小净距隧道施工安全控制技术

小净距隧道施工安全控制技术本文主要围绕着小净距隧道施工展开分析，探讨了小净距隧道施工过程中安全控制技术，提出了一些控制安全的措施，以期可以为小净距隧道的施工提供有意义的参考。标签：小净距隧道；施工；安全控制技术引言：目前，在小净距隧道施工过程中，安全控制技术至关重要，只有做好了小净距隧道施工的安全控制技术，才能够提高施工的安全性，确保施工可以更好的展开，顺利完工。一、技术原理由于小凈距隧道中夹岩柱体较薄、稳定性不好，因此，在施工中需要合理掌握隧道开挖工序、爆破作业、中夹岩加固、锚喷支护及监控量测等关键措施。施工时注重科学利用隧道周围岩层的自我承载、自我稳定的能力，可确保隧道开挖过程中周围岩层的稳定，以此保障隧道的合理经济安全建设。隧道施工安全风险管理的特点：1、由于隧道开挖围岩性质工程水文地质条件复杂，隧道施工的风险是客观存在的；2、由于勘察设计资料有限，设计计算理论不完善和在隧道施工中会不可避免地遇到一些突发偶然事件等原因，使得隧道施工的风险具有发生的偶然性和大量发生的必然性；3、在隧道施工过程中，由于试验数据离散性大，勘察报告提供的场地性质资料有限，地下情况的不可预知性，施工风险的可变性就更加明显；4、由于隧道施工对场地周围土体的扰动大，造成了对场地周围建（构）筑物地下管网（线）居民生活和环境的影响，除本身的技术因素影响外，隧道施工还不得不与外部环境发生关系，这样使得隧道施工风险不但具有内部因素的多样性，而且还具有鲜明的层次性，同时也使得隧道工程风险更加复杂化。二、小净距隧道合理净距研究随着小净距隧道建设数目的日益增多，何种净距下可以实现安全、经济最优化成为研究的一个核心问题。合理净距的研究实质是相近洞室的相互影响程度问题，其决定因素主要有地质因素、支护因素和施工因素。其中围岩级别是主要因素，国内外已有净距值规定都是从围岩分级的角度提出的；支护措施可以加固围岩，为净距的进一步优化提供条件；施工中，不同的施工方法对隧道之间的影响是不同的，施工水平也影响着净距的取值。所以，对于不同的地质条件、围岩级别、埋深、施工方法、支护措施，其合理净距是不同的，必须经过综合分析确定。挪威的经验是岩柱的厚度与隧道高度相近，对于矮洞，岩柱厚度要稍厚些；对于高洞，若岩体质量较好，岩柱厚度可稍小，最小厚度不小于5.0m，—般可为大洞高度的0.6-0.8倍。美国经验认为，当洞室上覆最小岩石厚度为H时，在优质岩体中，可取岩柱厚度与H或洞跨相等；岩体较差，岩柱厚度应大些，拱顶应有较强的支护。日本在近接隧道影响范围分类基础上，针对两隧道不同相互位置关系将隧道净距与影响范围联系起来，是国内外关于小净距隧道较为系统和有指导意义的成果。三、小净距隧道爆破施工安全控制1、 小净距隧道爆破施工的难点在小净距隧道的爆破施工中，先行洞开挖时其围岩出现了首次应力重分布，当后行洞爆破开挖时，先行洞围岩出现再次应力重分布，所以后行洞的爆破直接影响先行洞的围岩稳定。在小净距隧道双洞开挖时，后行洞靠先行洞侧的中夹岩柱实际上是处于悬空状态，后行洞爆破时，可能对中夹岩柱造成严重的二次扰动，导致中夹岩柱破坏。例如，在某隧道单洞最大开挖断面为102.93m3，毛洞最大跨度12.4m，大断面因素增加了施工中控制爆破的难度。在小净距段，隧道处于浅埋偏压位置且隧道轴向与岩层产状小角度相交，这些地质方面的不利因素也增加了爆破施工的难度。在保证施工安全的前提下，如何有效控制爆破，加快施工进度，确保先行隧道及中夹岩柱的稳定，就成为小净距隧道爆破施工控制的重点和难点。2、 爆破减振措施采用小循环进尺，分区开挖。对小净距及振动要求较高的施工条件，进尺小则循环爆破方量小，一次爆破药量小，相对地爆破振动也小，分区开挖则也减小了一次起爆的药量，且为后续的区间爆破创造了更多临空面，也可以减小爆破振动。微差爆破。在选择雷管段数时，应加大相邻段的段位差。微差爆破是把一次起爆的许多炮孔分为若干组按先后顺序起爆，其实质一方面是减少一次起爆药量，另外是为避免微差爆破延时时间不够或延时误差造成应力波叠加。所以微差爆破既有利于相邻两段振动的主振相分开，避免振动叠加，也有利于为后排爆破创造更充分的临空面，减轻爆破夹制作用，因而能达到降低爆破振动的目的。加强炮孔堵塞。加强炮孔堵塞可以提高炸药能量利用率、有效地降低单位耗药量，减小爆破振动。光爆层。对于光面爆破，一方面，在隧道断面主爆破孔爆破时，光爆层有效地保护了对设计轮廓线以外的岩石，使得主孔爆破对围岩的损伤明显降低，减小了主孔爆破对先行洞围岩的振动；另一方面，光爆层由于临空面条件较好，减少了岩石的夹制作用，所以减震效果也较为显著。炮孔侧向最小抵抗的大小对先行洞的振动影响很大，适当地缩小侧向最小抵抗线有利于减小既有隧道的振动强度。四、围岩监控量测在隧道施工过程中，对围岩支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，这是确保结构安全、合理确定施工顺序、指导施工、方便施工管理的重要手段。尤其对于采用喷锚构筑法设计与施工的隧道，监控量测是施工过程中必不可少的程序。量测项目包括洞内外观察、净空水平收敛量测和拱顶下沉量测，必要时增设隧底上鼓量测及地表沉降量测。1、洞内外观察开挖面地质描述包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向，有无松散坍塌、剥落掉块现象及渗漏水等。对初期支护，从喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏，格栅支架是否压屈等方面进行观察分析。洞外观察一般包括地表地质分析、断层面分析及水文分析等。对以上情况进行详细描述、记录，并予以评估，作为支护参数选择的参考与量测等级选择的依据。2、拱顶下沉和净空水平收敛量测将拱顶下沉及净空水平收敛量测布置在同一断面，断面间距，11级为50m,III级为30m，W级20m,V级为10m。拱顶下沉量测测点布置在拱顶。净空不平收敛量测以量测初期支护上各點的绝对位移为目的，通过水平及斜向收敛量测，验证周边位移结果。3、 隧底上鼓量测根据现场实际情况，在断层带增设隧底上鼓量测，它与拱顶下沉量测布置在同一断面。4、 地表下沉量测地表下沉量测在浅埋地段进行，量测断面布置与洞内一致，每个量测断面上测点间距为2〜5m。5、量测数据处理与分析及时对现场量测数据绘制位移及位移速度随时间的变化曲线、位移及位移速度与开挖工作面距离的关系曲线。当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。当位移-时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。量测元件埋设情况和资料纳入竣工文件，以备运营中查考或继续观测。五、小净距隧道施工中要注意的主要问题1、采用合理的施工开挖方法，确保其安全施工，例如盾构法施工就对净距要求可以不必过大，再如软弱围岩围岩地层中优先选用机械开挖或人工开挖，后采用短进尺弱爆破开挖最后考虑采用爆破开挖等。2、选择合理的加固方式。小净距隧道施工中要采取必要的加固措施，例如锚杆加固超前小导管注浆，必要时采取双层小导管注浆，或在地层中采取双层小导管双液注浆方案，对洞身进行加固，必要时可采用对穿或锚杆注浆，福州机场路鹤上隧道就取得较好效果。3、施工中要注意隧道本身的埋置深度，埋置深的一般比较安全，如山西灵石的三湾口（堡子堂）隧道洞身埋置除明洞外一般都在70米以上则比较安全，而福州机场路的鹤上隧道因埋置较浅仅有11米厚，加之又在V级围岩中，给安全生产造成了较大的困难。4、认真的做好监控量测工作。要做到地层变化（地表下沉）、拱顶下沉以及围岩变化要心中有数，对初期支护要做到心中有底，特别是对变化速率的计算要准确无误，尤其注意对中夹岩柱体的监控量测，注意有无下沉变形开裂，对左、右洞之间的钢支撑尤其要加强监测，确保对安全施工发出准确信息。六、结束语综上所述，小净距隧道施工过程中，必须要考虑到安全控