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公路隧道软岩变形原因分析及施工处理技术研究

2020-01-05李金武

运输经理世界 2020年16期
关键词:软岩注浆岩石

文/李金武

1 前言

在公路隧道建设中,岩石会因为地质作用的影响而风化破碎剥落,强度和稳定性会相对变得很低,对于这些受到风化作用影响到的岩石,当对其施加荷载以后,岩石由于强度不足就会导致变形的产生。在施工过程中,相关工作人员不但要做好隧道施工环节,还应当将注意力放在支护上面,保证岩石的强度在正常范围之内。同时要做好监测工作,这样才能进一步降低岩石的风化变形速度;如果已经出现风化现象,相关工作人员需要立即处理,查明原因,避免风化进一步扩大导致其他灾害类型发生。

2 公路隧道设计方案

2.1 平面结构设计

公路隧道设计方案涵盖的内容众多,平面结构设计是其中一个重要方面。而在平面结构设计之中应当多使用直线结构,少用曲线结构。如果遇到不良地形必须使用曲线结构时,相关设计人员需要注意曲线结构的半径应当足够大,这样才能保证公路隧道结构施工进行。除此之外,在进行公路隧道方案的设计过程中,工作人员应当适当考虑一些其他因素,例如结构引导线、通风井、隧道口的实际位置等因素。在进行平面结构设计时,相关设计人员还应当确保隧道结构的交叉性;如果在建设的过程中,会与其他建筑类型产生冲突,相关人员需要做好相应的解决方案,例如预留安全距离等等。

2.2 隧道净空设计

所谓的隧道净空设计,指的是隧道内部轮廓线包围的内部所有空间。因此,相关工作人员在进行隧道净空设计的工作过程中,需要测量好整个隧道的整体高度和宽度,根据使用情况来确定隧道净空。一般来说,隧道的宽度主要受到该条高速公路的车流量大小影响,根据具体的车流量数据来确定隧道的宽度;除此之外,还需要参考其他因素,例如隧道建设的过程中所涉及的水文地质条件、围岩基础压力、施工复杂程度等一系列因素,综合考虑诸多因素最终确定隧道的净空,满足道路车辆的正常通行。

3 公路隧道软岩变形原因

3.1 地质因素

公路隧道软岩变形的原因众多,地质因素是其中的重要因素之一。相关工作人员在进行隧道工程的建设过程中,需要进行实地勘察,对于隧道结构的特殊性要进行数据测量,保证隧道设计方案的可行性。在工程建设初期,施工人员开挖之后就会影响到建设区域的水文地质结构条件,如果没有事先做好勘查工作,那么可能会出现突涌水现象,严重的可能造成水土损失严重。而在建设工程开展后期,爆破时会带来巨大的能量,从而破坏到整个围岩结构的稳定程度;从工程地质方面来看,爆破后的建设区域就会演变成褶皱结构,褶皱结构的存在会导致该区域地基承载力不足,土质会产生一定的变化,同时受到强大的风化作用,粉质泥土岩石就会形成。而这种类型的岩石不具备良好的工程性能,其强度极差,整体性也不佳,因此就会导致整个岩石结构的承载能力欠缺,不能够满足工程建设的需求。

3.2 支护结构不合理

相关工作人员在进行隧道工程建设的工作过程中,如果遇到建设区域地质结构的岩层中风化岩石较多,就会导致薄层结构构造出现。而在实际的工程建设过程中,该种结构较为脆弱,一旦出现就会造成拱顶位置产生一定数量的夹层;但隧道结构中拱顶位置一般含有一定的水源,该种现象的存在会导致地下水对隧道结构的破坏。相关工作人员在遇到这些突发情况时,应当加大监测力度,一旦发现问题立即处理;还应当根据实际情况来调整相应的支护参数,具体参数的设定需要参考围岩实际情况,并且根据后期风化侵蚀以及水损害的情况来加强拱架结构刚度;这样才能进一步地提升整个隧道结构的支护结构强度,从而提升稳定性,保证施工安全,提升施工水平。

3.3 地下水因素

在隧道的施工建设过程中,地下水的存在也是导致软岩变形产生的主要原因之一。相关工作人员在挖掘掌子面地下水的过程中,就会导致隧道拱顶出现股状水流,这在一定程度上也会影响到隧道结构的整体稳定性。如果隧道结构中某个位置的含水量较大的话,地下水活动加强,经过时间的积累,就会改变岩石结构的岩性,岩石会转变成强风化粉砂质泥岩。这种岩石的强度较低,不适合施工,因此其支护强度不高,最终会导致整个隧道拱架产生一定程度的变形[1]。

4 公路隧道软岩变形施工技术处理对策

4.1 二次衬砌开裂处理

相关工作人员在进行二次衬砌开裂处理的工作过程中,需要经历以下几个步骤:

第一步,需要设置好临时支撑装置,这样才能保证施工顺利进行。相关工作人员在完成该项工作以后,还要进一步检查其稳定性,只有在检查通过以后才能进行下一步的操作,如果检查没有通过还需要调整临时支撑的参数再进行检查,直到满足条件为止。

第二步,在完成临时支撑的设置以后,相关工作人员需要进行加固处理。沿着小的导管进行注浆,等注浆后再进一步加固。使用的导管尺寸一般为直径×壁厚×整体长度=42mm×4mm×4500mm,在满足这一条件之后,再进行注浆材料的配置。配置的过程中,要满足相关配合比的要求,即水泥和水的比例为1∶1,再搅拌均匀之后进行使用。

第三步,相关工作人员要加固双排注浆钢管桩,加固的过程中要按照相关要求进行加固,每隔1m 放置一根钢管桩,放置好以后,需要将水泥浆灌入各个钢管桩之内。这时需要利用到注浆设备,根据实际状况对注浆设备进行一定的参数调整,控制初始和终止注浆压力分别为1.0MPa 和2.0MPa,直至填满整个钢管柱。

第四步,相关工作人员在完成注浆工作之后,可以利用监控来观察围岩变形是否稳定在一定的范围之内,只有在其稳定之后才能进行后续的操作。在确保围岩变形稳定以后,对经过二次衬砌开裂的结构应当考虑进行拆除,再进行初支施工与二衬施工操作,保证隧道结构的稳定性。而对于那些裂缝较少但存在一定数量轻微裂缝的结构,相关工作人员需要进行一定的评估,如果这些裂缝不会影响到隧道结构的承载能力,相关工作人员可以对其进行灌浆,将裂缝填平以后即可。

4.2 仰拱开裂处理

对于公路隧道结构中仰拱位置产生的裂缝,相关工作人员可以根据具体的情况进行处理,一般来说,仰拱开裂处理方式可以分为三种。

第一种,相关工作人员如果在隧道的仰拱底部发现一定数量的干裂缝的话,可以采用基底注浆这一方式进行裂缝的加固。一般来说,隧道仰拱底部含有的地下水资源较为丰富,由于受到地下水活动的影响,仰拱底部的承载能力相对来说较差,其稳定程度无法达到相应的标准,这就会导致不均匀沉降的产生,进一步发展成裂缝,如果不处理这些裂缝就会带来不良影响。在进行注浆加固处理以后,相关工作人员还应当做好动态监控工作,保证裂缝能够得到一定的控制[2]。

第二种,相关工作人员如果在隧道的拱脚发现不均匀沉降的现象出现,可以采用拱脚注浆这一方式进行不均匀沉降的加固处理。由于隧道结构内地下水活动比较强烈,这就导致拱脚在水中经过长时间的浸泡以后,虚渣就会产生,拱脚也会出现软化现象,这就降低了承载能力,不利于后期隧道结构工程施工的进行。相关工作人员发现了不均匀沉降以后,需要立即进行处理,可以先检测拱脚裂缝的宽度和数量,如果发现裂缝会进一步发展,则立即对其进行注浆加固。当注浆到一定程度以后,工作人员需要对拱脚的浸泡进行处理,在处理过程中可以采用降水及防渗技术,保证其稳定度和密实性。

第三种,相关工作人员如果在隧道的仰拱局部发现轻微裂缝的现象出现,可以采用仰拱填充层设置钢筋网这一方式进行加固处理。在处置之前,相关工作人员应当通过监测仪对裂缝进行观察并且记录裂缝发展情况。如果发现这些裂缝没有进一步发展并且不会影响到隧道结构的稳定性时,可以设置一定数量的钢筋网片来稳定裂缝。

5 结语

根据以上所述,而在实际的公路隧道建设过程中,会遇到许多问题,尤其是不良地质的影响作用最大,例如软岩变形的影响,这在一定程度上增加了施工难度。因此,对于相关工作人员来说,在进行公路隧道的建设施工过程中,需要做好支护工作,提升隧道结构的整体稳定性。除此之外,还要加大监督力度,对隧道结构内部建立健全动态监测体系,保证问题发生时能够尽早发现并且得到处理,避免问题严重化带来其他一系列的问题。只有认真对待软岩变形问题,才能保证公路隧道施工安全,不断提升施工质量,实现可持续化发展。

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