2.防止出现坍方的预防措施
在山岭隧道施工中,如果施工方法及支护手段使用不当,不仅不能加快施工进度,而且也不能保证工程质量和施工安全,易造成坍方。为此,特别强调:
(1)选择合适的施工方法
隧道施工过程和方法是多种多样的,目前在我们经常采用的矿山法中大致有全断面法、台阶法和分部开挖法三大类。
在当前的施工实践中,采用最多的方法是台阶法(含环形开挖预留核心土法),其次是全断面法。在大断面隧道中,中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)和双侧壁导坑法采用较多。选择施工方法,并不完全决定于地质条件。地质条件仅仅是选择施工方法的一个因素,而更应强调的是:施工方法必须符合快速、安全、质量及环境的要求。其中环境因素有时成为选择施工方法的决定性因素。选择施工方法时需考虑的基本因素大体上可归纳为:
a.施工条件:实践证实,施工条件是决定施工方法的最基本因素,它包括一个施工队伍所具备的施工能力、素质以及管理水平。目前我集团隧道施工队伍的素质和施工装备水平,有高有低,参差不齐,因此,在选择施工方法时,不能不考虑这个因素的影响。
b.围岩条件:也就是地质条件,其中包括围岩级别、地下水及不良地质现象等。围岩级别是对围岩工程性质的综合判定,对施工方法的选择起着重要的甚至决定性的作用。
c.隧道断面积:隧道尺寸和形状,对施工方法选择也有一定的影响。目前隧道断面有向大断面方向发展的趋势,如公路隧道已开始修建3车道甚至4车道的大断面,水电工程中的大断面洞室,更是屡见不鲜。在这种情况下,施工方法必须适应其发展。在单线和双线的铁路隧道中,越来越多地采用了全断面法及台阶法;而在更大断面的隧道工程中,先采用各种方法修小断面的导坑,再扩大形成全断面的施工方法极为盛行。
d.埋深:隧道埋深与围岩的初始应力场及多种因素有关,通常将埋深分为浅埋和深埋两类,有时将浅埋又分为超浅埋和浅埋两类。在同样地质条件下,由于埋深的不同,施工方法也将有很大差异。
f.工期:作为设计条件之一的施工工期,在一定程度上会影响基本施工方法的选择。因为工期决定了在均衡生产的条件下,对开挖、运输等综合生产能力的基本要求,即对施工均衡速度、机械化水平和管理模式的要求。
g.环境条件:当隧道施工对周围环境产生如爆破振动、地表下沉、噪声、地下水条件的变化等不良影响时,环境条件也应成为选择隧道施工方法的重要因素之一,在城市条件下,甚至会成为选择施工方法的决定性因素。
(2)各种施工方法在不同围岩和隧道中适用情况
a.全断面法
适用于单线铁路隧道Ⅰ~Ⅲ级围岩、铁路双线隧道及公路隧道Ⅰ~Ⅱ级围岩地段。通常采用全断面钻孔一次起爆方法。为控制好开挖轮廓,减少超欠挖,提高光面爆破效果,可推广预留光爆层的开挖方法。
b.台阶法
适用于单线铁路隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩、铁路双线隧道及公路隧道Ⅲ级围岩地段。台阶数量和长度,要根据围岩条件而定。Ⅲ级围岩一般采用两台阶法;Ⅳ级围岩及Ⅲ级偏弱围岩,可改用三台阶法。
台阶法施工的循环进尺,要根据开挖跨度和围岩类别、自稳时间严格控制,并与初期支护钢架设计间距相对应。每次以架立1~2榀钢架为宜。
上部断面开挖视围岩自稳条件,可采用一次开挖成形和环形导坑预留核心土开挖法,该法适用于单线铁路隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩、铁路双线隧道及公路隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩地段。当围岩自稳性很差时,必须采用小导管或锚杆(注浆)等超前支护措施;土质隧道还可采用人工预切槽,槽内嵌设钢架,喷混凝土预支护后再开挖的方法。
下部断面(中、下层台阶)是开挖作业的重要环节。近年来,在下部开挖中,因方法欠妥,作业不慎引起初期支护失稳造成的重大坍方事故已有多起,必须引起高度重视。在开挖顺序上,宜采用先挖侧槽、左右错开向前推进的做法,不宜采用拉中槽挖马口的方法。侧槽开挖长度,靠近边墙范围应采用风钻、风镐手工开挖,人工清壁扒碴,严禁使用重型机械开挖和装碴,以免对围岩过大扰动、破坏围岩和初期支护系统的整体稳定性。