廣西河池謝家峒隧道溶洞施工概述
2020-10-26 來(lái)源:財(cái)訊網(wǎng) 

  廣西謝家峒隧道指出隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技術(shù)和施工管理的總稱。謝家峒隧道施工過(guò)程通常包括:在地層內(nèi)挖出土石,形成符合設(shè)計(jì)斷面的地下空間,進(jìn)行必要的支護(hù)和襯砌,控制隧道圍巖的變形,保證謝家峒隧道施工安全和長(zhǎng)期安全使用。

  一、謝家峒隧道施工的特點(diǎn)

 ?。ㄒ唬╇[蔽性大

  盡可能準(zhǔn)確地掌握謝家峒隧道工程范圍內(nèi)的巖層性質(zhì)、巖體強(qiáng)度、完整程度、地應(yīng)力場(chǎng)、自穩(wěn)能力、地下水狀態(tài)、有害氣體和地溫狀況等資料,并要根據(jù)這些原始材料,初步選定合適的施工方法,確定相應(yīng)的謝家峒隧道施工措施和配套的施工機(jī)具。

 ?。ǘ┳鳂I(yè)的循環(huán)性強(qiáng)

  一般的地下結(jié)構(gòu)物都是縱長(zhǎng)的,施工是嚴(yán)格地按照一定的順序循環(huán)作業(yè)的。如鉆爆法開挖就是按照“鉆孔—裝藥—爆破—通風(fēng)—出渣”的循環(huán),一步一步地循環(huán)開挖,直到最后隧道貫通。這種循環(huán)性是地下施工最具特色的一點(diǎn),也是我們組織施工的基本原則。類似謝家峒隧道施工過(guò)程也是如此過(guò)程。

 ?。ㄈ┳鳂I(yè)空間有限

  地下結(jié)構(gòu)物通常都是在地下一定深度修筑的,結(jié)構(gòu)物的尺寸受到極大限制,這也就決定了施工空間的幾何尺寸和形狀,是在有限的空間內(nèi)進(jìn)行施工的。特殊情況須要附加開挖豎井、斜井、橫洞等輔助工程來(lái)增加工作面,加快隧道施工速度,這時(shí),必須要加強(qiáng)測(cè)量導(dǎo)線控制,確保各段工程順利貫通。

 ?。ㄋ模┳鳂I(yè)的綜合性

  地下施工由多種作業(yè)構(gòu)成,開挖、支護(hù)、出渣運(yùn)輸、通風(fēng)及除塵、防水及排水、供電、供風(fēng)、供水等作業(yè)缺一不可。這就要求我們必須有良好的施工管理和施工組織經(jīng)驗(yàn),才能使工程有序快速地進(jìn)行。

  (五)施工過(guò)程是動(dòng)態(tài)的

  施工過(guò)程的力學(xué)狀態(tài)是變化的,圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)也是變化的。地下結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)是極為復(fù)雜的,其復(fù)雜程度直到目前還有許多不清楚的地方。從力學(xué)角度看,施工過(guò)程就是控制和調(diào)整這個(gè)力學(xué)狀態(tài)變化的過(guò)程,施工技術(shù)也就是控制和調(diào)整這個(gè)力學(xué)狀態(tài)的手段和方法,理解這一點(diǎn)是極為重要的。

 ?。┳鳂I(yè)環(huán)境差

  地下施工的作業(yè)環(huán)境比較差,黑暗、潮濕、粉塵多,在惡劣的地質(zhì)條件下,還有安全問(wèn)題。必須采取有效措施加以改善,如人工通風(fēng)、照明、防塵、消音、隔音、排水等,使施工場(chǎng)地合乎施工衛(wèi)生條件,并有足夠的安全防護(hù)措施,以保證施工人員的身體健康,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

 ?。ㄆ撸┳鳂I(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性大

  風(fēng)險(xiǎn)性與隱蔽性是相關(guān)聯(lián)的,施工人員必須經(jīng)常關(guān)注隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)性。特別是在不良地質(zhì)條件下,更要有風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和應(yīng)變意識(shí),應(yīng)該對(duì)掘進(jìn)工作面頂板巖石的穩(wěn)定性及時(shí)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。

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  隧道施工可以不受或少受晝夜更替、季節(jié)變換、氣候變化等自然條件改變的影響,可以竟日終年、穩(wěn)定地安排施工,但高原凍土地區(qū)施工應(yīng)考慮氣候的影響?;炷猎?5℃以下強(qiáng)度會(huì)受很大影響。

  二、隧道施工方法的選擇

  在隧道工程發(fā)展的歷史上,礦山法一直占居著主導(dǎo)地位,但近一個(gè)多世紀(jì)以來(lái),又出現(xiàn)了其它的隧道施工方法,并得到了相當(dāng)程度的發(fā)展。隧道施工方法可以歸納為:礦山法、明挖法、盾構(gòu)法、掘進(jìn)機(jī)法、沉管法、頂進(jìn)法等。謝家峒隧道也是綜合應(yīng)用多重方法施工的結(jié)果。

  礦山法因最早應(yīng)用于礦石開采而得名,它包括上面已經(jīng)提到的傳統(tǒng)方法和新奧法。由于在這種方法中,多數(shù)情況下都需要采用鉆眼爆破進(jìn)行開挖,故又稱為鉆爆法。有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)新奧法與傳統(tǒng)礦山法的區(qū)別,而將新奧法從礦山法中分出另立系。

  施工方法的選擇主要依據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,并結(jié)合隧道斷面尺寸、長(zhǎng)度、襯砌類型、隧道的使用功能和施工技術(shù)水平等因素綜合考慮研究確定。所選擇的施工方法也應(yīng)體現(xiàn)出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理及安全適用。根據(jù)隧道穿越地層的不同情況和目前隧道施工方法的發(fā)展, 隧道施工方法可按以下方式分類:隧道施工技術(shù)主要研究解決上述各種隧道施工方法所需的技術(shù)方案和措施(如開挖、掘進(jìn)、支護(hù)和襯砌施工方案和措施);隧道穿赿特殊地質(zhì)地段(如膨脹土、黃土、溶洞、流沙、高地溫、瓦斯、凍土地層等)時(shí)的施工手段;隧道施工過(guò)程中的通風(fēng)、防塵、風(fēng)、水、電作業(yè)等的方式方法。

  隧道施工管理:主要解決施工組織設(shè)計(jì)(如施工方案的選擇、施工技術(shù)措施、場(chǎng)地布置、進(jìn)度控制、材料供應(yīng)、勞力及機(jī)具安排等)和施工中的技術(shù)管理、計(jì)劃管理、質(zhì)量管理、經(jīng)濟(jì)管理、安全管理等問(wèn)題。

  隧道施工和工程實(shí)踐有密切聯(lián)系,因此應(yīng)理論與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合。必須指出,由于地質(zhì)勘探的局限性和地質(zhì)條件的復(fù)雜性及多變性,隧道施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到突然變化的地質(zhì)條件、意外情況(如塌方、涌水等),原制定的施工方案、施工技術(shù)措施和施工進(jìn)度計(jì)劃等也必須隨之變更。因此,必須學(xué)會(huì)結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、掌握綜合運(yùn)用這些知識(shí)的能力,以便正確處理隧道施工中遇到的各種實(shí)際問(wèn)題。

  三、山嶺隧道常規(guī)施工方法

  山嶺隧道的常規(guī)施工方法為礦山法(因最早應(yīng)用于采礦坑道而得名)。在礦山法施工中,多數(shù)要采用鉆眼爆破進(jìn)行開挖,故又稱為鉆爆法。

  礦山法中又分為傳統(tǒng)礦山法和新奧法。

 ?。ㄒ唬﹤鹘y(tǒng)礦山法

  傳統(tǒng)礦山法是人們?cè)陂L(zhǎng)期的施工實(shí)踐中發(fā)展起來(lái)的。它是以木或鋼構(gòu)件作為臨時(shí)支撐,待隧道開挖成形后,逐步將臨時(shí)支撐撤換下來(lái),而代之以整體式厚襯砌為永久支護(hù)的施工方法。木構(gòu)件支撐目前已經(jīng)很少使用。鋼構(gòu)件支撐具有較好的耐久性和對(duì)隧道形狀的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn),施工中可以不予撤換,也更為安全。 鋼構(gòu)件支撐類似于地上的“荷載-結(jié)構(gòu)”力學(xué)體系。它作為一種維持隧道穩(wěn)定的措施,是很直觀和奏效的,也容易被施工人員理解和掌握。因此這種方法被應(yīng)用于

 ?。ǘ┬聤W法

  隨著隧道工程理論及施工工藝的不斷發(fā)展,人們逐漸深刻地認(rèn)識(shí)到隧道是圍巖和支護(hù)組成的體系,應(yīng)充分地保護(hù)圍巖,發(fā)揮圍巖自身的承載能力,維護(hù)圍巖的穩(wěn)定性。隧道設(shè)計(jì)和施工與隧道的圍巖條件密切相關(guān),只有充分掌握隧道的圍巖條件,才能有合理的隧道設(shè)計(jì)與施工。

  于是20世紀(jì)50年代,奧地利學(xué)者拉勃塞維茲提出了新奧法的概念,即新奧地利隧道施工方法的簡(jiǎn)稱,原文是:“New Austrian Tunneling Method”,簡(jiǎn)寫為NATM。

  新奧法是以既有的隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理論為基礎(chǔ),將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為支護(hù)手段,便于充分發(fā)揮圍巖的自承能力,通過(guò)監(jiān)測(cè)反饋回來(lái)的信息對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,從而更好地控制圍巖的變形。這種施工方法經(jīng)過(guò)奧地利、瑞典、意大利等國(guó)家大量隧道與地下工程實(shí)踐和理論研究及科學(xué)論證,于20世紀(jì)60年代取得專利權(quán)并正式命名為新奧法(NATM)。之后新奧法在歐、美和日本等國(guó)家隧道與地下工程中獲得極為迅速的發(fā)展,已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)標(biāo)志之一。

  目前,新奧法已經(jīng)成為在軟弱破碎巖體中修建隧道的一種基本方法,技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

  新奧法與傳統(tǒng)的礦山法相比,不僅僅是手段上的不同,更重要的是對(duì)圍巖的認(rèn)識(shí)有了更深刻的理解,并且在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念上與傳統(tǒng)礦山法有很大的不同,是人們對(duì)隧道及地下工程認(rèn)識(shí)和理解的深化。

  不能單純地將新奧法僅僅看成是一種施工方法或是一種支護(hù)方法,也不應(yīng)片面地理解為:僅用錨噴支護(hù)就是采用新奧法了,事實(shí)上噴錨支護(hù)并不能完全表達(dá)新奧法的含義。新奧法是既包括隧道工程設(shè)計(jì)、又包括隧道工程施工,貫穿于隧道工程整個(gè)過(guò)程的基本指導(dǎo)思想和基本原則。

  新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)的理論,以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn),采用錨噴支護(hù)為主要支護(hù)手段,能及時(shí)地進(jìn)行支護(hù),控制圍巖的變形和松弛,使圍巖亦成為支護(hù)體系的組成部分,并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的測(cè)量、監(jiān)控來(lái)及時(shí)而正確地指導(dǎo)隧道和地下工程設(shè)計(jì)施工的方法與基本原則。

  新奧法施工是從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的,又在不斷實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中得以豐富其內(nèi)容和進(jìn)一步發(fā)展,新奧法施工在我國(guó)推廣以來(lái),經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,通過(guò)科研、設(shè)計(jì)、施工三結(jié)合,在修建下坑、西坪、大瑤山、軍都山等鐵路隧道以及中梁山、二郎山、西山坪、謝家峒隧道等多座公路隧道中,應(yīng)用新奧法原理及其相應(yīng)的技術(shù),取得了較大的成就。

  不可否認(rèn),新奧法也存在不少缺點(diǎn),不過(guò)經(jīng)過(guò)工程技術(shù)人員和科技工作者的共同努力一定可以把新奧法不斷完善,在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中發(fā)揮更加重要的作用。



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