所謂圍巖是指在隧道工程建設過程中,圍繞在隧道周圍一定范圍內的對隧道質量有著一定影響的巖體。而軟弱圍巖則是圍巖的一種類型,往往與堅硬圍巖相對應,一般來說單軸飽和抗壓強度低于30MPa的巖石都可以稱為是軟弱圍巖。
1.1弱圍巖的基本特征
弱圍巖由靜水或流速過慢的水流中的軟懸浮物不斷沉積而形成,其主要成分一般為含水量大的軟粘土和淤泥。粘土和淤泥的內部結構松散,其間有很多間隙。同時,由于這些粘土和淤泥主要來自水流,水分含量高,弱圍巖透水性能差,固定速度慢。另一方面,構成弱圍巖的粒子直徑小,大部分直徑小于0.05mm,粒子之間存在的間隙往往充滿水。這使弱圍巖的一部分粘土與粒子間隙內的水結合,整體結構緊密,結構外部的水分難以滲透到結構中,即圍巖結構的透水性差。在這種情況下形成的弱圍巖可以大大降低外部環境對其的影響,達到相對平衡的穩定狀態,長期不變。另一方面,弱圍巖中水分的存在形式基本上與水結合,也就是說水分大部分與構成圍巖的粒子結合,自由水的含量當然也很少。在這種情況下,如果圍墻結構受到外力的作用,由于內部水分不能移動,不能發生滲透作用,大量水分不能從弱圍墻內部的土壤中立即排除,土壤的固定速度慢,巖體的硬度和強度不能達到應有的標準。因此,弱圍巖在外部施加的大剪切應力容易破壞剪切應力。
1.2軟弱圍巖的危害
軟弱圍巖的透水性能較差、固結速率緩慢等特點往往會使施工工程中的路面所具有的穩定性和承載性相對較差。一旦有較大的負載外力施加到路面上時,很容易對路面的質量產生較大的影響,從而危及交通安全[1]。此外,弱圍巖帶來的危害還體現在堤防滑坡和路基沉降兩個方面。首先,由于弱圍巖本身的透水性和固定速度基本特征的影響,道路穩定性低。特別是在坡度路面的施工建設中,不穩定的弱圍巖在受到較大強度的外力作用時,隨時都會發生滑坡,發生施工事故。另一方面,由于弱圍巖含水量大,其內部有很多微小間隙,以弱圍巖為基礎建設的路面承載力極為有限。施工中長期持續施加高強度外力是不可避免的。在力的作用下,路基沉降容易發生,路面崩潰也容易發生。這也是大多數弱圍巖帶來的最常見的路面危害。
2弱圍巖隧道施工安全技術
2.1施工概況
某地鐵隧道施工在東風西路南北兩面分別設有進站口和出站口,為了連接兩者,必須在東風西路地下建設連通隧道。該通道寬度為6.5m,拱門高度為5.8m,隧道拱門與東風西路的距離為3.0m左右,通過該地區地層土壤狀況分析,地表層為1.2m,4.8m和8.0m為淤泥質弱的土壤,為了保證隧道工程的質量,施工中必須采用相關的安全技術。
2.2弱圍巖隧道工程安全施工技術
弱圍巖隧道工程應采用先進管屋支撐、調動圍巖自承能力、二次襯砌等創新技術,使支撐與圍巖封閉成環,形成相互支撐的聯合體系。同時,應采用高科技測量手段進行施工輔助。具體操作內容如下:首先,地鐵隧道施工前,必須對施工位置附近的圍墻結構進行預支加固操作,然后采用高壓灌漿技術,處理范圍內的圍墻結構,填充弱圍墻內部存在的微小間隙。這可以大大提高地鐵隧道施工前硬度和強度相對較高的外殼,大大提高地鐵隧道周圍巖結構的穩定性。其次,灌漿完成后,此時弱圍巖結構已具有一定的承載能力,單位施工人員在挖掘過程中也應注意操作方式。最好使用多次挖掘的挖掘方法進行地鐵隧道的挖掘,減少周圍弱圍巖的振動,避免振動過強引起的崩潰、斷裂等事故。
2.3具體施工方法
第一,管架施工。管架施工是指在地下隧道發掘前,在附近的巖體上鉆孔,安裝慣性矩大的鋼管,支撐周圍的巖體,防止隧道上方的土層沉降、坍塌、斷裂等問題。管架通常采用DN100無縫鋼管安裝,在鋼管內加入直徑50的鋼筋,用普通硅酸鹽水泥灌入鋼管,注入壓力為0.6MPa~1.0MPa。第二,襯砌工程。襯砌工程是為了防止圍巖變形或倒塌,沿隧道洞周圍用鋼筋混凝土等材料建造的永久支護結構。為了提高地鐵施工面的穩定性,開口挖掘完成后必須立即進行襯砌施工。襯砌工程在隧道工程中的應用極為普遍。在施工之前,首先要對施工區域進行調查,測量之后便要依據數據進行判斷,以確定其是否能夠達到施工的標準。
3結語
城市化建設的過程中,交通問題是重中之重。現在很多城市為了加快城市交通的建設,致力于地下交通的建設。但地鐵隧道施工時,弱圍巖對施工工程有很大影響。因此,弱圍巖隧道工程施工應采用先進支護、少部分大尺挖掘、加大機械投入力等方法,保證工程施工質量和安全。
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