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地铁隧道浅埋暗挖施工风险防治措施浅谈
2020-01-03 09:35:24    点击:

针对浅埋暗挖隧道施工中常出现的三类安全风险:坍塌、火灾、水灾事故,提出相应的防治措施及对策,可供相关施工人员参考。


 浅埋暗挖隧道施工的风险因素来自各方面,错综复杂。不同施工条件的浅埋暗挖隧道,施工风险因素也略有不同。这些安全风险一般表现为以下三种形式:坍塌、火灾爆炸、水灾。下面简要梳理与分析隧道施工安全风险的防治及应急处置措施。
 
        1.坍塌的防治措施
        1.1 坍塌的预防措施
        隧道坍塌的诱发原因有多种,应充分预想施工中存在的安全风险。开挖施工前应逐步分析排查各种易发安全隐患,并采取有效预防措施;加强施工过程中的施工监测,预防各类突发性事故。
        (1)工程建设周围环境的调查
        地铁隧道施工与周围环境互有影响,应在施工前详细调查周围的施工环境。主要的调查项目有地下管线受施工影响的分布情况、周围接近的建筑物及临近施工现场的地表水源概况。调查的重点内容包括施工地铁线路与管线的相对位置关系、管线用途、基础类型及埋深、建筑物的建成年限等。对于施工隧道上方为供水、雨水及污水管线的,尚应重点排查有无存在渗漏问题。
        (2)施工前的工程地质勘察
        隧道地质勘察在设计及施工前都非常重要。浅埋暗挖法施工时,勘察的重点项目包括:表层填土的分布、性质组成及厚度;围岩土的自稳性、性状及密实度;是否在隧道结构范围内存在松散围岩、破碎带、废弃地下工程等,并分析其对施工的影响;有无古河道或引起开挖面突发性涌水的富水型地质。
        (3)做好超前地质预报
        做好超前地质预报工作,对于浅埋暗挖法施工,是非常必要的。超前地质预报可提前了解掌握掌子面前方的不良地体位置、产状,前方围岩结构的整体性及含水情况,及时发现异常地质情况。既可提供支护设计的合理参数、正确开挖断面和施工优化方案的依据,还可给施工安全风险预防提供可靠信息,进而做好施工准备,控制施工风险。
        (4)做好施工监测
        考虑地铁隧道施工周围环境复杂,应实时监测施工进程,及时掌握施工过程中的支护结构与围岩作用状态,并及时反馈设计与施工,防止出现变形过大、坍塌等严重工程事故,确保地铁施工和周围结构物的安全。地铁隧道施工主要监测施工隧道的变形、应力、应变参数。由于地表沉降的监测结果可以直观反映施工中的围岩变形全过程,因此也可列为一个重要监测指标。
        (5)严格控制施工过程,保证施工质量。
        严格控制一次爆破的装药量,尽量避免扰动软弱破碎围岩;严格遵守开挖工序要求,控制每次开挖进尺;钢架制作、支护施工必须满足设计和验标要求,确保施工质量;施工期间应在洞口备有方木、钢架等塌方抢险材料,以备急用。
        1.2 处理坍塌的措施
        处理地铁隧道坍塌应遵循“稳塌体、强支护、勤量测、快反馈”的原则,具体处置措施如下:
        (1)首先分析坍塌原因,迅速确定稳定塌方土体的措施。对于小面积坍塌,可采取管棚注浆法加固坍塌土体,对松散的坍塌土体高压注浆,进行加固。对于较大范围的坍塌,可使用旋喷桩加注浆的方案加固土体,自坍塌区顶外 3-5m至隧道底板1m以下作为加固区域,视坍塌情况确定旋喷桩数量。此外,应做好坍塌区的排水工作。
        (2)为确保掌子面稳定,可采用挂网喷浆工法封闭掌子面。加强隧道拱顶的支护措施,加密格栅网架,并对其注浆加固。
        (3)加强监控量测工作,及时反馈量测信息,根据初期支护受力及围岩变形情况,评估施工安全状态,提出处理问题的措施。
 
        2.火灾的防治措施
        地铁隧道施工时,由于地下施工,隧道内部一般较为潮湿,易引起各种电气线路、设备绝缘层或接触点的老化,造成设备短路或电阻过大等问题,进而引发火灾,加之隧道的通风量大,加速了火势的蔓延。隧道施工时一般采用人工采光照明,亮度较低,一旦发生火灾或断电,将对工人的应急逃生带来极大困难。由于在火灾发生伊始,难以发现火源及起火点,一旦发现时,火灾已蔓延扩大,使得火灾扑救较为困难。在地铁隧道的施工过程中防范火灾非常重要。
        2.1预防火灾的措施
        1)做好机电设备及线路的定期检修与日常检查,发现机电设备、线路出现过载、短路、漏电等故障时,应暂停施工作业,待检查修理完毕后方可继续施工。
        2)严格管理爆破器材的运输、存放及使用,避免发生因管理不善引发的爆炸事故。
        3)切实加强施工人员的火灾安全风险教育。例如禁止在洞内吸烟,防止因随意丢弃烟头而引发火灾。隧道内焊接施工操作时,须留意作业现场周围是否存在易燃物质,避免飞溅火星引燃。
        4)实时监测隧道内易燃易爆气体(如瓦斯等)的浓度,当浓度超过监测规定允许值时,立即采取相应的抽排气体措施。
        5)施工现场应配备相应的消防器材(如灭火器等),洞口处应备有水箱或湿沙,以备发生火灾时灭火使用。
        2.2火灾发生后的处理措施
        1)一旦火灾发生时,应首先安全有序的疏散隧道内施工人员,并立即将火灾发生地点及火情讯息报告隧道施工控制中心和119火警台,请求协助控制火情。
        2)立即组织人员利用灭火装置扑灭火源,抢救经济财产,把火灾的损失降到最低。
        3)为防止引发次生火灾,切断相关电源,同时开启隧道应急照明设备,启动抽排烟尘设施。
 
        3.水灾的防治措施
        隧道的开挖、爆破等活动,引起围岩状态改变,造成岩体缝隙发生变化,进而改变了地下水渗流的流径,成为了渗漏水的水源条件。防水材料的缺陷及隧道结构衬砌的施工方法,使得涌水不能有效排出,致使施工过程中发生水灾。此外,施工过程中击穿由地下水汇集形成的隐藏水库也会导致大量涌水的发生。
        3.1水灾的预防措施
        1)准确勘察,确保设计标准。应注意选取疏密适当、有代表性的点作为地质勘测点,提高勘测的准确度。应严格遵守国家及行业设计规范标准,参照所有勘察资料进行设计。勘察资料缺失时,应要求委托方将勘测资料补充齐全。
        2)及时降排隧道围岩出水。浅埋暗挖施工软弱富水区隧道时,可采用超前水平负压抽水、深孔挤压劈裂注浆、小管棚注浆和作业面排堵等措施综合降排隧道围岩出水。
        3)严格控制防水材料质量。应建立严格的验收制度严控施工建筑材料,尤其对防水材料的选用,应严格做到材料进场前的随机抽检达标,严格遵守规范施工工艺制作试件,按要求做好施工质量的定期检测。
        4)严格控制施工过程。严格遵守设计施工规范施工,对关键工序质量加强控制。严控爆破量,避免超欠挖及过量扰动周边围岩;严把灌筑混凝土质量关,保证混凝土的抗渗性能及回填拱顶密实度,控制混凝土裂隙;严控混凝土二次衬砌的养护拆模工期;严控关键工序的施工工艺标准及质量检验等措施。
        3.2水灾后的处理措施
        1)当施工隧道遇突发水灾时,首先应立即采取引导抽水机等将洞内的积水迅速排出。
        2)迅速采取堵水措施。注浆防水是目前经常采用的最常见的堵漏方法之一,具有方便快速的优点。操作流程是先将配比适当的注浆材料配制成浆液,然后用高压注浆机将其灌入缝隙或空洞之中,液态的注浆材料扩散后,材料自身的化学特性会迅速胶凝或固化,以达到阻塞缝隙或空洞,愈合裂缝缝隙,恢复整体防水性能的目的。
        3)利用热沥青。作为一种粘塑性高分子无机材料,热沥青也可以达到有效起到止水及防水的效用。其作用机理为热沥青在温度较低时,其粘滞度增加,物理状态呈现出类似于岩浆一样的流动性状,低温沥青逐渐形成凝结的硬壳,从而起到阻塞缝隙水的作用。在灌注热沥青时,可充分利用沥青热传导系数偏低的物理特性,适当增大灌注压力,使其硬壳内侧的高温沥青可以穿破由于降温而形成的硬壳再度渗透进入岩石的裂隙及孔隙,有效加强防水效果。
 
        4.总结
        坍塌、火灾、水灾这三种事故作为浅埋暗挖隧道施工的多发风险因素,在施工组织时中须充分做好预防及应急预案,切实保证施工全过程的施工风险安全可控。

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