隧道安全施工组织设计+文献综述(14)
(3) 地下水的不利影响。地下水是促使各类地质灾害发生和发展的主要因素之一。它会沿裂缝的楔入作用使岩体凝聚力降低,内摩擦角减小,力学强度降低,引起塌方。地下水的静水压力和动水压力,特别是被不透水地层隔开的地下水,潜伏危害大。隧道通过断层破碎带时,若突然遇到较高水压富水洞段,地下水向洞室内漏出,淘空断层破碎带中破碎岩体和充填物,则断层破碎带极易在静水压力的作用下突然垮塌。
(4) 特殊地质因素。隧道工程开挖过程经常会遇到一些特殊的地质地段,如膨胀性围岩、溶洞、瓦斯地层等,对施工过程造成很大的不良影响,并极易产生围岩不稳定现象。
3.2.1.2设计因素
(1) 开挖方法不对。岩石铁路隧道一般采用矿山法施工。在选择施工方法时,主要影响因素是围岩的地质情况。围岩较稳定且岩石为硬岩时,施工往往采用先把隧道断面挖好,然后修筑支护结构,有条件时可以一次把断面挖成。围岩稳定性差,则需要随开挖随支撑,防止围岩塌方,开挖后,围岩不宜久露,需要及时修筑永久支护结构。开挖方法不当引起的塌方很大程度上是由于设计者对围岩判别的不准确造成的。某些隧道往往穿越崇山峻岭,地质条件十分复杂,而设计阶段的地质勘察只能从宏观上分析整个隧道区的基本地质情况,对垂直和水平埋深较大的洞段无法进行勘察,造成局部地质资料不足。一旦对围岩的级别与性状的判别产生误差,尤其是误将围岩级别提高,则会给隧道安全带来很大的隐患。
(2) 支护参数偏小。由于地质围岩的分类只是一个定性的概念，同一类围岩,其结构产状不尽相同,其自稳能力也就不一致,此时支护参数的设计尤为重要。设计者对隧道所在区的地质情况了解不清，地质资料不详细,对可能遭遇断层、富水、岩爆、瓦斯爆炸等情况估计不足,对可能遭遇塌方以及产生塌方后的处理缺乏思想准备和相应的技术措施，对不稳定围岩没有进行有效合理的支护；另外，为减少工程投入，设计者设置的安全支护参数过小,不能起到支护稳定围岩的作用,而最终导致较大塌方的发生。
3.2.1.3 施工因素
(1) 初期支护和超前支护不及时或措施不当。良好的初期支护和超前预支护是预防塌方的有效手段。隧道在开挖后,由于山体原先的应力平衡被打破,必然要进行应力重分布,出现变形、松弛、挤压等现象。在施工过程中,应根据不同的围岩岩层进行合理支护。初期支护不及时,裸岩暴露时间过长,以及超前支护不及时造成的局部塌落而引发大规模塌方以及在围岩类别有变化时,未根据实际情况及时调整支护方案,是造成塌方的主要原因之一。
(2) 施工工艺缺陷[11]。施工过程中存在的工艺操作不符合施工技术规范要求,施工管理不到位,质量意识、安全意识不强也是造成塌方的另一个重要原因。常发生的施工质量问题有锚杆长度不足、锚杆砂浆不饱满或强度尤其早期强度不足、喷砼强度厚度达不到设计要求、钢支撑未完全由喷射砼包围密实或钢支撑与围岩之间存在空隙及钢支撑未置于稳定坚固的基础上等。以上质量问题直接造成支护抗力未达到设计要求或围岩未粘结紧密使无
弯矩结构产生弯矩而导致塌方。
(3) 爆破产生的不利影响。爆破是隧道开挖的基本作业。爆破会对周边的围岩产生反复扰动,爆破引起的震动导致瞬间巨大的松动地压力，增大了初期支护的荷载,使支护体系破坏。若隧道爆破施工作业不合理,光面爆破效果差,周边参差不齐,产生欠挖或者超挖,由于欠挖而进行的二次检底爆破,以及因超挖而回填不及时或不密实则都可能造成围岩应力的进一步调整,从而扰动破坏了围岩的稳定。而且超挖还会导致初期支护的格栅拱架或工字钢拱架不能与岩石密贴,减弱了支护作用,加大产生塌方的隐患。