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隧道工程施工塌方风险评估及预防

2018-09-12 16:12 来源:隧道工程论文 人参与在线咨询

摘要:文章主要针对隧道作业环节中施工塌方风险的评定与控制进行分析,首先探讨了隧道施工塌方风险的评定形式,大致涵盖层次研究法与模糊综合评定法,之后介绍了隧道施工风险来源以及风险本身的识别,最终结合具体实例论证了如何防止隧道作业环节中的塌方情况的出现,可供参考。

关键词:隧道施工;风险评估;层次分析法

为了防止隧道在施工过程当中出现塌方的情况,应对隧道规划开展完善与改良,以某隧道项目来作为实例进行分析,对隧道最初的支护进行可行性研究,并确立了导致隧道风险影响因素,切合隧道作业环节中的地质状况借助不同分析法对风险开展对应的评定工作,依照最终的评估研究报告,规划出合理安全的施工计划。

1隧道施工塌方风险评估方法

现如今,已经成为一套完善体系的施工技术风险评估形式有很多种,但是运用得最多的就是故障树分析法、模糊综含评价法等方法。文章主要是借助层次分析法以及模糊综含评价法这两种评估方法对作业过程当中可能出现的风险以及技术本身的风险开展了评估。

1.1层次分析法

早在20世纪70年代,在运筹学中就已经提出层次分析的理念。该理念是运筹学专家在“依照各个工业企业的社会效益的好坏来进行电力的分配”话题研究环节当中所提出的,这种判定手段存在的优势在于,可以深入地研究并分析那些复杂问题的影响因素以及其本源,并依照对应的定量信息让决策变得更具信息化,也只有这样才可以做到为多个对象、多个准则或者无结构特性的复杂决策问题提供最为直观快捷的解决途径[1]。层次分析法的具体环节如下:①构建复杂决策问题层次架构体系;②开展构造判定;③开展层次单排序检测;④开展层次排序并就一致性展开检测。由于在评估隧道施工技术风险环节中,有着较多的影响因素与条件,而且存在有很多无法量化的影响因素。所以,为了有效地开展隧道施工技术风险评估,就要求充分地运用到层次分析法。

1.2模糊综合评价法

模糊综合评估法隶属于一种模糊数学的整体评估法,这样的一种评估手段要求运用到数学当中的隶属理论,把定性评估进行对应的转化,将定性的环节转化成为定量环节。也就是使用模糊的理论概念对遭受到的各项作用因素影响的事件或问题开展整体评估。这种评估手段的优势在于最终结果非常明了且系统性很强,可以有效地解决那些不能量化的难题。

2隧道施工风险源识别以及风险分析

隧道施工安全管理的核心理念在于对场地有关的风险源开展识别,对关键的风险源做出评估,并将其当做是根本,规划出有针对性的控制手段与管理措施,确立构建风险源的识别、研究、评估与管理等环节之间的关联,以此让主要体系的故障预防理念得到充分的落实。地铁建设环节中存在的风险源基本都是岩层的机理和地下水所制造的,本文以某市地铁项目的具体开展状况,对施工区域的地质环境进行深入的研究与调查。发现施工场地区域的地下水相对相对较为匮乏,且在项目建设的这段时间当中,该区域处于枯水时期,所以不必对水泥的影响进行更深一步的考虑,虽说在施工形式上存在有一定程度上的风险,但是只要施工程序合理,就能在一定程度上的降低其风险出现的概率。除此之外,防排风地标建筑物等都会对该项目产生一定程度上的干扰,鉴于对风险的认知与对这一隧道项目的全方位考虑,将过断层破碎围岩视为该项目最大的风险隐患[2]。

3案例分析

3.1工程地质条件

该隧道项目的属于小净距隧道项目,隧道左边起里程为K17+825~K18+245,左侧的洞长为420m,从右边线起,里程为K17+825~K18+241,总长度为416m。隧道当中的内轮廓选用的是三心圆,在此当中最长的有17m,挖掘的截面积为160m2,出口区域深埋为13~22m,围岩的强度等级为V级。山体的整体趋势与地铁的中间线形成一种斜交的状态,这样一来就不难看出,山体会对隧道造成一定程度上的偏压效应。围岩大致是由轻压粘土与中粒砂粘土等所构建而成。洞体的走向可以看作是一个接近90°的角度,但岩体自身的倾角却不大,难免会对岩体自身安全性与稳定性造成一定程度上的影响。由于结构的干扰程度大,节理裂隙的发育同样会遭受岩石性质以及风化的影响,所以隧道拱顶区域的岩石很容易就出现塌陷的情况,隧道的侧面也有可能出现部分塌陷的情况。

3.2隧道施工过程模拟分析

某隧道围岩的强度等级为V级,其特征是净距小、截面大、埋深浅、挖掘深。作业环节中相邻的索道之间互相作用,假若建设的规划不够合理,就很可能会出现塌方的状况。为了避免围岩出现形变,减少沉降作用。要求施工队伍借助双臂导坑的形式开展作业,这种形式的施工所选用的技术工艺非常的繁琐,进行的初期支护与撤除临时支护结构之时,可能会为整体结构的稳定性带来不可逆转的破坏。以下是对工况不同情况的数据模拟运算,进一步确立隧道作业环节中,最初支护时的薄弱环节与科学合理的施工次序与施工时机。①计算方法的选取就上述例子,借助载荷法来对其整体结构进行对应的计算,根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)当中对于荷载的相关规定与标准,并依照其中所提出的预期数值展开地铁初支护稳定系数的运算。②计算工况借助荷载结构法展开运算时,对初支护闭塞、导洞的挖掘、初支护封闭、撤除临时支护等工作状况展开研究与讨论,对荷载匹配的占比加以运算。③计算结果切合上文的数据,对前后不封闭等状况开展结构的应力计算,详细的计算结果如表1所示。

3.3风险控制措施

切合上文的内容,对隧道初期支护稳定系数计算与坍塌风险的重要性开展排序,在施工环节可以借助下列手段加以管理。①隧道作业超前支护要求其进展到位,并根据方案开展作业,对中部围岩开展挖掘的环节中,应当做到及时的关闭初期支护。②虽说在大跨度与公路隧道的施工过程的当中,运用双侧壁导坑的施工工艺对其进行管理,要远比其他的施工工艺效果更加明显。但由于施工步骤繁琐,每道工艺之间要求做到连贯,并要求超前的间距通常要求控制在3倍洞径之内。③由于地下项目有着一定程度上的不确定因素,围岩的转变非常的复杂,要求对前方不好的地质状况开展科学的侦测,假若地质环境与现场勘测得到的数据之间有很大的差异,就要求对支护的数据开展及时的更正与调整,以免出现安全事故。④在临时支撑被撤除之后,要求立即开展对应的二衬矫正,在具体施工环节中,对其开展对应的监测,以此来实现对于风险的实时预警。⑤假若隧道中部的围岩厚度要比二衬过后的洞径的15倍还要大,并且当临时支护已经被拆掉之后,这时就要求施工队伍尽快施作二衬。⑥开展爆破的管理,将炮孔的具体地点、装填的形式与炸药的质量等风险因素开展合理的优化与完善,以此来进一步降低对于围岩的扰动状况。⑦就那些小间距隧道而言,对中部的两个导洞开展作业,作业环节要求将其距离错开,以免出现相互干扰的情况,影响施工安全。

4结语

综上所述,为了避免在地铁作业过程中出现安全事故与隧道坍塌的情况,这就要求施工单位结合隧道的安全系数,对初期的支护开展时效的封闭作业。依照专家的研究数据对隧道施工的风险开展对应的评定工作,改善施工规划与方案,并做好实时的预测与警报工作,以此来最大限度地降低事故风险出现的概率。

参考文献

[1]岳诚东.隧道工程施工塌方风险评估研究[D].兰州:兰州大学,2016.

[2]王亚琼,李杰,王金宝,等.隧道施工技术风险评估及风险控制措施研究[J].公路,2015(06):259-263.

作者:谢传根 单位:中交第二公路工程局有限公司

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