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简谈灾变城市隧道施工诱发地面塌陷灾变机制和防治中国

收藏本文 2024-01-07 点赞:7949 浏览:24475 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:城市地下隧道的开通对城市的发展有着一定的促进作用,能够给人民的日常出行带来便利,然而,在对城市地下隧道进行开挖的过程中,往往会由于某些原因而导致安全事故的发生,对人民生命及国家的财产带来了威胁。本文主要是针对目前我国已经出现的类似的安全事故,对城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制进行了深入的分析,通过分析,提出了关于该问题的防治措施。
关键词:城市隧道;隧道施工;地面塌陷
Abstract: urban underground tunnel to the opening of the development of the city has a certain stimulative effect, can give People's Daily trel and bring convenience, however, in the urban underground tunnels for excation process, often for some reason and cause the accidents to people's life and property of the country brought the threat. This paper is mainly based on the current situation of the security has been similar accident, to the city tunnel construction of surface subsidence induced catastrophe mechani of the in-depth analysis, through the analysis, put forward about the issue of prevention and control measures.
Key words: the city tunnel; Tunnel construction; Ground subsidence

一、引言:

近年来,随着我国城市化进程的不断加快,城市的发展速度已是越来越快,人民的收入也在不断的提高,同时,随着我国经济及科技的发展,车辆的已是越来越低,越来越多的平民百姓通过各种各样的购写途径拥有了私家车,然而伴随着这些发展,给城市所带来的问题是交通量增加,交通堵塞已成为城市里经常出现的现象,对人民的出行带来了不便。因此,也就产生了地下隧道,地下隧道的开工在一定程度上缓解了城市里交通的压力,给人民的出行带来了方便,然而,凡事都存在着两面性,地下隧道的开通在给人民的出行带来了便利的同时,也存在着一定的危险,比如说,在2003年,上海的四号地铁线在施工的过程中,地面出现了大面积的坍塌,使得施工周边的建筑物都受到了不同程度的损坏,楼层出现了倾斜的现象,同时也对地面坍塌处的防汛墙造成了破坏;在2006年,北京十号线地铁在施工的过程中,由于某些原因,造成东三环处京广桥附近的道路出现了坍塌,严重影响了该道路附近交通的正常运行;在2007年,南京由于地铁的施工使得南京当地的汉中路地面出现了坍塌,使得该地的天然气管道出现爆裂,最后引发了爆炸,路面也由于爆炸出现了一个大坑,对当地的交通及周边的楼层造成了威胁。地下隧道安全事故的发生不仅仅给当地的人民的日常生活造成了影响,同时也带来了巨大的经济损失,甚至有可能对人民的生命安全带来威胁,影响了我国经济的稳定发展。
下文主要是笔者通过对多起类似隧道施工事故的分析,并结合对城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制的分析,所而总结出来的一些关于如何有效预防城市地面因隧道的施工而出现的塌陷灾变的措施。

二、城市隧道施工诱发地面塌陷灾变机制分析

2.1隧道开挖直接导致地面塌陷

由于隧道的开挖导致了开挖处的地面出现塌陷现象,是指由于作业人员在对隧道进行开挖时,开挖处的上覆地层自己发生了极为

摘自:毕业论文题目www.udooo.com

复杂的变化,如应力的变形和传递出现了严重化,同时,土体由于开挖而导致了水分流失及冻结,在这些变化的共同作用之下,就导致了开挖处的地层的物理力学的各项参数产生了变化。普式理论认为,在没有任何支护的情况下对介质松散的地层进行开挖,那么隧道围岩将出现不稳定的现象,对地层造成破坏。在这种情况下,如果施工处上覆地层具有足够的厚度,那么塌陷至一定程度后围岩就会形成一种自然的平衡压力拱,这会成为某种保护,阻止土体的继续破坏。由此可见,在施工过程中压力拱会随着上覆地层厚度以及各种力学参数的变化而变化,一旦达到一定的临界点,将无法再形成压力拱,如果此时没有采取支护措施或者支护的强度不够,就很容易出现地层失稳,从而引起地面的塌陷。

2.2管线渗漏水引发地面塌陷

由于隧道施工都是在地下进行,而我国各大城市的地下排水管道普遍地存在着漕漏现象,而且某些管道的渗漏极为严重。所以由于地下管线的渗漏导致路面塌陷的情况也不少见。具体发生机制是隧道施工进行时会产生一定的扰动作用,城市隧道施工导致的地下管线破坏一般有两种模式,一种是在附加的拉力和应力作用下管道出现裂缝,甚至还可能发生破裂,从而会让管道失去正常的工作能力;第二种情况是管段虽然完好无损,但是管段之间的接头出现问题,不能保持完全的封闭状态从而发生大量的渗漏。这两种模式都会破坏管道,也有可能是二者同时发生导致管道破坏。

2.3地层中不良地质体遭到破坏进而引发地面塌陷现象

从本质的方面来讲,这种情况引发的地面塌陷是因为地层中空洞发生了坍塌与破坏,从而引起地层空洞上方地层中出现力学上的不平衡,这种不平衡逐渐加剧就会引起地面塌陷。而空洞之所以会被破坏是因为隧道施工时产生了扰动作用。当两个或者若干个空洞合成一个时,空洞的面积就会增大,这回导致空洞上方的覆盖地层变薄。同样根据普氏的压力拱理论,当空洞断面扩大到一定程度时,上方地层内的拱结构将会被破坏,从而产生不稳定,无法再形成新的压力拱,久而久之便会引发塌陷现象的发生。

三、城市隧道施工诱发地面塌陷问题的控制分析

上文对隧道施工诱发地面塌陷灾变机制的情况进行了详细的介绍,既然有三种原因,那么要进行控制也需要视具体情况而定。因此,笔者将会根据机制原理的不同提出不同的安全控制手段和技术。

3.1地下管线破坏引发的地面塌陷控制技术

上文已经分析了这种情况发生的原因,通过分析,我们不难发现,想要有效地控制此种机制导致的地面塌陷,就必须从以下几个方面来入手:首先,就需要采取有效的措施确保地下管道的安全,保证其不会受到施工的影响。在进行施工前首先要对施工场所区域内管道的分布情况进行详细的了解,虽然埋在地下的管道所属单位众多,而且还可能存在一些单位不明的管线,这给管线的了解工作带来了较大的难题,但是施工方为了保证施工的安全,仍然需要在这方面做足工夫。可以通过各单位提供的管线设计图纸等资料摸清情况,还可以结合现场的调查来获得详细的地下管线分布信息,在必要时还要采取一定的方法进行相关的探查工作。在此基础上制定出管道变形的合理控制标准,这样才能确保管线在具体的隧道施工中的安全。如果发现有原本已经被严重破坏的管线则应该及时地处理,不仅是防止施工意外发生,还能够完善城市的管道系统。而那些年代久远、质量不达标的管线则应该在施工前采用相应的方法进行加固工作,以提高其抗干扰能力。其次,在开挖隧道的过程中,还应该对管线的安全情况进行监测,这是一项必不可少的工作。具体的监测方法有直接测点和间接测点这两种,但是由于施工区域一般比较复杂,要实现直接测点难度较大,除非特别重要的管线监测时才会排除万难使用,大部分情况下都是采用间接监测的方法。

3.2地层中不良地质体遭到破坏引发地面塌陷的控制措施

与管线破坏引发的地面塌陷一样,要对这种情况下的问题进行控制首先也是要对不良地质体进行超前的情况摸底,也就是地质探测。并根据探测情况,分别对地质松散区、空洞区以及富水区采取相应措施有针对性地进行处理。一般来说,地质松散区埋深非常浅,可以采取注浆加固的方法进行处理,也就是说需要在地面打孔以设置好注浆管。同时为了防止空洞区附近区域内在进行注浆时浆液会扩散,因此对空洞区外侧部分要用注浆导管压注水泥浆液。而富水区的处理则更加复杂,由于地层水量过多主要是因为地层滞水以及管线发生渗漏所致,因此在进行处理时需要探明此处是否有其他水源,如果有自来水管道相通则应该进行堵漏。第二个步骤是要采取相关措施对不良地质进行恰当的改良。
结束语:
综上所述,我们了解到,城市里由于地下隧道的开挖而造成地面塌陷的机制是多方面的,因此,我们在对城市地下隧道开挖的过程中也要从多面入手,对其进行开挖前的分析及开挖过程中的预防,以提高施工的效率,消除施工安全隐患,为城市的隧道正常开通作出必要的保障。
参考文献:
张成平,张顶立,王梦恕,李倩倩,刘胜春.城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制[J].岩土力学,2010,31(z1)
李铁.浅析城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制与控制[J].城市建设理论研究(电子版),2011,(21)

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