淺析鐵路建設(shè)中圍巖隧道施工技術(shù)的探討

高習(xí)剛

摘 要：隧道施工過(guò)程中存在圍巖脫落，甚至塌方危險(xiǎn)，威脅施工人員的安全。本文針對(duì)施工過(guò)程中圍巖失穩(wěn)破壞進(jìn)行分析，評(píng)估其失穩(wěn)可能性，并提出可行的預(yù)防治理措施。文章分析了隧道施工過(guò)程中圍巖失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法，分析了隧道巖層開(kāi)挖可能的風(fēng)險(xiǎn)源，結(jié)合實(shí)際工程，研究了隧道開(kāi)挖圍巖安全性評(píng)估以及預(yù)防施工過(guò)程中出現(xiàn)的塌方問(wèn)題，對(duì)隧道的安全施工具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：隧道圍巖；安全評(píng)估；控制措施

中圖分類(lèi)號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）07-0099-01

1 前言

隧道施工過(guò)程中圍巖的安全問(wèn)題，一直是工程界關(guān)心的問(wèn)題，也是威脅施工人員生命安全的主要因素。文章從預(yù)防施工過(guò)程中隧道圍巖失穩(wěn)入手，防止隧道發(fā)生塌方，對(duì)隧道圍巖的施工進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。本文以實(shí)際工程為背景，對(duì)隧道初期施工進(jìn)行了安全穩(wěn)定性分析，確定了隧道圍巖失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)因素。對(duì)隧道圍巖安全穩(wěn)定性分析，依據(jù)的是當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，不同的地址采用不同的風(fēng)險(xiǎn)分析方法，根據(jù)得到的安全評(píng)估結(jié)果制定施工方案。

2 隧道圍巖安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

風(fēng)險(xiǎn)分析有多種方法，按其性質(zhì)可分為定性、定量和半定量等，這些方法各具特色，互相補(bǔ)充，但彼此并不能替代。常用定性的評(píng)估方法有專(zhuān)家調(diào)查法、初始風(fēng)險(xiǎn)清單法、流程圖法等，常用定量分析的方法有蒙特卡羅法、調(diào)查打分法、敏感性分析法等。本文對(duì)隧道圍巖安全風(fēng)險(xiǎn)采用定性與定量相結(jié)合的方法進(jìn)行。

3 隧道施工風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別以及風(fēng)險(xiǎn)分析

隧道施工中的風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別一般采用初始清單法，充分利用過(guò)去隧道施工中的成果，盡可能詳細(xì)的列舉施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別，按照系統(tǒng)化、規(guī)范法的要求去識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)。按照初始風(fēng)險(xiǎn)清單基本原理，將隧道工分解為洞口工程；洞身開(kāi)挖；洞身襯砌；監(jiān)控量測(cè)；隧道路面及交通5個(gè)分部工程，然后又對(duì)各分部工程進(jìn)行分解成分項(xiàng)工程，如將洞口分部工程分解為洞口開(kāi)挖工程、洞口邊仰坡分項(xiàng)工程；洞身開(kāi)挖分部工程分解為鉆爆及人工開(kāi)挖、洞內(nèi)運(yùn)輸分項(xiàng)工程；將洞身襯砌分部工程分解為初期支護(hù)、二次襯砌分項(xiàng)工程；將監(jiān)控量測(cè)工程分解為結(jié)構(gòu)受力及變形監(jiān)測(cè)、超前預(yù)報(bào)分項(xiàng)工程；將隧道路面工程分解為路面基層、路面面層分項(xiàng)工程；將交通工程分解為交通安全設(shè)施、機(jī)電設(shè)施分項(xiàng)工程。最后將各分項(xiàng)工程分解到各項(xiàng)作業(yè)，然后對(duì)施工作業(yè)通過(guò)評(píng)估組討論、專(zhuān)家調(diào)查等方式，分析評(píng)估單元可能發(fā)生的典型事故類(lèi)型，制定施工安全風(fēng)險(xiǎn)檢查表，最后形成風(fēng)險(xiǎn)事件清單。

4 工程案例

4.1 地質(zhì)分析

擬建隧道凈距12m，隧道左線里程K17+825～K18+245，左線隧洞長(zhǎng)420m，右線從里程K17+825～K18+241起全長(zhǎng)416m。隧道最大開(kāi)挖面面積為160m2，隧道出口處圍巖類(lèi)別屬于v級(jí)，巖層厚度為13～22m。隧道軸線與山體走向斜交，山體對(duì)隧道圍巖形成了偏向壓力。圍巖巖體多屬于疏松黏土，沙土以及含有中粒砂黏土等，其中黏土屬于軟巖。隧道圍巖傾角較小，且大多是板巖，巖體穩(wěn)定性收到板巖傾角的影響。圍巖受到巖體構(gòu)造以及巖層的產(chǎn)狀、巖性等影響，所以隧道拱頂巖體容易發(fā)生坍塌，另外隧道墻腳處也是容易受壓破壞的區(qū)域。此地區(qū)的抗震設(shè)防烈度是8度。隧道開(kāi)挖初期采用的是噴錨支護(hù)，并在軟巖區(qū)域采用一定的注漿加固。

4.2 隧道開(kāi)挖數(shù)值計(jì)算

工程隧道圍巖級(jí)別是Ⅴ級(jí)，巖層開(kāi)挖采用小凈距、淺埋、大斷面等，施工過(guò)程中雙線隧道容易產(chǎn)生相互影響，如果施工方法沒(méi)有合理規(guī)劃，很容易引起圍巖失穩(wěn)，發(fā)生坍塌事故，為了避免圍巖發(fā)生大的變形，降低沉降率，本工程采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖施工。此方法施工相對(duì)復(fù)雜，施加一層襯砌支護(hù)及拆除臨時(shí)支護(hù)體系時(shí)容易影響到隧道圍巖的穩(wěn)定性。采用數(shù)值方法先模擬隧道開(kāi)挖，找出可能發(fā)生失穩(wěn)的原因，確保施工過(guò)程圍巖的穩(wěn)定性

4.3 風(fēng)險(xiǎn)控制措施

（1）隧道圍巖開(kāi)挖以后應(yīng)該及時(shí)施加初期支護(hù)，并應(yīng)根據(jù)安全支護(hù)措施進(jìn)行施工。（2）在大跨度公路隧道中，以及隧道圍巖中存在軟巖的支護(hù)中，雙側(cè)壁導(dǎo)坑方法施工，相對(duì)其他施工方法要安全一些，尤其是在控制路面沉降方面。但是由于雙臂導(dǎo)坑方法施工，其工序比較復(fù)雜，每道工序之間連貫性又比較好，導(dǎo)坑法開(kāi)挖的深度一次不能太深，超過(guò)中間巖體過(guò)多將無(wú)法施工，一般控制在3倍洞徑內(nèi)。（3）地下土質(zhì)具有復(fù)雜性和不確定性，圍巖的結(jié)構(gòu)變化更加復(fù)雜，這就需要我們對(duì)圍巖進(jìn)行超前預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)變量地質(zhì)的位置，一旦發(fā)現(xiàn)實(shí)際地質(zhì)條件與勘察資料不相符合，應(yīng)該及時(shí)修改支護(hù)參數(shù)。（4）當(dāng)隧道中間預(yù)留圍巖超過(guò)了15倍的隧道直徑時(shí)，在拆除初期臨時(shí)支護(hù)以后，應(yīng)該及時(shí)施加二次襯砌。

5 結(jié)語(yǔ)

隧道開(kāi)挖過(guò)程中及其容易對(duì)圍巖造成擾動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)圍巖失穩(wěn)破壞。加上圍巖開(kāi)挖破壞了自然平衡狀態(tài)，形成不均勻力，都是導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)的重要因素。為了防止施工過(guò)程中發(fā)生圍巖失穩(wěn)破壞，本文將安全風(fēng)險(xiǎn)與安全系數(shù)結(jié)合，對(duì)隧道初期圍巖進(jìn)行封閉支護(hù)。采用本文提供的方法進(jìn)行支護(hù)施工以后，從專(zhuān)家評(píng)估結(jié)果來(lái)分析，能夠很大程度減少?lài)鷰r失穩(wěn)的可能性，并能及時(shí)的預(yù)測(cè)和預(yù)警，從而減少安全事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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