隧道施工常见安全问题(隧道施工有哪些安全隐患)

导语：隧道施工安全因素分析及相应措施--节理发育及地下水的分析与处理

随着开挖深度及覆盖层厚度的不同，岩石风化程度有所不同，当节理不发育或较发育时，围岩整体性较好，开挖后，洞室部分岩体呈现出悬空状态，破坏了岩体原有力的平衡状态，使得岩块有向室内松弛移动趋向，并产生位移后重新形成新的应力体系，即重分布应力或二次应力。而重分布应力的状态、位移的大小与岩体的初始应力、开挖断面、岩体结构、节理发育等因素有很大关系。如果用σr表示P点径向应力；σθ表示P点切向应力；τrθ表示P点剪应力；θ表示P点的极角，逆时针为正，顺时针为负；r表示极距；R0表示开挖隧道半径，则隧道开挖后围岩应力弹性分布符合下列规律：见图4洞室围岩应力分布示意图。

σr=[(σh+σv)/2](1-Ro2/r2)+[(σh-σv)/2](1+3Ro4/r4-4Ro2/r2)cos2θ

σθ=[(σh+σv)/2](1-Ro2/r2)-[(σh-σv)/2](1+3Ro4/r4)cos2θ

τrθ=-[(σh-σv)/2](1-3Ro4/r4+2Ro2/r2)sin2θ

σθ的变化规律随角θ变化而变化，为研究开挖后洞室侧壁的应力分布并考虑σh=λσv，r=Ro则：

σr=0

σθ=σh+σv-2(σh-σv)cos2θ=σv[1+λ+2(1-λ)cos2θ]

Τrθ=0

由此分析，当σr=0，Τrθ=0时，为单向应力状态，而σθ只与径向应力有关，与开挖的洞径Ro无关，现在要计算侧壁应力，即θ=00或1800，此时σθ=（3-λ）σv，计算洞顶或洞底围岩应力，即θ=900或2700，此时σθ=（3λ-1）σv，因此，当λ小于1/3时，σθ是负值，洞顶或洞底围岩应力属拉应力，当λ大于1/3而小于3时，σθ是正值，洞顶洞底或侧壁围岩应力属压应力，当λ大于3时，σθ是负值，洞顶洞底或侧壁围岩应力属压应力，可见，从洞室侧壁开始沿岩体分布逐渐趋向初始应力值σ0,而洞壁的应力值最大σθ，并且在洞顶或洞底产生最大拉应力，两端侧产生最大压应力，如图5所示

因此，整体性好的围岩，承受的应力大于σθ，说明自稳能力强，稳定性好，安全有保证，如果岩体存在断层破碎带或层状态夹泥等软弱岩层时，围岩状态不仅松散，而且往往还会有裂隙水、地下水等不利因素时，其承载能力小于σθ，说明自稳能力差，这样的松散岩层开挖前必须采取超前支护措施，如预注浆、超前小导管、超前锚杆和超前管棚等方式，人为造成拱式整体结构，使其承载能力大于σθ，既提高周围岩石的自稳性能同时还具有阻止地下水的能力。下面介绍的是超前支护措施几种形式。

1、预注浆即隧道开挖前通过钢管向开挖周围岩层进行注浆固结，使松散岩体固结整体，提高开挖断面的稳定性，根据节理发育情况可采取一次性注浆或分段注浆。

2、超前小导管则是开挖前，利用φ42mm无缝钢管制做的注浆管，沿隧道拱部均匀设置如图6所示。单位cm

值得注意的是，钻孔时方向顺直，其深度与直径与导管相匹配，清孔后安设小导管，外露长度不小于30cm，注浆液的配制符合设计要求，在规定时间内，随配随用，并由下至上、先稀后浓，保证注浆压力符合设计要求，使浆液充满导管和周围空间。

3、超前锚杆和超前管棚可根据围岩地质条件进行选择，一般能钻孔的岩层可采用先钻孔再顶入管棚的工艺，当破碎岩层或带有孤石的、不易钻孔的地质条件下，则采用管棚跟管钻进的施工工艺。图7是管棚钻孔顶入的施工工艺。通过超前支护，使松散不稳定的岩层，在一定厚度内形成整体，提高周围岩体的承载能力，便于开挖保证安全。

结束语

目前，虽然我国在隧道开挖方面已经有了许多成功的经验，但是，在不同地区，地质的结构构造和岩体特性，在实际施工中千变万化，甚至还会遇到地下水流、溶洞、有害气体等各种危及施工安全的地质现象。因此，在隧道施工前不仅要研究施工区域性的地质、岩性和岩体特征，还要做好开挖前的超前地质预报，根据超前地质预报对即将开挖的岩体进行详细分析和正确判断，采取更准确地支护措施，设计出更合理的支护参数，最大限度地满足岩体开挖要求，确保高铁隧道施工安全。

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