在軟巖中開鑿隧道時,由于巖石的物理和力學特性,會遇到一系列的工程挑戰和問題。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定性呢?
軟巖中開鑿隧道時一些常見的問題:
1. 圍巖穩定性差:軟巖的強度和穩定性通常較差,容易發生坍塌、滑移或松動,尤其是在開挖過程中,圍巖可能無法自穩,需要及時的支護措施。
2. 沉降和變形:軟巖在受到開挖擾動后,可能會發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構造成損害。
3. 地下水問題:軟巖地區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涌水現象,導致施工困難,增加施工風險,并可能引發地表沉降。
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和加固工作,整體施工進度可能受到影響,導致施工效率降低。
5. 支護和加固成本高:為了保證軟巖隧道施工的安全性和穩定性,需要采用更多的支護和加固措施,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的情況下,襯砌可能會出現裂縫或局部破壞。
7. 環境影響:軟巖隧道施工可能會產生大量的泥漿和廢水,處理不當會對環境造成影響。此外,施工振動和噪音也可能對周圍環境和居民造成干擾。
8. 地質災害風險:軟巖地區可能存在地質災害的風險,如滑坡、泥石流等,這些都可能對隧道施工構成威脅。
如何保證工程的安全性和穩定性?
為了應對這些問題,工程師通常會采取一系列的預防和應對措施,包括詳細的地質勘察、合理的隧道設計和施工方法、及時的圍巖支護和監測、有效的地下水控制技術、以及環境保護措施等。
1. 隧道設計
合理的隧道斷面設計:根據地質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。
支護系統設計:設計有效的初期支護和永久襯砌系統,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:采用分步開挖技術,如臺階法、環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:在開挖后立即進行支護,以防止圍巖松動和坍塌。
地下水控制:采用排水、注漿或凍結等方法有效控制地下水,減少涌水和軟化圍巖的風險。
3. 支護技術
噴射混凝土:使用噴射混凝土作為初期支護,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,提供即時的結構支撐。
錨桿和錨索:通過錨桿和錨索將圍巖固定在一起,增加圍巖的整體穩定性。
注漿加固:對圍巖進行注漿加固,填充裂隙,提高巖石的強度和穩定性。
4. 監控測量
實時監控:實施圍巖和支護結構的實時監控,包括位移、應力、地下水壓力等參數,以便及時發現問題并采取措施。
預警系統:建立預警系統,當監測數據超過預設閾值時,及時發出警報并調整施工方案。
5. 環境保護
泥漿和廢水處理:妥善處理施工中產生的泥漿和廢水,避免對環境造成污染。
振動和噪音控制:采取措施減少施工振動和噪音對周圍環境和居民的影響。
6. 應急預案
制定應急預案:針對可能發生的突發事件,如涌水、坍塌等,制定詳細的應急預案和救援計劃。
通過上述措施的綜合應用,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險,確保工程的順利進行。然而,每個隧道工程的具體情況都是獨特的,因此需要根據實際情況靈活調整和優化施工方案。