技術的使用技術的使用,會根據隧道的主體結構結構、附屬設施以及周圍環境等建立數字模式,施工人員按照各個工程的重難點各個工程的重難點,通過可視化模型以及工程內容的選擇,確定具體的施工質量方案定具體的施工質量方案,保證特長隧道各項施工工序的穩步進行進行。第二,信息化。在BIM技術使用中技術使用中,系統會結合特長隧道的工程特點道的工程特點,通過幾何尺寸、空間關系以及材料性能等,建立動態化立動態化、全周期的信息化處理方案。第三,協調性。BIM技術系統通過數字模型的構建術系統通過數字模型的構建,不僅可以實現各項數據的信息傳輸傳輸、碰撞檢測,而且也可以通過各項數據的協同處理,解決特長隧道施工的重難點問題特長隧道施工的重難點問題,以提高BIM技術在特長隧道中質量安全管理的價值質量安全管理的價值。
3工程概況
研究中選擇某地區特長隧道施工方案研究中選擇某地區特長隧道施工方案,該工程總長度為4040.35km,設計單向分離式三車隧道設計單向分離式三車隧道,由于隧道地質情況復雜,施工中存在著一定的危險性施工中存在著一定的危險性,而且,隧道施工中經常遇到一些不可控因素不可控因素,為了保證施工的按期性,設計了特長隧道施工中的BIM模型模型,并按照系統狀況確定質量管理方案[[2]。
4特長隧道工程中BIM技術質量管理方案
4.1明確質量安全評估標識
通過特長隧道工程施工狀況的分析通過特長隧道工程施工狀況的分析,在質量安全問題評估中估中,相關管理者在BIM技術使用中技術使用中,會根據工程項目的特點以及施工管理狀況以及施工管理狀況,形成集中化的質量進度管理體系,施工人員按照隧道施工的實際狀況員按照隧道施工的實際狀況,通過隧道施工前、施工中以及施工后的工程質量工后的工程質量,確定檢查方案,及時設定安全性的BIM評價系統系統,展現安全評估標識的設定價值。而且,對于施工安全管理人員理人員,可以結合特長隧道的質量管理狀況,建立BIM三維視圖圖,進行各項施工工序質量的審核,施工人員按照三維視圖的數據數據、圖片以及文字等,仔細描述質量安全問題,保證各項數據處理的精確性據處理的精確性。特長隧道施工中,BIM技術的質量安全評估標識可以按照特長隧道工區標識可以按照特長隧道工區、資料等,建立層級化的質量資料管理方案管理方案,系統也會根據質量控制標準,對施工質量問題進行評判評判,保證特長隧道工序的穩步進行。
4.2質量安全的進度控制
在特長隧道工程質量管理中在特長隧道工程質量管理中,通過BIM技術的使用技術的使用,應該將質量安全進度控制作為核心將質量安全進度控制作為核心,BIM系統結合各項工程的特點點,會按照工程動態化的質量評價體系,形成集成性的33D模型型,保證各項活動工序在動態化的條件下安全進行。一般情況下況下,特長隧道工程的質量安全進度控制中應該做到:第一,BIM系統通過各項數據的統計系統通過各項數據的統計、分析以及處理,會判斷某一時間內的施工組織情況間內的施工組織情況,而且會合理選擇質量檢查內容,提高施工質量檢查以及系統識別的整體價值工質量檢查以及系統識別的整體價值。第二,在施工中,BIM技術會按照特長隧道的特點技術會按照特長隧道的特點,合理確定施工工序,施工人員可以按照動態化的模型以按照動態化的模型,進行質量檢測方案以及質量檢測進度的選擇的選擇,保證各項施工工程的安全性。例如,在特長隧道施工中中,通過質量安全管理工作的構建,BIM系統會按照材料設備的內容的內容,通過材料名稱、材料規格以及材料量的累計,分析施工材料的使用狀況工材料的使用狀況,并根據材料的使用量設置材料預警閾值,當材料使用狀況達到報警狀態時當材料使用狀況達到報警狀態時,BIM系統會向管理者提供指示示,保證材料的及時供給,滿足特長隧道施工質量的安全管理需求需求。第三,在特長隧道施工的質量管理中,通過各項活動的構建構建,可以模擬特長隧道施工過程,增強施工人員對安全施工工作的認識工作的認識。
4.3質量內容的協同管理
結合特長隧道工程的特點結合特長隧道工程的特點,在BIM技術使用中技術使用中,施工人員可以按照工程的進度可以按照工程的進度、工程施工的節點,進行質量管理人員的任務分配任務分配,保證各項質量安全管理工作的穩步進行,為信息的協同管理提供參考協同管理提供參考。應該注意的是,在特長隧道質量內容協同管理中應該做到同管理中應該做到:第一,明確派工流程。在特長隧道工程中中,通過BIM技術的使用技術的使用,可以結合工程的狀況,設定動態化以及自動化的質量安全管理工作以及自動化的質量安全管理工作,相關的責任人員會按照具體的工作項目體的工作項目,進行材料、機械以及工程的質量管理,滿足安全管理工作的協同化處理需求全管理工作的協同化處理需求。第二,特長隧道施工中的BIM技術質量管理中技術質量管理中,系統會結合工程的特點,設定自動化的材料使用清單使用清單,相關質量管理者按照具體的流程進行工作的整合,保證特長隧道施工工序的安全保證特長隧道施工工序的安全、穩步進行,提高隧道工程施工安全管理的整體質量安全管理的整體質量。第三,結合BIM信息集成化的特點信息集成化的特點,系統會結合工程的質量管理工作統會結合工程的質量管理工作,進行安全信息的協同管理,實現各項工作的安全運行現各項工作的安全運行,質量管理者會按照責任、材料使用以及技術交底等內容及技術交底等內容,確定安全施工管理方案,展現特長隧道施工管理的整體價值工管理的整體價值。
4.4質量安全內容的信息
將BIM技術運用在特長隧道工程的質量管理中技術運用在特長隧道工程的質量管理中,可以實現質量安全內容的實時現質量安全內容的實時,有效提高信息管理以及信息的效率布的效率,滿足特長隧道工程質量管理工作的穩步進行。因此此,在特長隧道工程中,BIM技術使用中技術使用中,應該明確質量管理內容容,通過質量安全信息的及時,保證安全工作的穩步進行行。第一,BIM移動端在信息處理中移動端在信息處理中,可以根據動態化的數據流程流程,對特長隧道施工現場進行分析,按照特長隧道的實際特點點,確定質量控制方案,而且,系統也會很根據實際施工狀況,將安全工作推送給責任人員將安全工作推送給責任人員,保證各項安全管理工作的穩步進行進行。第二,在BIM技術使用中技術使用中,特長隧道的安全管理系統可以設定網頁終端服務項目以設定網頁終端服務項目,系統按照實際質量問題,進行各項安全工作的審查安全工作的審查、處理以及操作,提高質量安全管理工作的執行效率行效率,避免特長隧道施工中安全隱患的出現。第三,在BIM模型使用中模型使用中,特長隧道的質量管理人員,可以通過系統跨平臺臺、多媒體等優勢系統的運用,對各項數據進行安全處理,提高質量安全管理的效率高質量安全管理的效率,并為質量管理信息的準確定位、實時傳送提供支持傳送提供支持,使特長隧道的質量管理工作按照協調處理的原則進行傳遞原則進行傳遞,滿足特長隧道工程的施工需求。
針對于軟弱破碎圍巖地質的隧道在開挖技術上有以下幾種技術方法可以在施工中采用:(1)隧道開挖臺階法;(2)隧道開挖預留核心土環形方式的開挖法;(3)隧道開挖CD法;(4)隧道開挖CRD法;(5)隧道開挖的雙側壁導坑法。這五種軟弱破碎圍巖的地質的隧道開挖的技術方法主要原理就是對小斷面進行支護并且封閉,來增加高鐵隧道的穩定能力。這幾種方法雖然在高鐵隧道的穩定性方面具有幫助,但是,這幾種方法也在很大程度上限制了較大型的隧道施工設備的應用,就會使整個高鐵的隧道施工工期變長,進度變慢,施工的安全也得不到相應的保障。一旦碰到隧道過深的施工條件,隧道的變形就得不到有效的控制,高鐵的施工質量就得不到保障。在高鐵隧道施工中,也不要完全為了滿足安全施工的要求,而使用較多,甚至是過多的支護來進行高鐵隧道施工,這樣,就會無限期地延長隧道施工工期,而且在施工支護時,也較容易出現安全事故,所以要特別注意這一點。當前在礦山行業當中,對于軟弱破碎圍巖的討論和研究還是比較多的,但是在高鐵的隧道施工中這方面的討論研究就會比較少了。礦山中的隧道研究和高鐵中的隧道研究完全不一樣,礦山的隧道的斷面是小斷面隧道,而且運行使用的時間也會比較短,帶有臨時的性質,對于隧道的彎曲變形的控制的要求比較低;相比較而言,高鐵的隧道則完全相反,高鐵的隧道的斷面是大斷面隧道,而且運行使用的時間很長,帶有永久使用的性質,對于隧道的彎曲變形的控制的要求非常高。兩種隧道的區別就決定了在研究過程中的側重點的不同,我國經過引進先進技術的方式已經成功的在高鐵隧道的施工中,有了一些成功的施工經驗,但是在軟弱破碎圍巖地質的大隧道的施工技術,還是一個空白的狀態。
2簡單敘述軟弱破碎圍巖的種類并分析其力學性能
軟弱破碎圍巖通常情況下分為兩種類型,一種是地質破碎軟巖,另一種是工程破碎軟巖。地質破碎軟巖具有:(1)強度較低;(2)孔隙較大;(3)膠結度較差;(4)易受到構造曲面的風化及人工切割影響等特點,地質破碎巖石是一種含有較多量的粘性礦物質的巖層。工程破碎軟巖具有:(1)容易受到工程力的影響而發生塑性變形;(2)巖層軟,松,弱等特點。在工程破碎軟巖中,我們要求的是工程破碎軟巖的強度要與施工的工程載荷相適應。工程載荷的大小和軟巖的巖層強度就決定了破碎軟巖的相對性質;在施工載荷一定的情況下,巖體的強度高于工程載荷的巖石我們成為硬巖;巖體的強度低于工程載荷的巖石我們成為軟巖。軟弱破碎圍巖的力學特性大致體現為:(1)軟弱破碎圍巖的結構互相交織;(2)軟弱破碎圍巖分布隨機;(3)軟弱破碎圍巖并沒有很明確的方向特性;(4)整體的抗壓強度不高;(5)開挖后的穩定性較差等。我們如果從巖層的總體布置上來看,巖層會顯示出它的彈性塑性的特質,這種彈性塑性的特質會在巖體因為外應力的存在而造成巖體損壞時,給巖體的變形一個塑性強度,達到保護巖層的目的。
3分析軟弱破碎圍巖的地質特點
一般來說,軟弱破碎圍巖的地質特點有兩個:第一個是它的地質特性;另一個是它的工程特性,下面依次來敘述一下。
3.1軟弱破碎圍巖的地質特性
軟弱破碎圍巖指的是殘破積土。具體方面有荷塘的積淤,沖積層、人工填土層,黃土等。軟弱破碎圍巖有以下特點:(1)由于內摩擦的角度偏小,導致了圍巖的粘聚力不足,偏弱;(2)較容易出現流滑變形,蠕變現象,膨脹擴張問題等不穩定的情況。軟弱破碎圍巖在不同區域會出現不同的特性,在南方和北方的這種圍巖也具有各自的特點。北方的軟弱破碎圍巖受到北方干燥氣候的影響,含水量較低,容易吸收水分,使圍巖出現固態移動現象,因此,北方的軟弱破碎圍巖在隧道施工中容易出現崩塌的現場,在施工中,比較危險;而南方的軟弱破碎圍巖受到南方多雨氣候的影響,含水量較高,在施工中,吸水性小,不容易出現崩塌事故,這主要是由于南方的軟弱破碎圍巖本身就存在固體流動性。
3.2軟弱破碎圍巖的工程特性
【關鍵詞】復雜地質條件;鐵路隧道;施工技術
一、 鐵路隧道及施工技術的概述
1、 鐵路隧道
隨著經濟發展及人員流通的日益頻繁,鐵路隧道工程的修建項目越來越多,在這里鐵路隧道主要是指鐵路線路在需要穿越高程或平面障礙時修建的地下通道,高程障礙是指地面起伏較大的地形障礙,如分水嶺、山峰、丘陵、峽谷等。平面障礙是指江河、湖泊、海灣、城鎮、工礦企業、地質不良地段等。鐵路隧道是克服高程障礙的有效方法,有時甚至是唯一的方法。
2、我國鐵路隧道施工技術概述
由于鐵路隧道的修建壓需要克服高難度的作業,對施工技術水平的要求也十分艱巨,并且隨著路段發展及其深入,其發復雜程度也越來越大,所以現階段實現鐵路隧道施工技術的發展是鐵路事業發展的重要環節。根據我國地勢條件現狀,在鐵路施工的過程中會遇到很會不同情況的高程障礙及平面障礙,要想克服這些障礙,就要不斷加大鐵路隧道施工技術的開發力度,將相關人員組織起來進行技術研究,以不斷提升鐵路隧道的整體施工技術水平,來適應日益發展著的運輸事業,從而滿足人們對鐵路運輸的需求。
在進行鐵路隧道施工的過程中,需要克服各種各樣的難題及多變的地質環境。例如在鐵路隧道需要穿越的地帶含有放射性氣體,要克服特殊巖層進行施工,或者遇到軟弱易破碎地帶等等,都會影響鐵路隧道的施工進程。在現階段的鐵路施工技術條件下,遇到這些情況仍然不能保證隧道的順利開發及施工過程的安全性,所以要針對我國各個區域的各種地質進行勘測,并進行數據分析,以便針對相應情況進行鐵路隧道工程的技術難關的攻克。
在現階段的施工進程中遇到的主要問題相關人員歸結出了幾個類別,并且在進行技術研發的過程中也主要針對這些方面進行,主要遇到的鐵路隧道難題有:淺埋偏壓地質的鐵路隧道施工、軟弱圍巖地質條件下的鐵路隧道施工、下穿地表滑坡地質條件下的鐵路隧道施工等等。這些情況是在鐵路隧道施工過程中經常遇到的情況,在開發過程這個會造成大量的人力及物力資源的浪費,如果施工技術不夠成熟,還會影響人身安全及工程質量,屬于高危險系數的工程項目,所以現階段的鐵路隧道施工技術的研發項目主要是針對以上問題進行措施研究。
二、 復雜地質條件的鐵路隧道施工特點
1、淺埋偏壓鐵路隧道的地質特點
淺埋偏壓地質是特點比較突出的一種鐵路隧道施工難題,在施工時只有克服相關難題才能避免突發性事故的發生,保證工程的工期及質量。在本文中為了更好地保障施工的安全性,就要針對這種地址特征進行相關技術的研究,首先要做的就是了解淺埋偏壓地質的構造及施工要求。淺埋偏壓地址是一種非常不利于施工地質構造,在這種環境下進行鐵路隧道的施工容易使地質環境發生變形,如果發生地質變形通常就會影響生命及財產安全。
與其他隧道相比,淺埋隧道的埋深相對較淺,其覆蓋層因而也會較淺,這就導致淺埋隧道難以獨立成拱,容易導致地表沉陷或塌方,在施工過程中容易因為地層損失導致地表移動,不僅會對鐵路隧道施工,對周邊環境也會造成極大的危害。一旦在鐵路隧道施工中遇到這樣的地質條件,對支護、開挖、排水、襯砌等施工技術與施工方法都帶來了極大的挑戰,加大了鐵路隧道施工的難度系數。
2、軟弱圍巖鐵路隧道的地質特點
根據地質條件及鐵路隧道的要求,在研究軟弱圍巖之前要首先了解隧道圍巖的地質特點才能更好地分析軟弱圍巖對鐵路隧道施工的影響。隧道圍巖是建立在應力的基礎之上的,是指隧道工程中存在應力的那部分巖體,能夠對隧道的穩定性產生很大的影響。在此基礎上來研究軟弱圍巖可以幫助研究隊伍找出最適合項目施工的技術方案,從而保證圍巖隧道的相對穩定性,使其發揮相應合理的應力效力。在這個過程中是根據隧道圍巖的具體要求來確定圍巖的負載范圍,并且在施工過程中對隧道圍巖進行準確了解能夠掌握好各個環節的施工材料及規范尺寸,進行相應的資金及人員配備以及所需消耗材料的配備。
這個鐵路隧道的施工過程都要根據圍巖隧道的特點,針對一定的問題進行相關技術方面的改進及創新。由于我國地質構造復雜、地域分布廣闊,所以對隧道周邊地質進行勘測及分析有著很重要的作用,能夠幫助鐵路隧道施工隊伍進行相關技術方面的判斷,采用合理及高效的施工技術,這樣不但能夠促進工期進展,而且能夠保證工程的質量。在現階段的工程判斷方面,技術還不夠成熟,要想不斷滿足鐵路隧道的技術施工要求,就要不斷完善勘測技術體系。
3、 下穿地表滑坡鐵路隧道的地質特點
下穿地表滑坡的鐵路隧道在施工過程中容易出現安全隱患,所以在進行工程
技術的采用過程中要具有針對性,對產生的錯臺及低洼處要嚴格進行平整效果施工,并且為了安全防護要建立一定的防水保護措施,以便隔離地表水滲入,同時也能夠完成排水程序。由于下穿地表滑坡的地質特點的穩定性較差,所以在進行鐵路隧道的施工過程中很容易造成塌方現象,所以在鐵路隧道的施工前期要嚴格控制好爆破的范圍和強度,以短程的推進施工為主,要隨時做好周圍的支護工作。
在進行此類鐵路隧道的施工過程中,要嚴格勘測周圍地質情況,分析好側向土壓力程度以及對鐵路隧道的壓力力度,并根據數據分析出合理的加固力度及支護范圍。下穿地表滑坡地質的地段埋藏了較多的地下水,并且埋藏地段較淺,在進行施工開采時,,容易出現漏水現象,所以在針對此問題進行施工技術安排時要實施多臺階開挖的方式,以避免挖掘強度過大而發生強度變化的情況。
三、針對復雜地質條件下鐵路隧道施工技術問題的對策
在經濟不斷發展、人口流動不斷加速的情況下,鐵路工程問題成為我國交通行業首要解決的難題,雖然現階段的施工技術及設備設施不斷完善,但面對我國復雜的地質環境,所面臨的技術挑戰也隨之增加。近些年來,鐵路工程常常會因為地質及天氣因素發生重大的安全事故,對國家的財產安全及人們的生命安全造成了重大傷害。在根據上面對不同地質條件分析的情況下,總結了主要地質問題的特點,根據現實經濟條件及技術開發水平,對鐵路隧道的施工問題提出了以下建議:
1、 提升地質勘測工作重要性的認識,加大地質工作的管理力度
要加強對地質條件和地質特點的研究與分析,組織相關方面的專家與學者做好科研攻關, 并加大地質判別和地質分析技術的推廣與應用, 在施工的全過程做好地質勘探工作,為鐵路隧道的順利施工打下基礎。
2、 不斷改進施工技術與施工方法
要避免各種地質災害的發生和發展,就要要認清各種地質條件的特點與要求, 根據不同的施工地質條件選擇合理的施工技術與施工方法, 不斷學習和引進先進的施工技術與施工方法,采取安全有效的施工技術,為鐵路隧道施工提供安全保障。
3、要加強監管力度,完善監管體系
監督管理問題是每個工程中必不可少的關鍵環節,要想保證工期按時完成,并且保證工程質量就要積極發揮監管的作用。在可承受范圍內加大監管力度,不斷完善監管體系,相關政府部門及承包單位要及時了解鐵路隧道的施工進行及施工狀態,不斷提升監管人員的安全意識,這樣才能保證安全系數,降低施工過程的風險。
參考文獻:
關鍵詞:影響隧道;地質條件;探討
中圖分類號: U45 文獻標識碼: A
引言:隧道工程的地質條件是影響隧道方案選擇的關鍵因素,隧道工程的巖土介質、地質結構、水文地質等因素會對隧道山體穩定性、深部穩定性以及圍巖穩定性造成影響。因此,為了隧道工程的施工安全與運行安全,必須對隧道工程地質情況及影響穩定性的因素進行勘察、分析。
1、與隧道工程相關的地質條件
1.1地下水和地表水
在隧道施工的過程中必須要考慮到隧道施工路線中是否經過某些河流,因為地表水的含量變化會對隧道的安全造成影響。這就要求在施工之前,要盡可能獲得該區域的詳細水文信息,以確保隧道施工和建成后的安全性。
地下水通常分為以下幾種:孔隙承壓水、上層滯水和基宕裂隙水。這三種類型的地下水受到不同自然因素的影響,會造成地下水水位、水壓、水流的變化,影響隧道工程施工安全。
1.2地形和地貌
地形和地貌是地質構造運動的外在表現,根據地形和地貌可以分析出該地區地下的宕石分布以及地質構造等因素。根據分析結果可以設計出相應的施工方案以及對于施工過程中可能出現的安全隱患做好預防措施。
1.3地質構造
需要考慮到兩個主要因素:施工區域的地質構造和隧道所在山體的工程地質構造。
2、隧道工程地質的勘察方式
為了準確掌握隧道區域工程地質特點、水文地質環境、不良地質情況,對實際圍巖狀況進行級別分段,為隧道工程的設計與建設提供科學處理方案,需要對隧道所處區域進行地質勘察。地質勘察主要采用地質調繪、地質鉆探、高密度電物探法、地震勘探與鉆孔超聲波檢測、抽水與壓水試驗、瓦斯檢測等方法。
2.1隧道工程地質調繪
地質調繪的方法主要包括追索法與路線穿越法,對工程整個地質單元與隧道區兩部分地質體進行分析。通過地質調繪,能夠查明巖堆、危巖、軟土、瓦斯、地下水等不良地質的分布情況。
2.2地質鉆探
由于隧道區域地層與巖性變化的多樣性,進行地質鉆探時需要布置多個鉆孔,加大鉆孔分布范圍。鉆探方式主要是采用金剛石或合金鉆進,對地質圍巖破碎帶,采用無水反循環鉆進工藝。鉆孔的深度除有特殊要求外,應當深入隧道設計標高2m~3m以下。鉆進巖芯取樣率要求破碎巖層與強風化層不小于50%,完整基巖不小于80%,覆蓋層不小于50,鉆探鉆進過程中,仔細測定地下水位,并及時記錄巖土分層、地下水位、鉆進進尺速率等。
2.3高密度電物探法
對鉆探方式難以查證的地質,則可以采用高密度電物探法,物探儀器主要是用α排列方式予以高密度數據采集,利用軟件進行二維電阻率成像反演,能夠準確判斷地質情況。
2.4地震勘探與鉆孔超聲波測井以及探測巖石波速
因隧道區域地層巖性多樣化,地表風化程度不同,地震勘探與鉆孔超聲波測井以及探測巖石波速技術逐漸被應用。地震勘探儀器主要采用折射波法,通過定性劃分結合定量指標的整體分析,確定巖石風化情況與隧道圍巖類型。
2.5抽水與壓水檢驗方式
條帶狀巖層組成的山嶺,有較多含水單元與隔水層,其透水性與含水單元具有較大差異。為了能檢驗出準確的洞身段各巖層的裂隙與透水性,準確預判隧道涌水量,于鉆孔施工結束后分別實施抽水與壓水試驗。
抽水及壓水試驗主要使用自制提桶與專業高揚程空氣壓縮機抽水與壓水設施,其中提桶抽水試驗用于地下水位較淺的地段,空氣壓縮機抽水和壓水應用于地下水位較深或無地下水的巖層。
2.6瓦斯檢驗
主要采用一套煤管、一套瓦斯解吸儀、兩個取樣瓦斯罐予以瓦斯檢驗,具體方法為:鉆孔遇煤層后,下采煤管采煤同時迅速裝灌后封閉,5min內進行解吸,獲得現場瓦斯解吸量,最后采用圖解法算出瓦斯耗損量,二者相加即為煤層瓦斯逸出量。
3、關于工程地質環境對隧道工程的影響
在建設長大隧道、深埋隧道過程中,會遇到各種各樣的地質問題,不僅會對工程工期與造價造成影響,還會給隧道的施工與運行帶來安全隱患。
3.1軟土地基
在湖相與濱海相等古地質環境中,軟土大都沉積在相對停滯與相對運動遲緩的水環境內,此類沉積軟土顆粒細軟、土質軟弱、孔隙度大、含水量高、容易形成蠕變、凝聚力小幾乎可以被忽略。在這種地質條件上建設隧道,必須考慮工程的地質問題。1)該地質土性較軟,受到隧道重負荷時容易發生沉陷,從而厚度發生改變,形成不均勻沉陷,導致隧道內襯砌等結構發生形變。2)隧道結構會受軟土蠕變的影響,需及時進行支護與襯砌。3)軟土一般存在于地下還原環境中,微生物作用容易形成甲烷氣體,聚積在軟土層孔隙內,隧道挖進時工作人員可能會受甲烷氣體的危害,遇到火源還可能引起爆炸。
建設隧道時,對于軟土地基,可以應采用盾構穿越。長大隧道,因軟土的蠕變特點,會形成超量切削,導致在盾構掘進的前端出現蠕變凹槽,如果軟土層厚度不夠,容易使水潛入隧道。因此,在盾構機穿越沉積軟土地帶時,需做好預防措施,杜絕安全隱患。
3.2砂卵石層地基
在多樣化地質條件如平原、河流、濱海、盆地中,會存在不同成因的砂卵石沉積層。由于沉積時受到古地質地理環境的影響,砂卵石層的沉積規律和顆粒級配受到沉積時水動力條件的影響。砂卵石層的危害主要是:1)隧道施工排水,造成周邊砂層的機械塌陷與管涌。2)砂層涌入會引發豐富地下水。3)砂層地質結構的不同,形成不規則沉陷,為隧道帶來安全隱患。4)砂層內夾雜的大塊卵石,影響盾構施工。采用沉管法在湍急河流的砂卵石層中建設隧道,容易使沉管下砂層形成沖刷,損害沉管隧道。
3.3碳酸鹽巖地層
在分布有可溶碳酸鹽地層地區,受到不同程度的喀斯特化作用,容易在地下形成多個洞穴與通道?;钴S在洞穴和通道中的喀斯特水包括孔隙水與裂隙水等,存在不同的特點??λ固厮兄饕幸韵绿攸c:1)獨存與半獨存的管道水流和擁有統一水力相關的地下水力面與擴散流同時存在。2)不含水巖體與含水巖體同時存在。3)非承壓水流同承壓水流之間互相變換。4)層流運動和紊流運動同時存在。5)非均質含水性和均質含水性復雜變化。
結語:隧道工程與水文地質條件密切相關,在水文地質條件相對簡單的區域,有利于隧道工程的施工,施工成本低、工期短。在水文地質條件相對復雜的區域,需加強隧道工程的水文地質環境勘查,合理選用施工工法,合理選用截、堵、引、排水及支護措施,避免地質問題對隧道的施工、運營造成危害。
參考文獻:
[1]王曉川,康勇,夏彬偉. 對提高TGP隧道地質預報系統準確性的分析[J]. 物探與化探,2012,01:153-158.
關鍵詞:公路隧道;地質災害;整治措施
中圖分類號:U459.2文獻標識碼: A 文章編號:
前言
由于我國經濟的穩步發展,以及人們生活質量的日益提高,我國汽車普及率也越來越高,同時也提高了對我國公路基礎工程建設的需求。公路隧道施工中由于工程地質的復雜性,隧道圍巖地質情況復雜多變,各種不良地質所導致的工程事故屢見不鮮,因此針對不良地質隧道的設計與施工顯得越來越重要。不良地質地段是指滑坡、崩塌、巖堆、偏壓地層、巖溶、高應力、高強度地層、松散地層、軟土地段等不利于隧道工程施工的不良地質環境。這些問題給公路隧道的設計施工帶來了嚴重困難。本文主要闡述這些問題的現象及特點,以便定性地辨別地質災害;同時也列舉了災害的防治及處理措施,為公路隧道設計施工提供參考依據。
1 滑坡、崩塌、泥石流
1.1 現象及特點
山體滑坡,崩塌災害是由于地殼重力式結構變化引起的災害,有的是因為在地殼中的自然的力量,更多的是人工開采使得山基松動?;率侵干狡略诤恿鳑_刷、降雨、地震、人工切坡等因素影響下,土層或巖層整體或分散地順斜坡向下滑動的現象。這種災害的特點是瞬間性,面積大,動量大,破壞性極強。泥石流是指在降水、潰壩或冰雪融化形成的地面流水作用下,在溝谷或山坡上產生的一種挾帶大量泥砂、石塊等固體物質的特殊洪流,其沖擊力重大,能移動并攜挾巨石,沖擊山體,形成巨大的破壞。
1.2 滑坡防治措施
由于我國經濟發展的需求,山體開采十分嚴重,造成山基松動,若遇就會形成山體滑坡,若滑坡為坡殘積土沿基巖頂面滑動,滑坡后基巖,且處于暫時穩定狀態,推斷進一步發展與擴大的可能性甚小,邊坡不高,則宜以路塹方案通過。采用抗滑樁和擋護結合整治的措施,并設天溝與滲溝攔截地表水和排除地下水。如果滑坡沿開挖臨空的坡腳滑出,滑面隨開挖深度而變化,說明巖性軟弱,不宜繼續下挖,宜改用隧道和明洞通過。如果滑坡地段是由于開挖失去平衡,加之雨水下滲,古滑坡復活,產生順層推移式滑坡,則宜采用在滑體上部清方減載,回填反壓,在滑體下部增加抗滑力。若出現在洞口,則采取增長明洞,并將明洞與暗洞的銜接處采用鋼骨架混凝土加強襯砌,在洞頂增設縱向截水溝,攔截地表水。產生滑坡的一個重要因素是水體作用,故需完善滑坡體周圍排水系統。
2 膨脹性圍巖
2.1 特點及危害形式
由于膨脹性圍巖,在施工中較為常見,引起的病害也挺嚴重,它具有使圍巖壓力增大的特點。膨脹性圍巖具有濕漲干縮往復變形和潛在應力特性,干燥土質膨脹性巖層,巖質較硬,易脆裂,具有明顯的水平和垂直張開裂隙,被水浸濕后,裂隙回縮變窄或閉合,強度迅速降低。軟質膨脹性圍巖經過斷裂和褶皺作用而產生破碎帶,隧道開挖后受風化和吸水的影響,發生體積膨脹,對隧道的支撐或襯砌產生膨脹壓力。一般會產生圍巖普通開裂、坑道下沉、圍巖膨脹突出和坍塌、隧道底部隆起、襯砌變形和破壞等形式的病害。
2.2 整治措施
2.2.1 加強對圍巖壓力和流變量測
在膨脹地層中開挖隧道,開挖前應調查其特性和規模,參考其他類似情況的工程實例,認真實施設計文件所提出的技術要求。在施工過程中還應對圍巖壓力及其流變情況進行充分的調查和量測,分析其變化規律。對地下水探明其分布范圍及規律,了解地下水對隧道施工的影響程度,以便根據圍巖動態采取相應的施工措施。
2.2.2 選擇合理施工方法
在膨脹地層中開挖隧道,宜采用短臺階法或中央導坑法,但開挖分部不宜過多。應緊跟開挖盡快對圍巖施加約束,可用錨噴構筑法施工及鋼拱架式格柵聯合支護;膨脹壓力很大時,可在隧道底部打設錨桿,也可在隧道頂部一定范圍內打入斜向超前錨桿或小導管,形成閉合環。斜向錨桿的外斜角度、桿長、間距、范圍等可按隧道設計規范設定。開挖時應盡量減少對圍巖的擾動和防止水浸濕,故宜采用無爆破掘進法。同時在開挖過程中要盡可能縮短圍巖暴露時間,及時襯砌,減少圍巖的膨脹變形。
2.2.3 加強支護
膨脹土地段隧道,除開挖后立即噴射混凝土外,還要及早進行支護。拱圈灌注后,拱腳部位要立即設置足夠強度的支撐,以抵擋兩側圍巖向內擠壓變形。
3 巖爆
3.1 巖爆特點
在巖爆高地應力條件下地下工程開挖過程中,導致脆壁圍巖開挖卸荷的巨大壓力分化作用,儲存于圍巖中的彈性應變能突然釋放,且產生爆裂松脫、剝離、彈射甚至拋擲等破壞現象,是一種動力失穩地質災害。它直接威脅施工人員和機械設備的安全,影響工程進度,因此,對可能產生巖爆的地段應做好預測,確認會發生巖爆的地段應做好防治措施。
3.2 防治措施
1)改善圍巖應力。合理布置隧道位置,使其軸線方向盡量與主應力方向平行,選用合理的洞形;通過鉆孔卸壓法、鉆孔水力破裂法(高壓注水法)、分部(層、次)開挖及在巖面噴灑水使巖體軟化等。
2)加固圍巖。包括對已開挖洞壁的加固和掌子面前方的超前加固,加固方法主要有錨噴、鋼絲網錨噴、鋼纖維噴混凝土、鋼支撐和錨桿錨固等。
3)防護措施。在臺車上安裝鋼絲保護網以確保工人安全。
4瓦斯地層
4.1 瓦斯
瓦斯是地下坑道內有害氣體的總稱,其成分以沼氣(甲烷CH4)為主,習慣稱沼氣為瓦斯。在煤系地層中,隧道開挖常常伴有瓦斯存在,它對隧道施工人員和機械設備是一個巨大的威脅。
4.2 防治措施
1)排放瓦斯。瓦斯含量不大時,使其自然排放;當瓦斯量大,噴出強度大,持續時間長時,則可插管排放;當開挖面瓦斯含量較大,而且裂隙多、分布廣時,則封閉坑道,抽放瓦斯。
2)在裂隙小、瓦斯含量小時,可用粘土、水泥漿或其它材料堵塞裂隙,防止瓦斯噴出。
3)水力沖孔。在進行開挖之前,使用高壓水射流沖孔,使瓦斯解吸和排放。
4)深孔松動爆破。利用炸藥的能量破壞煤體前方的應力集中帶,從而預防瓦斯突出的發生。
結語
隨著我國經濟的飛速發展,以及人民生活水平的顯著提高,對我國基礎設施的建設需求越來越多,公路隧道建設迎來了新高峰,由于隧道工程地質的復雜性,人們無法準確預測地質情況,對于不良和特殊地質地段的隧道施工除按常規進行外,還需一些特殊的加固措施和施工方法,如超前支護,錨噴施工和預加固等。本文所列舉的是隧道施工過程中常見的幾種地質災害的特性及防治措施,有待進一步完善。在具體地下工程施工中,以“少擾動、早噴錨,勤量測、緊封閉”為總體指導原則,最大限度地防止隧道地質災害的發生,將災害造成的損失降到最低,使施工安全和施工質量得以保證。
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相較于市政工程與房屋工程,人們對于隧道及地下工程的了解并不多,因此,在進行其施工建設之前,相關企業和人員有必要對隧道及地下工程的概念和施工內容做到知曉和熟悉。所謂隧道及地下工程,主要是指從事研究及建造各種隧道及地下工程的一門應用科學和工程技術,其過程階段包括規劃、勘測、設計、施工及養護,隸屬于土木工程下的一個分支,施工內容主要包括勘測和設計兩個部分,前者主要負責隧道位置的選擇,進而根據地形、地質環境來選擇最合理、經濟的路線走向,為后期的施工打好基礎;而后者則是要按照設計圖紙的要求來把紙上的構造框架落實實施,通過一些有效的方法使隧道及地下工程得以順利進展。
2工程地質與隧道及地下工程的密切聯系
由于隧道及地下工程一般是在巖體及土層中修建的通道和各種類型的地下建筑物,這就難免要涉及地質條件的影響,如果把隧道及地下工程比作一棵大樹,那么工程地質就是這棵大樹的根基,只有根基深厚可靠,才能穩定保護整個大樹健康成長,屹立不倒,所以工程地質的條件是否適宜對于隧道及地下工程的建設質量好壞起到了十分重要的作用,是其施工建設中不可忽略影響因素,因此,在隧道及地下工程項目施工之前,一定要對所處地質環境進行深一步的研究與分析,找出不利條件,采用不同的施工方法和技術來進行解決,做到因地制宜,結合實地情況,具體問題具體分析。例如:我國部分地區的一些特殊地質條件,對于軟土地層,在施工建設中就應該變換有效的措施方案,采用符合地層要求的頂管、沉管和盾構;而對于長隧道需要采用水平鉆井的方法來進行施工。
3隧道及地下工程的特點及容易產生的地質危害
(1)隧道及地下工程的特點。
任何一個工程的建設都有其自身的特性,隧道及地下工程的施工也有著自身的工程特點,首先,隧道及地下工程的施工周期較長,環境條件復雜,施工難度較大,作業面范圍較為狹窄,這都在無形中增加了對施工技術的要求,使施工進程進行的十分艱難;其次,由于地質環境的變化多端,使得工程中的外界影響因素猛然增多,時常會發生一些突發意外的情況,這都要求相關單位及時做出相應調整,以應對不同的工程狀況,對工程的協調組織管理都提出了新的挑戰,同時隧道及地下工程的建設一般都需要投入較大資金,所以保證其施工的有序進行,減少或避免地質危害的影響顯得非常重要;最后,隧道及地下工程會使城市的交通運作更加流暢,合理分擔了城市擁擠的巨大壓力,同時其建設的結構都具有強大的地震和爆炸承載能力,對于國防等建設工程具有重要的意義。
(2)隧道及地下工程中容易產生的地質危害。
隧道及地下工程的施工建設中很容易受到工程地質問題的影響,使得本來就不容易的施工工作變得更加舉步維艱。比如:塌方的影響,在地下隧道開挖后,由于使用爆破的方式,會使圍巖在經受土質松動以及變形壓迫的情況之后,變得更脆弱,極易形成塌方,同時其與隧道開挖面的結構面非常容易產生土塊變形塌落的隱患,最后由局部慢慢擴散形成整體塌方的趨勢。與此同時,滑坡的產生也是影響隧道及地下工程進度質量的重要原因,很多滑坡的形成都在山區發生,多數源于地質活動引發的,在隧道的建設過程中,滑坡的現象常常出現在進出口、偏壓以及淺埋等地段,一旦發生,后果不堪設想,勢必造成生命財產上的重大損失。
4隧道及地下工程對于工程地質問題的處理方法
(1)嚴格做好地質勘測工作。
隧道及地下工程的建設工作中,地質勘測起到了十分重要的作用,正所謂:“知己知彼,百戰不殆”,在施工開始之前,一定要對施工所處地點的地質條件有所了解,進行分析和研究,它是工程設計的重要資料,為以后的施工過程提供了寶貴的依據,否則,在還沒摸清地質環境的情況下去進行施工工作,無疑會冒著很大風險,給整個工程都埋下了巨大的安全隱患,因此,開工之前的地質勘測調查工作是必不可少的。
(2)加強技術提高和責任監督。
伴隨著科技的不斷進步,施工建設中越來越多的新方法新工藝涌現出來,很多以前的老舊的施工方法已經不再適用,為了滿足實際的工作要求,在隧道與地下工程的建設當中,已采用了很多新式的是施工方法或方案,比如:利用逆作法施工,坑內降水坑外注水等方法,有效地提高了其穩定性;另外,可以借助計算機等工具進行數據的分析,工程技術參數的計算。與此同時,大力加強對隧道及地下工程的施工建設的監督力度,以現場為重點,全面細致地整個工程的施工過程進行嚴密監控,不放過任何一個安全疑點,進而及時發現并解決,保證工程的施工質量和經濟利潤。
(3)反復論證審核施工方案,減少地質問題發生。
隧道及地下工程的施工方案是指導工人正確合理施工的重要根據,因此它的實施必須經過反復的推敲研究之后,確保沒有問題之后,方可實行,否則無法做到在工程的復雜多變的建設過程中沒有失誤和安全危險。比如:降水設計方案的選取,就要預先通過論證、分析、找出其可行的地方與缺少的不足點,進而補充進去,使方案更全面、完整、實用,以此選擇出最優的降水設計方案,讓工程施工變得更有把握。由此可見,對于施工方案的對比分析與審核是施工前不可或缺的一項工作,只有提前對實際施工容易出現的情況做具體的分析總結,才能更好地避免地質危害對于隧道及地下工程項目的施工建設影響。
5總結
關鍵詞:隧道程 卓越工程師計劃 課程整合 實踐學分 工程職業道德
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)06(b)-0000-00
1 引言
國家卓越工程師教育培養計劃(下文簡稱卓越計劃)是為貫徹黨十七大所提出的“走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人力資源強國等戰略部署”,為落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》而實施的高等教育重大計劃[1]。卓越計劃的實施可促進促進工程教育改革和創新,提高我國工程教育人才培養質量。
作為國家卓越計劃的第二批試點院校,重慶交通大學土木建筑學院以2012級隧道與軌道工程兩個班為試點班級,采用卓越計劃培養模式的教學大綱。根據試點班級的教學效果,再對教學大綱進行修訂并進一步在其他專業推廣。《隧道工程》是隧道與軌道工程專業的主干專業課程,要求學生同時具有理論知識和現場工程實踐經驗,這剛好符合了卓越工程師的培養理念。因此基于“卓越工程師計劃”的培養模式和培養方案,對《隧道工程》課程進行改革十分必要。
2 《隧道工程》課程的現狀和不足
《隧道工程》的教學目的是使學生掌握有關山嶺隧道的勘察、構造、結構設計原理、結構計算、施工、監測、通風、照明的基本知識,對山嶺隧道有比較全面、深入的了解,從而具備從事隧道工程施工和管理的基本知識,具有解決復雜圍巖中隧道設計的能力。
按照傳統的培養方案,隧道與軌道工程專業的學生在大三下學期進行《隧道工程》(48學時理論,共3學分)的學習,在大四上學期進行《隧道結構電算》(24學時理論+16學時上機教學,共2學分)和《隧道通風與運營設施》(32學時理論教學,共2學分)。通過以上3門課程的學習,可以使學生系統的掌握隧道勘查、設計、施工和運營整個生命周期的理論基礎和工程特點,但該培養模式有以下兩方面的不足:
(1)在《隧道工程》課程中,已經簡略的介紹了有限元的基本原理和隧道通風設計和施工措施,而《隧道結構電算》對有限元的基本原理和軟件計算、《隧道通風與運營設施》對通風原理、設計和運營管理又進行了細化講授。這3門課程的教學內容有一定的重復、時間搭接不連貫。
(2)傳統的《隧道工程》課堂授課在現場實踐之前進行,雖然老師們花費了很大的精力搜集了大量的現場圖片和少量的施工錄像,但這對于整個隧道施工的生命過程而言顯得很單薄,并不能滿足學生對現場的求知欲和現場真實感。傳統的隧道現場實習安排在畢業實習中,此時課堂授課已經結束近1年。學生在現場實踐過程中往往會感慨:“原來是這樣啊”!實踐教學確實會加深學生對隧道理論學習的認識,但卻因為時間安排的原因,無法提高《隧道工程》課堂授課的效果。
3 基于“卓越工程師計劃”的《隧道工程》課程改革
3.1 相似課程的整合
針對目前《隧道工程》與其他課程的內容有重復的問題,依據卓越工程師培養計劃的指導思想,制定新的課程大綱,將《隧道工程》、《隧道結構電算》、《隧道通風與運營設施》三門課程進行打通講授。通過改革后《隧道工程》,不僅能使學生從整體上掌握公路隧道的勘察、設計理論,而且可掌握隧道結構設計的電算軟件,做到理論基礎與軟件操作的統一;同時可對隧道的防排水、照明、通風的設計和運營管理有系統的認識。并通過與之匹配的課程設計,使學生掌握隧道勘察、設計、施工和管理的整個過程。
整合后的《隧道工程》充分利用了每個課時,授課內容層層遞進,使學生全面掌握的隧道設計理論和軟件設計操作實踐。同時,在電算軟件學習過程中,發揮三維數值仿真軟件模型立體化、結果形象化的優勢,建立和演示隧道結構-圍巖相互作用的數值模型,不僅可輔助學生對知識點的理論,還可激發學生的科研激情。
3.2 課堂授課與隧道現場實踐的結合
針對課堂授課與隧道現場實踐時間安排不相匹配的問題,在《隧道工程》課程中專門設置0.5學分的現場實踐要求。利用合作企業所提供的隧道設計、施工現場基地,在工程現場搭建教學平臺。改變隧道現場時間的時間,做到課堂理論學習與現場實踐學習的同步推進。此外,擴展現場實踐的途徑,可充分發揮多媒體的優勢,通過錄制隧道勘查、施工、運營期間的錄像,生動、貼近實際的講授書本理論知識。通過隧道現場的實踐,學生可充分體會到隧道線路選擇、地質超前預報的重要性,直觀的建立隧道設計與施工的轉化關系,在理解中學習,避免陷入死記硬背的誤區。
3.3 工程職業道德教育
近期頻出的隧道施工事故,已經引起了廣大教育者的重視和警醒,目前的隧道工程教學忽視了對學生工程道德的教育。學校中的土木專業學生是工程中的卓越工程師,將承擔起建設國家重大工程項目、推動工程技術進步的重任。有技術而無道德的工程師,是最大的潛在隱患。為了國家工程建設的未來,必須將對學生的工程道德教育引入本科課堂。結合已建或者在建工程的事故案例,引導學生分析工程出現問題的原因,同時加強學生的技能教育和道德教育。
4 結語
依據國家“卓越工程師培養”的思路,結果本?!端淼拦こ獭返奶攸c,通過對課程內容、教學手段的改革,實現多角度、多層次的課程講授,必定會達到更好的教學效果。輔以工程職業道德教育,培養培養技術過硬、職業道德高尚的卓越工程師,為國家的建設添磚加瓦。
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在中國的一些地區,人們的出行受到了嚴重的阻礙,彼此之間的交流也就隨之變得少之又少。而這個問題也一直得到國家的關注,為解決這個問題,國家將交通建設放在首選位置。但由于中國不同地區的地質條件不同,表現為很強的復雜性,因此,為了減少地區之間的距離,國家將隧道放在山區交通建設的首選位置。長距離的深山鐵路隧道的安全問題不同于一般性質的長距離隧道的安全問題,由于其地理位置的原因有著其特殊性和復雜性。因為長距離深山隧道的修建不論是時間問題還是環境問題以及施工問題,面臨著各種各樣的不確定性安全隱患和安全問題,雖然隧道工程施工可以大大縮短地區之間的距離,但由于地區地質條件的特殊性和復雜性,通常會導致隧道施工工期長,所要求的技術很高和經費多等缺點。在隧道施工過程中,也可能會遇到滑坡、涌水和巖溶塌陷等危險,這樣就會導致隧道施工的工期加長、危險加大、質量降低。當隧道工程施工遇到地質災害時,不僅是隧道的有效使用期限變短,消耗的經費變大,同時,也會使隧道工程施工最終的目的性降低,即人們的出行扔存在安全風險。
在隧道工程施工中不可避免的遇到地質災害,滲流便是其中的一種,因此滲流成為在地質災害中關注的焦點。中國的面積廣,地質復雜,而地下水又會對隧道有很大的影響,因此在進行隧道工程施工過程中要注意滲流的影響。而在中國的隧道工程施工方面,滲流是很常見的現象,同時也是很難避免的,有“十隧九漏”之說。因此,加強對滲流引起的隧道施工地質災害的研究,找到防治辦法,提高隧道施工的質量,可以有效的在保證人們正常出行與交流的同時,也可以保證隧道和人們的安全,增加隧道的使用壽命。
1 滲流的特點以及致災的力學機制
1.1 滲流的特點
地球上必不可少的便是水,同時它也是各種地質中不可缺少的成分,在地質方面起著至關重要的作用,但它也是地質災害發生的導火索。隧道工程施工的滲流主要發生在含水路段,當對此路段進行施工時,原有地下水的的狀況就會發生改變,破壞其滲流條件,地下水便會隨著隧道的一些位置流出,最終導致涌水災害,形成滲流。根據地下水滲流的快慢或大小,滲流可表現為水的滲出、海流,當地下水流出的程度再次加大時,滲流又可表現為股流和大范圍突水等形式。
1.2 滲流致災的力學機制
工程施工中遇到的地質災害主要來自水的因素,而水的存在形式分為靜態水和動態水,在隧道中,水的存在形式同樣是由靜、動兩種儲量構成,并且這兩種類型的水儲量都與水圍巖的規模有關。但是,水的存在形式不同,所以要涉及的因素必然不同。水的靜儲量是潛水資源含水層多年平均最低潛水位以下的地下水儲量,即存在隧道內的地質之間的空隙中的地下水,它不僅與水圍巖的規模有關,還和儲水能力、給水能力有關;水的動儲量是潛水資源含水層多年平均最高水位與最低水位之間的地下水儲量,即存在隧道內的與地表水源或其他地下水有直接聯系的地下水,它不僅與水圍巖的規模有關,還與水的補給、徑流和排泄條件有關。
巖體力學性能的影響因素有很多,其中水的賦存狀態、巖石的性質以及巖石的完整程度等占主要的位置,其次是水與其他方面綜合的影響也給巖體力學性能帶來巨大的影響,例如,有的巖體遇水后會因膠結物溶解,導致巖體內的一些細小顆粒被融化,從而使巖體軟化,變得疏松,最終致使巖體的強度降低;有的巖體會因巖體中的一些物質與水發生化學反應使其強度降低;有的巖體會因巖體中的物體遇水變得光滑導致巖體變形或破壞使其強度降低。
巖體發生變化通常是由水和巖體之間的化學反應造成的,而他們之間的力學又通常會使地下水水量發生劇變,而當水量發生變化時,其巖石之間的間隙中的水壓也便隨之發生變化,最終使巖石的結構受損 從而使巖體的強度降低,導致工程體應力環境的惡化,從而影響著工程體本身。在巖體內部,通常存在著滲流場和應力場之間的動態平衡,兩者之間互補互惠,每當滲流場或應力場中的一種發生變化時,另一種會自動發生變化,使其回復到原有的動態平衡。但是,如果一方變化的幅度過大,另一個不能隨之也發生變化,那么這個動態平衡就會發生破壞,最終導致地質災害的發生。
2 滲流災害的防治措施
每道工程都有自己的核心任務和落腳點,隧道施工也不例外。地質災害檢測和警報便是隧道工程施工的核心任務和落腳點。提前預知隧道工程施工中可能會遇到的各種情況,掌握隧道的變數,可以在遇到滲流時及時果斷的采取有效措施,降低滲流災害的影響程度,保證隧道工程施工的正常進行。對于隧道工程施工災害的監控測量預警的流程如圖1所示。
由圖1可知:在進行隧道工程施工前搜集有關隧道的信息,然后根據隧道信息進行此隧道工程施工的動態設計與管理,在動態效果良好且無誤的情況下,根據動態的流程或步驟進行信息化施工,但在進行信息化施工的過程中要不斷的進行地質預報和監控測量,以此得到隧道工程施工進行中所遇到的可能的狀況和數據,然后對地質預報和監控測量得到的數據進行分析、處理和反饋。經過對數據的分析、處理和反饋,得出結論,如果顯示無異常,表明隧道工程施工過程符合動態設計與管理,則繼續進行正常施工;如果顯示異常,則表示隧道工程施工過程有異于動態設計與管理的地方,是災害預警,需要采取防治措施,并重新進行信息化施工。
隧道工程施工是一項大的工程,在進行施工前最好考慮到各種可能出現的災害,這樣就可以在遇到災害時及時果斷的采取措施,降低災害的程度和損失。因此,在進行隧道工程施工前進行地質預報能夠起到意想不到的作用,對于超前地質預報的流程圖如圖2所示。
由圖2可知:首先通過隧道超前地質預報體系進行宏觀地質調查分析和確定所遇災害風險分級,根據災害風險分級制定災害分級綜合預報方案,然后根據制定的災害分級綜合預報方案和宏觀地質調查分析結論進行長期地質災害預報,根據長期地質災害預報進行短期地質災害預報,在進行短期地質災害預報結論無異常情況下,進行正常施工,在進行短期地質災害預報結論異常情況下,則確定災害類型與規模,并根據災害的類型與規模采取相應的處理措施,最后再進行正常施工。
任何災害或事故的發生都少不了源頭、過程和結果三個步驟,滲流地質災害的發生也不例外,同樣由這三個步驟發生,因此,該文從滲流發生的源頭、過程和結果三方面進行防治,具體措施如下:
(1)在進行隧道工程施工前對地表水、暗河以及地下水等進行探測、預報和定位,即進行超預報工作,然后采取針對性的措施,進行定量和定性的工作,盡量減少水對將要進行的隧道工程施工所帶來的影響,但在此期間仍要不斷進行超前預報工作。
(2)當隧道工程施工進行中時,如若遇到水源或接近水源的地方時,可以采取放掉地下水或表面水等措施,不可以盲目施工,這樣才可以保證正常安全施工以及隧道工程施工的質量以及使用壽命。
(3)當隧道穿越的水源豐富且不間斷時,可以采取排、堵和排堵結合的方法,盡量減少水源對隧道工程施工的影響。當穿越河川或江水的隧道中有出水的裂縫時,一般采用堵的方式。
(4)為防治隧洞工程施工過程中出現滲流,也可以提前采取措施,如進行超前引排、超前預注漿等措施,阻止滲流在隧洞工程施工過程中出現。
3 結語
隧道工程施工中的地質災害有很多種,滲流便是其中的一種,并且滲流現象比較普遍,對隧道的危害很大,果斷采取有效措施既可以提高隧道的質量和安全率,同時也可以增加隧道的使用壽命。該文首先分析了滲流的特點和滲流致災的力學機制,了解到滲流致災的特點和原理,然后進行隧道工程施工災害的監控測量、預警分析和隧道工程施工超前地質預報分析,掌握隧道工程施工中地質災害監控測量預警和超前地質預報的使用流程和步驟,為隧道工程安全施工奠定基礎。同時,該文也對進行隧道工程施工過程中出現的滲流現象給出了一定的措施,確保工程的安全進行。
總之,滲流是一種常見的隧道工程施工中的地質災害,同時也是影響最廣的地質災害現象,該文通過對滲流引起的隧道工程施工地質災害進行研究,尋找有效的防治措施,提高隧道工程的質量和安全性能,同時也增加了隧道的使用壽命。
該文通過研究找到滲流引起的地質災害的防治措施,但由于時間關系,不能做更深入的研究,由此在以后的研究中從以下幾個方面做更進一步的完善:
關鍵詞:公路隧道,施工技術,質量控制
0引言
通常來看,公路隧道的施工程序是極為繁瑣和復雜的,鑒于其獨特的施工環境,從而使其具體的施工過程通常會遇到諸多的困難。而這樣既不利于工程質量的達成,同時也可能會留下諸多潛在的質量漏洞和技術難題。而如要解決以上出現的問題,就務必要透徹了解公路隧道的具體特點,并切實了解其中可能存在的問題和疏漏,并采取行之有效的應對舉措,從而把隧道施工中可能出現的事故等級降到最低或根本杜絕,以助力施工企業獲得長效和穩定的發展。
1公路隧道施工的特點[1]
對于公路隧道施工來說,其主要包括以下幾個方面的特點:1)對地質條件的依賴性比較明顯。因為隧道工程通常都是在地下的環境中施工,所以對于地質的具體情況務必要做到透徹的了解,并切實分析可能出現的地質問題和突況,以確保隧道工程能夠穩定安全地進行。2)公路隧道工程的差異性。對于公路隧道工程來說,工程項目的具體設計與正式施工是兩個十分重要的環節。在施工過程中,由于隧道中的地質條件和施工環境比較復雜,因而導致很多設計內容需要根據圍巖的實際情況來進行修改與調整,進而使得工程設計的內容與施工的實際狀況存在巨大的偏差。3)施工難度系數較大。通常整個隧道的施工都是在洞中進行,而洞內的不可知因素太多,且環境極為復雜,施工的空間極為有限,大型的設備也不能有效地展開,稍有不慎極易出現碎石甚至于塌陷的情況,這樣就給隧道工程的整體推進造成了很多的干擾。
2公路隧道施工常見問題
2.1開挖質量問題
在對公路隧道具體施工的時候,通常會遇到諸多的情況,而開挖方面出現的質量問題比較嚴重。例如,當前我國諸多的施工機構在推進公路隧道工程時并沒有切實控制各個環節的程度和效果,因而使得爆破等環節出現較大的失誤。另外大多的施工人員對初噴作用的認識出現偏差或未能全面了解,進而在操作的時候引發各類質量問題。
2.2支護質量問題
在開挖的時候,務必確保整個過程的切實整體,不得出現遺漏的情況。當前比較常用的一種方式是臺階式的開挖方式,但是此類方式會造成開挖縱向的距離加大,長此以往必會使得圍巖脫離于初期的支護結構,這樣長時間的作用,在地基不穩的情況下極易出現空洞的情況,甚至于最終出現拱角懸空或是空洞的情況。
2.3防水問題
防水問題在公路隧道的施工過程中也是要格外注意的一項內容,其既關系著施工的整體質量,同時也與公路隧道工程的功能和安全息息相關。如防水材料的質量不達標或是使用方式有誤等,都極易對整個隧道工程造成不可預估的后果。因而務必要嚴格控制各個環節的質量問題,以防出現任何紕漏和不可控制的情況。
3公路隧道施工的質量控制措施
3.1完善開挖方法
通常情況下,在開挖隧道之前,應充分了解圍巖的具體狀況,從而保證開挖符合預期設定的標準。該文主要以Ⅴ級圍巖為例,進而介紹了公路隧道的具體開挖方式。由于長久的風化和侵蝕的作用效果,進而使得Ⅴ級圍巖中巖石的整體穩定性出現大幅度的下降,同時也會造成其傳遞荷載的能力嚴重下降。而為了處理這樣的情況,就需要使用短臺階施工的方式實施開挖,以控制臺階的高度等各個方面的內容。通常臺階的高度應為3m左右,而長應達到5m[2]。此外,以下幾個方面的問題也需要引起足夠的重視:1)科學控制進尺的大小程度。通常應把進尺設定為1m,而之所以這樣做是開挖的便捷性的考慮。2)在對臺階進行施工的時候,為了減少爆破的頻率,應盡量使臺階能夠在同一時間段施工。爆破頻率的減少有助于確保巖石本身整體的穩定性和堅固性,另外也能推動工作效率的大幅度提升。3)在完成開挖作業之后,可能會出現上臺階懸空的情況,而如果對其施加荷載也極易出現垮塌的危險。
3.2控制公路隧道支護施工質量
在公路隧道開挖完成之后,為了保證施工能夠安全穩定地推進,就要做好科學的支護,并采用適宜的方式監測噴射混凝土的質量,而當前常用的方式是噴大板法。一般情況下其監測主要針對的內容是原材料與噴射混凝土的具體效果,監測其結合堅硬程度以及混合結構的厚度等是否達標,此外,還要監測混凝土與周圍圍巖的凝結程度[2]。
3.3加強防水層的施工技術與質量控制
要確保公路隧道防水層的施工質量能夠獲得嚴格的控制,施工方式的選用極為關鍵。例如,借助于推行黏結測試,可以確定適宜的用量,接著使用綜合黏結法和防水卷材的方來具體施工。在對防水卷材鋪設的時候,應順著拱部環向進行,并合理控制搭接和黏結的程度。需要注意的是,在黏結的過程中,既要注意劑量的多少,也要確保涂抹的均勻,不得出現漏抹或是有空隙的情況,從而確保接口區域的牢固性和密閉性。防水卷材鋪設的緊密程度也要科學控制,以便于后期適當的調整和協調。調整的力度要適當且均勻,不得對卷材造成破壞。另外,在澆筑混凝土的時候,通常會選擇用泵送的方式,進而把其輸送到攪拌倉中,這樣既能防止卷材被混凝土燙傷,同時也能確?;炷恋木鶆蚝屯暾?/p>
3.4隧道襯砌質量控制措施
在隧道襯砌施工的時候,通常會遇到二次襯砌出現裂縫的情況,而之所以出現這樣的情況主要是由于圍巖松動而導致的。由此可見,對于裂縫的檢查應引起足夠的重視。實際的操作中可以借助于刻度放大鏡等精密的器具來進行,進而對裂縫的深度和寬度實施觀察,從而更為快捷高效地采取科學的處理方案。而如果在施工的時候出現襯砌背后回填不密實或是有空洞的情況,一般情況下應使用雷達等監測手段實施詳細監測。監測的時候要切實注意頻率的把握以及測線的布置[3]。不僅如此,對于問題較多的區域諸如拱頂的空洞等,務必要加強相應的監測和核查。
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