电力隧道暗挖工程垮塌质量问题探究

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2021年11月29日18:29:30 评论

电力隧道暗挖工程垮塌质量问题探究

【摘要】电力隧道暗挖工程施工过程中需特别注意暗挖工程垮塌质量问题的防治。文章以兴隆136路电力隧道暗挖工程为例浅析电力隧道暗挖工程垮塌质量问题的防治,为其它类似工程施工提供项目实例和经验。

【关键词】电力隧道;暗挖;垮塌防治

1工程概况

该项目位于成都市天府新区成都片区直管区,地处成都平原南部边缘。场地附近为红星路南沿线,交通较便利。该电力隧道平面根据天府新区规划建设局给定的隧道设计红线图进行设计,工程起于梓州大道,止于兴隆148路,隧道布置在兴隆136路北侧绿化带内。隧道由西往东自编桩号,暗挖段(桩号0+000~0+085)隧道接梓州大道电力隧道暗挖井,采用单仓断面,起点0+000处接梓州大道东侧已实施电力隧道,平面布置图详见图1。

2工程重难点

(1)136路电力隧道区为低山浅丘地貌,部分地段为农田、鱼塘。场地地形有一定起伏,属于侵蚀浅丘地貌单元,地貌简单,微地貌较发育。

(2)根据地堪报告该段地下水位较高要进行降水施工,有明显的上层滞水(鱼塘)。

(3)暗挖初衬存在强度增长期,必须进行科学合理的工序组织,才能有效的缩短工期,否则将会造成停工等待期,影响工期。

(4)施工期正处于雨季对洞口及周边排水系统都受一定影响。

3坍塌的原因分析

浅埋暗挖施工的关键是确保围岩地层及支护结构的稳定。施工车辆从暗挖区域上部通过产生强烈振动,使隧道周边土体更松弛,开挖过程中极易坍塌。支护结构采用初期支护加二次模筑混凝土支护的复合式衬砌结构形式,初期支护由钢拱架喷射混凝土组成。根据工程实践总结,支护结构较可靠,一般不会坍塌,坍塌较多为开挖面的围岩失稳。一般引起坍塌的原因或因素有:

(1)地层预加固效果不佳。成都地区的浅埋暗挖是以地层预加固为前提的一种施工技术。对成都地层,开挖的过程更主要的是支护的过程,地层加固是开挖成败的关键。地层预加固效果不佳,极易引起坍塌。

(2)开挖面暴露时间长。在预加固后开挖过程中,围岩土体会出现一个短暂的稳定。随着暴露时间延长,坍塌的可能性也越大。

(3)受地面振动影响。地面车辆行驶过程中产生的振动是坍塌重要的诱因之一,尤其夜间重车高速行驶时更为明显。

(4)地层残留水的影响。土层隧道施工最为关键的是地下水。由于成都地区的地下水位较高,暗挖施工前都采取降水措施。但成都地区地层往往不是很好的连续体,且部分地层中形成砂和黏土的混合透镜体,管井很难达到疏干的目的,开挖过程中可能产生潜蚀作用,并造成渗流坍塌现象。

(5)地下水渗漏。对部分地下水采用普通排水方案无法排尽,周围地层处于饱和状态;部分地段还形成一个水囊,给浅埋暗挖施工带来极大的隐患。随着暗挖施工扰动土体,破坏原有平衡,可能引起坍塌。

(6)降雨后渗漏。降雨后,雨水渗人地层中,引起围岩土体的不稳定,从而造成坍塌。

4主要防治措施

4.1调查隧道周边状况

地下工程施工难度大,不可预见因素多,严重的会造成不均匀沉降、开裂、甚至倒塌造成人员伤亡;也会使附近隧道造成变形过大严重事故、即使对于管径不大的地下管线,也可能因变形过大造成煤气泄漏、爆炸,水管爆裂形成水患,电缆断裂造成停电或通讯中断等事故。为此,隧道施工前,必须采取各种手段充分调查隧道周边环境状况,重点调查地下管线种类、位置、基础类型及使用状态等,调查邻近建筑物类型、与隧道关系、现况及环境要求等,调查地层地质状况及孔洞情况等,以确定相应的对策和施工方案,将环境影响减少到最小程度。

4.2重视地下水及地表水的处理

地表水即河、湖、沟等中的水,部分地表水与地下水连通。隧道埋深一般都不触及承压水,对施工影响较大的是上层滞水、潜水、层间水。尽管采取降水措施,可以有效降去潜水、层间水,却对滞水效果不佳,施工中仍可能出现水,必须重视对水的处理。对隧道围岩中的滞水及残留水,尽量采取疏导的方式。在通过透镜体砂层和掌子面出现潮湿和渗流时可预先打人钢管导水引流。钢管制作同注浆用花管,随工作面的前进依次打人导管。为防止土体流出,钢管内应设海绵或纱布。

4.3做好地层加固

地层加固是安全开挖的重要保证。根据成都地区的地质特点,在降水后采取小导管注浆、锚杆加固地层等方法。必须根据地层变化情况,采取不同的加固方式,并及时调整参数。

4.4开挖后及时封闭

封闭分两层意思:一为开挖面的封闭;二为结构断面的封闭。开挖面的及时封闭就是尽可能减少开挖面的暴露时间,必须协调好工序及班组衔接。另外在特殊段施工时可以缩短开挖步距,以减少暴露时间,达到早封闭的效果。封闭后及时注浆回填,回填密实围岩和初支空隙。结构断面的及时封闭就是尽量让结构早封闭成环,形成闭合的结构体。

4.5加强监测、反馈施工

信息反馈是暗挖施工的重要组成部分。通过施工监测掌握地质、围岩地层、支护结构、地表环境等变化情况,及时采用对应措施,保证施工安全。

4.6重视特殊段施工

根据工程情况找出工程的重点、难点。对穿越环境复杂地段、洞口和断面变换处等特殊段,制定专项方案和措施,保证施工安全。

4.7建立应急机制
为确保暗挖施工的安全,应建立应急机制。施工前制定应急预案和应急措施,包括:坍塌的人员疏散、材料准备和调用、抢险组织等都要考虑周全;保证坍塌时人员疏散到安全地带,减少损失,同时有条不紊地开展处理工作等。

4.8坍塌的处理措施

坍塌后必须沉着并及时处理。由于隧道分块分部开挖,暗挖开挖的步距一般为50~100cm,即使出现坍塌,受空间限制,坍塌量不大;但若处理不当,可能引起地面塌陷。坍塌处理的第一措施在于封闭掌子面,控制坍塌;再就是及时注入填充物,回填孔洞;同时改善围岩,稳步前进,安全施工。为此,掌子面附近应准备方木、钢网片、加气砖等必备材料。坍塌后,按以下步骤处理:

(1)人员立即后撤至初期支护封闭地段,迅速抛掷预先准备好的加气砖、钢网片,喷10~20cm厚混凝土封闭掌子面。

(2)用方木支撑未封闭成环的初期支护段。

(3)在掌子面附近的初期支护的结构顶部凿孔,插入2~3根ϕ60~80mm的钢导管(其中1根为导气管),导管一端接近坍塌区顶部,另一端固定在钢拱架上。

(4)用喷锚机具向坍塌孔洞内吹入干料。为了再开挖的顺利进行,先吹入干沙,再吹入水泥和沙的混合料。混合料的比例为:水泥∶砂=1∶3左右,回填量应接近坍塌量。

(5)注入水泥浆。

(6)待填充物固结后,重新施作超前支护,破除上述坍塌处理措施的作用机理为:充分利用喷混凝土结构支护,注入填充物填充坍塌空间,同时使注入的填充物形成稳定的胶结体,达到改善围岩的效果。切忌在坍塌后直接注入水泥浆,这样可能诱导更大的坍方。因为松散的坍塌体经水浸泡后荷重加大,坍塌空隙加大,造成土体的不稳定。浅埋暗挖施工应以预防坍塌为主;出现坍塌,必须封闭掌子面,而后回填处理。

5结束语

电力隧道暗挖工程施工应严格按照设计及施工规范要求施工,事前做好隧道周边状况调查和专项施工方案编审工作,高度重视地下水及地表水对暗挖工程施工质量及安全影响;施工过程中加强施工质量管理,强化检查验收工作,严格执行先做好地层加固、后开挖并及时封闭,加强监测等相关措施,能够有效地做好电力隧道暗挖工程质量控制,对电力隧道垮塌质量问题防治有较好的效果。

参考文献

[1]GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范[S].

[2]JTGF60-2009公路隧道施工技术规范[S].

[3]JGJ/T111-98建筑与市政降水工程技术规范[S].

[4]JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[S].

 

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