公路隧道施工及其病害防治

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1地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及超前支護(hù)技術(shù)防治

管棚超前支護(hù)的支護(hù)原理是通過(guò)向圍巖空隙內(nèi)進(jìn)行注漿，從而有效提高圍巖的強(qiáng)度和剛度，提高其承載能力。深人巖體內(nèi)部的鋼管形成加固拱圈，可有效分散上部的巖層重量，保證圍巖處于免壓狀態(tài)。另外，將圍巖的一段固定在套拱基礎(chǔ)之上，另外一段固定到圍巖內(nèi)部，這樣可以在圍巖周圍形成一個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的簡(jiǎn)支梁支撐結(jié)構(gòu)，對(duì)上部荷載進(jìn)行有效的支撐和分散。超前支護(hù)技術(shù)就是在隧道開(kāi)挖之前所進(jìn)行的一種防護(hù)處理。管棚超前支護(hù)是在進(jìn)行隧道開(kāi)挖之前按照隧道的輪廓線將鋼管打入巖體之中，外露部分通過(guò)固定在鋼拱架上，形成拱形結(jié)構(gòu)，從而在隧道開(kāi)挖之前形成保護(hù)棚，管棚超前支護(hù)措施通過(guò)形成的薄殼結(jié)構(gòu)，能夠保證整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)整體受力，由于管棚支護(hù)技術(shù)其前端打人了巖體內(nèi)部，能夠跟錨桿等初次支護(hù)結(jié)構(gòu)相連接，兩者之間能夠形成縱向支撐，大大提高結(jié)構(gòu)抗豎向荷載的能力。另外，隧道管棚超前支護(hù)在隧道的橫斷面方向能夠形成拱群效應(yīng)，能夠在短時(shí)間內(nèi)使得隧道在橫向范圍內(nèi)建立其新的受力平衡。隧道管棚超前支護(hù)技術(shù)的主要作用體現(xiàn)在加固圍巖方面。通過(guò)鋼管開(kāi)孔可以向圍巖內(nèi)部注人水泥等材料來(lái)提高圍巖的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。其次，管棚超前支護(hù)可以起到承載作用，深入巖體內(nèi)部的鋼管可以直接承受施工過(guò)程中巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)變化之后產(chǎn)生的荷載。再有隧道管棚超期支護(hù)技術(shù)能夠有效地?cái)U(kuò)散和傳遞開(kāi)挖過(guò)程中巖體向外所釋放的荷載，特別是在開(kāi)挖過(guò)程中深人巖體內(nèi)部的大量鋼管可以將承受的荷載有效地向不同方向進(jìn)行分散。從施工的實(shí)際效果來(lái)看，隧道管棚超前支護(hù)技術(shù)有效的阻斷了拱頂沉降的發(fā)生速度，有效提高的圍巖的強(qiáng)度，避免了塌方事故的發(fā)生。

2圍巖穩(wěn)定性防護(hù)研究

2．1巖溶隧道的開(kāi)挖

隧道開(kāi)挖方式要結(jié)合前期的地質(zhì)勘測(cè)狀況和超前預(yù)報(bào)技術(shù)來(lái)綜合確定。針對(duì)喀斯特巖溶地質(zhì)區(qū)的隧道開(kāi)挖要特別注意減小施工過(guò)程中對(duì)周圍巖體產(chǎn)生的擾動(dòng)。巖溶隧道的開(kāi)挖過(guò)程中可以選擇分布開(kāi)挖或開(kāi)臺(tái)階法施工。在隧道的核心地段要優(yōu)先選擇CRD施工工法。當(dāng)采用臺(tái)階開(kāi)挖方式時(shí)要將未開(kāi)挖的部分可以作為反壓體使用，反壓體能夠有效的防止透水或涌水事故的發(fā)生。實(shí)際施工中可以結(jié)合具體的地質(zhì)狀況，封閉相關(guān)洞口的掌子面，采用C20混凝土對(duì)掌子面全范圍內(nèi)進(jìn)行噴射，增加對(duì)周圍巖體的穩(wěn)定性檢測(cè)，對(duì)初期的支護(hù)部分可以增加臨時(shí)的仰拱設(shè)置，仰拱可以采用間距為0．6m的工字鋼鋼架架設(shè)，以便增加拱圈的受力。

2．2隧道襯砌結(jié)構(gòu)

當(dāng)隧道穿越喀斯特巖溶地質(zhì)區(qū)域時(shí)，隧道圍巖要承受周圍較高的水壓力作用，采用襯砌結(jié)構(gòu)能夠有效地分散水壓力對(duì)圍巖的高壓力作用，在實(shí)際施工過(guò)程中要結(jié)合具體的隧道建筑界線來(lái)確定合理的內(nèi)輪廓和相關(guān)的支護(hù)參數(shù)。必要情況下，為滿足施工圍護(hù)的方便可以采用圓形的內(nèi)輪廓，對(duì)于巖溶地區(qū)隧道的初期支護(hù)要保證具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，初期支護(hù)完成只要盡早進(jìn)行封閉，同時(shí)要對(duì)作用在二次襯砌上的水壓力進(jìn)行綜合考慮，水壓力的大小要受到地下水水頭高度、圍巖滲透參數(shù)、帷幕的注漿水平和襯砌的排水能力來(lái)綜合確定。二次襯砌跟初期支護(hù)相比要具有更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，所以二次襯砲采用的支護(hù)材料選擇為水泥鋼筋混凝土，并且要及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，以便保證隧道結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

2．3隧道防、排水

在喀斯特巖溶地區(qū)水資源較為豐富，在隧道施工過(guò)程中對(duì)溶洞中地下水的處理主要是以堵為主，輔以限量排水的措施。為了避免在處理巖溶地下水的過(guò)程中避免造成地下水的流失，或者避免出現(xiàn)過(guò)量排水導(dǎo)致的地表塌陷等問(wèn)題。針對(duì)巖溶隧道地下水較為豐富的區(qū)域隧道設(shè)計(jì)要盡量采用較大的縱坡設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合洞身斷面來(lái)設(shè)計(jì)具有足夠排水能力的水溝。以減少地下水對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)和隧道基礎(chǔ)的侵蝕作用，從而延長(zhǎng)隧道的使用壽命。

2．4輔助坑道

為了保證巖溶隧道施工工期的需要宜優(yōu)先考慮設(shè)置貫通的平行導(dǎo)坑，超前地質(zhì)探洞要充分發(fā)揮其前期作用，保證隧道施工提供的地質(zhì)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確無(wú)誤，最大程度地規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)，保證施工的安全性。

3結(jié)語(yǔ)

喀斯特巖溶地貌是導(dǎo)致隧道施工過(guò)程中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的主要原因，巖溶導(dǎo)致隧道施工中發(fā)生大塌方、透水等災(zāi)害不僅威脅到隧道的施工質(zhì)量和施工人員的人身安全，如果處理措施不到位也會(huì)引起當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境的惡化，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。本文針對(duì)喀斯特巖溶地區(qū)的隧道施工從地質(zhì)的超期預(yù)報(bào)和超前支護(hù)展開(kāi)論述，分析了保證圍巖穩(wěn)定性的措施，以期為巖溶地區(qū)隧道施工提供積極的參考。

作者：田如金 單位：貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司