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隧道工程中的工程灾害与防治

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摘要:

随着我国城镇化水平的提高和城市人口的增加,用于山岭区城市间连接的穿山隧道和城市中为缓解交通压力而建设的地下线路日益增多,且在目前的土木行业中,隧道领域发展势头良好,势必会吸引更多的人员加入隧道建设中来。而隧道建设中极易出现灾害,一旦出现,就会导致人财两失的严重后果。本人就所学知识,对隧道施工中的塌方、涌水、瓦斯爆炸等工程灾害加以总结并给出防治与应对措施,为初入隧道工程行业的从业人员提供参考。尽量防治隧道施工中工程灾害的出现,保证施工人员的安全;把已出现的灾害限制在可控的范围内,减小人民财产的损失。

关键词:

隧道;工程灾害;防治;应对措施

隧道建设近年来发展迅速,但是随之而来的工程问题也越来越多,且造成的后果十分严重。为了减少隧道建设中灾害的产生,下面分别从隧道工程灾害的种类及产生原因、防治措施、应对措施三方面展开论述,加强从业人员的专业知识,减小灾害带来的损失。

1隧道施工中常见灾害及产生原因

1.1塌方

塌方是指由于自然因素或者人为因素导致围岩稳定性遭到破坏,进而上部岩体脱离母岩而坍落的现象。引起塌方的自然因素大致包括:围岩本身的物理特性,如岩体的强度、破碎程度、裂隙等;地下水的作用,如:软化岩体、液化夹层减小层间摩阻力等。引起围岩失稳的人为因素大致包括:地质勘探不准确导致设计缺陷、支护时间不及时、爆破方法不合理、挖掘断面过大等。

1.2岩爆

岩爆是指岩体中的高弹性应变能由于隧道开挖而突然释放的现象,岩爆发生时,岩块从母体突然崩出,伤及人员及器械。岩爆多见于埋置较深隧道的开挖面,支护不及时,施工方法不合理是其诱因。

1.3突水

突水是指隧道施工线路穿越含水岩层、溶洞、暗河时,突发大量涌水的现象。突水时常伴随坍塌、涌泥现象出现,严重威胁施工人员的生命。发生突水的原因一般是地质勘测资料严重失误、施工现场围岩监测系统不起作用。

1.4瓦斯爆炸

当施工处地层内含有的瓦斯泄漏,空气中的瓦斯含量为5%~16%时,由明火或者高温物体引爆。瓦斯爆炸的原因往往是现场空气检测不到位、施工人员不遵守地下作业规范、通风设备故障不及时处理、施工设备不合格等。瓦斯爆炸的发生必须具备三个条件,分别是一定的浓度、引火源、足够的氧气,三者缺一不可。

2防治措施

2.1塌方防治措施

针对于岩体的自然结构形态,我们不能使其发生质的改变,只能切断塌方的导火索。首先,从地质勘查就要严抓审核,确定交给设计部门的地质资料是准确的。其次施工中的工程防护必不可少。为了防止地表水渗入隧道到顶部,通常在坡面设置截水沟拦截地表水,最终由排水沟汇集,排离施工区域;对于含水量较高的岩土,渗井先行,控制含水量在合理范围内。针对软弱岩层,常采用超前锚杆或超前小导管、超前管棚或者超前小导管预注浆。目前较为推广的是新奥迪法施工,它的核心是保护围岩,充分发挥围岩的自承能力,但此方法对施工人员水平要求较高。

2.2岩爆的防治措

施岩爆至今是困扰岩石界的难题之一,目前对于岩爆还没有一种公认的分析理论。我国一般从设计和施工两个阶段控制岩爆的发生。在设计选线阶段,尽量绕避地应力集中的区域;隧道断面要选取有利于减小应力的断面,比如圆形。施工阶段,在易发生岩爆的地段推荐使用钻爆发,控制光面爆破的药量,避免在爆破面出现应力集中现象。

2.3突水的防治措施

隧道防排水应遵循“以排为主,防、排、截、堵相结合”的方针。岩溶暗河地段常用的处理方法有“引、堵、越、绕”。在溶洞或者暗河地段,应查明水源流向,采取合理截流。对于跨径小的溶洞,可采取回填封闭。当遇到跨径较长的溶洞,可加深边墙基础通过。对于难以处理的情况,最终采用避绕,重新选址。

2.4瓦斯爆炸防治措施

首先隧道内的空气检测不可少,其次通风设备不可少。当通风设备出现故障,要及时加强隧道内瓦斯含量检测。在采购施工设备时,要选购矿用防爆设备,避免设备电火花接触外界空气。最后,加强施工现场管理,对工作人员进行安全教育,绝对禁止隧道内使用明火。

3灾害发生后的应急措施

3.1塌方

隧道内紧急措施:用钢支撑对塌方周边进行支挡,同时用砂袋对塌方面进行堆码。对掌子面悬挂钢丝网,喷射速凝混凝土30cm进行封闭掌子面,当第一层混凝土达到一定强度后,悬挂第二层钢丝网,喷射第二层混凝土。如果是城市隧道开挖过程中出现塌方,势必会影响地面交通。要积极疏导交通,远离塌方区域,以免扰动塌方周边松散土体,加重险情。

3.2岩爆

岩爆发生后,立即向岩爆发生区域喷射钢纤维混凝土,悬挂钢筋网。增加临时支护,必要时要增加钢支撑。应提前准备好钢架,当发生岩爆时,第一时间控制险情,以免灾情进一步发展。

3.3突水

若险情不大,可在突水区域周边进行喷锚支护,随即对突水点进行加压喷浆,进行堵漏。若遭遇地下暗河,突水严重,难以堵漏,则应首先撤离洞内人员,保证人员的安全。成立紧急小组,查明水源情况,在水源上游处进行截刘。灾情过后,要严格检查洞内构筑物的安全状况,尤其是最近施工的区域,防治水害留下的后遗症。

3.4瓦斯

当发觉瓦斯爆炸后,迅速用衣物捂住口鼻,切记不得使用明火照路,迅速撤离到洞外,避免吸入有害气体或者缺氧丧失逃生机会。及时上报情况,请有关专家前来商定灭火方案,把损失降到最小。

4关于安全管施工的建议

隧道施工时事故的发生,绝大多数是由于施工单位的错误导致。要严格审查从业人员的资格,杜绝无资格人员参与施工。在施工前,相应的隧道应力形变检测系统、通风系统、有害气体检测系统、生命保障系统等要提前到位。当检测系统检测到异常情况,应立即组织人员分析情况,必要时要停止施工,撤离人员。切不可为了抢工期而放任异常情况不管。

参考文献:

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[5]许家林,朱卫兵,王晓振,等.松散承压含水层下采煤突水机理与防治研究[J].采矿与安全工程学报,2011,28(03):333-339.

[6]蔡广逸.隧道施工中若干安全问题解决方法研究[D].西安:长安大学,2013.

作者:郭凯 单位:青海大学土木工程学院

隧道工程中的工程灾害与防治责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次