隧道工程施工标准化工艺工法及安全生产管理演示文稿(定稿).ppt

山岭隧道标准化工艺工法及防坍控制要点 中铁隧道集团三处有限公司湖北十堰2012年5月10日 主要内容 前言隧道施工技术发展简史一 隧道工程的施工特点和原则二 洞口工程的施工要点三 洞身施工的主要方法四 隧道防坍控制要点 前言隧道施工技术发展简史 纵观我国隧道修建史 其修建技术的发展大体上经历了三个阶段 1 中华人民共和国成立前 隧道修建技术落后的时期 这一时期基本上是靠人力开挖 手工操作 机具十分简单 2 20世纪50 70年代 隧道修建技术有所发展时期 隧道施工由以人力为主转为普遍采用中 小型机械施工 隧道建设能力较低 断面分割一般在10 左右 如隧道开挖采用上 下导坑法 正 反台阶法 漏斗棚架法 蘑菇形开挖法 等等 隧道衬砌采用先拱后墙法或先墙后拱法 3 20世纪80年代以后 隧道技术进入大发展时期 由于从国外引进了隧道施工大型专用机械设备和先进技术 隧道施工能力有了较大的提高 在较好岩层里隧道钻爆掘进施工多采用全断面法 半断面法 短台阶法 中导洞法 在软弱地层中隧道开挖施工则采用微台阶法 或加反拱 CD工法 CRD工法 单侧洞法 双侧洞法 眼镜法 其发展趋势是 掘进分部断面增大以能更好地适应高效率的机械化施工 支护结构骨架的工厂化预制与现场实施相结合以达到及早 快速的安全需求 尽可能实现全断面衬砌施工一次完成以提高工程质量水平 隧道施工机械 悬臂掘进机 全断面掘进机 TBM 隧道施工机械 钢拱架安装机 三臂凿岩台车 砼喷射机械手 隧道施工机械 防水板自动铺设机 全液压自行式仰拱栈桥 无门架衬砌模板台车 一 隧道工程的施工特点和原则 1 施工特点 施工环境恶劣 封闭的作业空间 受地下水 通风 燥声 采光等多种因素制约 地质条件复杂 隧道处于一个复杂的地质体中 且具有不确定性 变化性 2 施工原则根据山岭公路隧道的特点 应严格遵循初支紧跟开挖面 仰拱尽早封闭成环 适时施工二次衬砌的施工原则 二 洞口工程的施工要点 1 洞口土石方开挖应根据设计要求 洞口地质条件 地形地势等合理选择 宜采用台阶法或环形开挖预留核心土法 洞口土石方开挖前先完善洞口排水系统 洞口土石方开挖至成洞面后 预留成洞面核心土 以核心土体作为工作平台施工暗洞超前支护 暗洞超前支护施工完成后 挖除部分核心土 开始暗洞开挖 洞口段预留变形量宜不小于30cm 加强洞内外的监控量测 2 为了减少边仰坡开挖 保证边仰坡的稳定 应遵循 早进晚出 的原则 提倡 零开挖 进洞理念 合理确定明暗交界位置 洞口断面复测是最重要的手段 应以地表高出洞顶标高30 50cm处作为明暗交界面 三 洞身施工主要方法 1 目前公路隧道常用的几种施工方法 从工程造价和施工速度考虑 施工方法的选择顺序应为 全断面法 上下台阶法 三台阶法 环形开挖留核心土法 中隔壁 CD 法 交叉中隔壁 CRD 法 双侧壁导坑法 眼镜法 如果从施工安全方面考虑 上述顺序应反过来 施工工法选择的正确与否关系到隧道施工的安全 质量 工期和效益 2 施工方法选择的原则 1 简单根据围岩级别来选择 全断面法适用于 级围岩隧道 上下台阶法适用于 级围岩隧道 三台阶法 环形开挖留核心土法适用于 级围岩隧道 中隔壁 CD 法或交叉中隔壁 CRD 法适用于围岩较差 浅埋隧道的 级围岩 双侧壁导坑法适用于围岩较差 浅埋 大跨度隧道的 级围岩 2 考虑施工和管理因素 利于整个隧道及洞室断面的支护和衬砌及时封闭成环 确有成效地控制围岩及结构的最终位移和变形 如控制台阶距离 增加临时仰拱等 便于更多地采用先进机械和机具投入作业 最大限度地减轻工人劳动强度及提高工作效率 过多的工法转换不利于施工组织管理和资源配备 在分部开挖后能稳定的情况下选择简单的工法 工法施工难度大对技术 管理要求高 如过程控制不严 施工不到位 易留下安全隐患 3 全断面开挖工艺流程图 4 上下台阶法上下台阶法施工工序横断面及纵断面示意图 上下台阶法实例比全断面开挖安全度高 当采用微台阶时可以实现上下台阶平行推进 加快施工进度 上下台阶法施工要点 上台阶循环进尺宜控制在两榀钢拱架距离内 上台阶高度控制在3 5 4 2m 台阶长度的控制是关键 对于软弱地层应控制在1 1 5倍洞径 通过受力分析 若过大台阶断面形状不利于受力 造成拱脚附近受力大而失去稳定性 台阶若过短 宜造成洞顶土体下滑 引起工作面不稳定 若一定要采用长台阶法施工 应在上台阶底部施作临时仰拱或架设底部横撑 若围岩较稳定 台阶长度可适当缩短至3 5m 上下台阶同时钻眼爆破 以起到加快施工进度 减少资源配置的目的 下台阶开挖时 宜采用先挖侧槽 接腿 左右错开向前推进的方法 侧槽一次开挖长度宜控制在两榀钢架内不宜过长 靠近边墙范围应特别注意 避免扰动上台阶初期支护 两侧 接腿 完成后开挖中间土体 初期支护监控量测数据异常时 宜采用增加锁脚锚杆 管 扩大拱脚 增设临时仰拱等措施 5 三台阶法三台阶法施工工序横断面及纵断面示意图 三台阶法实例比上下台阶法安全度高 但施工干扰大 施工进度较慢 三台阶法施工要点 上台阶循环进尺宜控制在两榀钢拱架距离内 上台阶高度宜为2 0 2 5m 中间台阶高度宜为3 0 3 5m 上 中台阶长度宜为3 5m 中台阶及下台阶施工参照上下台阶法下台阶的施工要求 6 环形开挖预留核心土法环形开挖预留核心土法施工工序横断面及纵断面示意图 环形开挖预留核心土法实例比三台阶法安全度高 适合于土质或采用微爆破开挖的岩层 施工干扰大 比三台阶法进度慢 环形开挖预留核心土法施工要点 环形开挖每循环长度宜为0 5 1m 上部弧形导坑 中部核心土 下台阶等各部各错开3 5m 进行平行作业 上部开挖高度控制在4 5m左右 中部核心土离隧道顶部2 0m左右 预留核心土面积不应小于整个断面的50 全断面初期支护封闭距拱部开挖面的距离不大于30m 7 中隔壁 CD 法中隔壁 CD 法施工工序横断面及纵断面示意图 中隔壁 CD 法实例 优点 施工安全度较高 控制地层变形较好缺点 施工进度较台阶法慢 临时工程量和造价也是较台阶法大 中隔壁 CD 法施工要点 左 右侧各工作面每循环进尺控制在1榀拱架的距离 左右部上中台阶高度不大于3 5m 如围岩较稳定时分上下台阶 左右各台阶长度3 5m 左右两侧纵向距离小于1 2倍隧道洞径 且不大于15m 当开挖形成全断面时 应及时完成全断面初期支护闭合 根据监控量测信息 初期支护稳定后拆除中隔壁临时支护 中隔壁的拆除应滞后于仰拱 一次拆除长度不超过15m 并加强监控量测 拆除后应立即施作二次衬砌 8 交叉中隔壁 CRD 法交叉中隔壁 CRD 法施工工序横断面及纵断面示意图 交叉中隔壁 CRD 法实例 优点 施工安全度较高 控制地层变形较CD法好 特点是步步成环 缺点 施工进度较CD法慢 临时工程量和造价也是较CD法大 交叉中隔壁 CRD 法施工要点 上台阶开挖循环进尺控制在1榀拱架距离 中下台阶控制在1 2榀拱架距离 上 中台阶高度宜控制在2 5m 台阶长度为3 5m 左右两侧纵向距离宜小于1倍隧道洞径 当开挖形成全断面时 应及时完成全断面初期支护闭合 中隔壁临时支护的拆除参照CD法相关要求 9 双侧壁导坑法双侧壁导坑法施工工序横断面及纵断面示意图 双侧壁导坑法实例 优点 施工安全度高 控制地层变形比CRD法好缺点 施工进度较CRD法慢 临时工程量 造价也比CRD法大 双侧壁导坑法施工要点 两侧壁导坑和中部上台阶每循环进尺控制在1榀拱架距离 0 5m 0 75m 下台阶可控制在两榀拱架距离内 1m 1 5m 侧壁导坑形状应近于椭圆形断面 导坑断面宜为整个断面的1 3 导坑跨度不应大于0 3倍隧道宽度 左右导坑施工时 前后错开距离为10 15m 中间土体滞后侧壁10 15m 左右部的台阶开挖高度不应超过3 5米 台阶长度控制在2 3m 中隔壁临时支护的拆除参照CD法相关要求 10 超欠挖控制要点超欠挖控制是隧道施工的关键 控制不好不仅影响工程质量和安全 更会增加施工成本 做好控制点的复测和隧道进出口的联测工作 加强日常施工放样测量工作 要根据开挖方法 地质条件等进行动态爆破设计 要有立拱断面采用光面爆破的观念 对开挖工进行 定置 管理 熟练的 经验丰富的司钻周边眼和掏槽眼 每茬炮均进行断面检查 及时处理 调整爆破参数 四 隧道防坍控制要点 1 隧道易塌方的不良地质及地形条件1 1隧道洞口边仰坡1 1 1易塌方的地形地貌隧道洞口施工中边仰坡产生塌方滑坡 除施工方法不当外 地形地貌亦是一种潜在因素 宽谷地段 峡谷陡坡地段的局部缓坡区 山涧盆地边缘地区起伏平缓的丘陵地貌 凸形山坡或凸形山咀 单面山 线状延伸的断层陡崖或其下的崩塌 1 隧道易塌方的不良地质及地形条件1 1隧道洞口边仰坡1 1 2影响隧道洞口边坡稳定的因素 岩土性质 岩层结构 构造 水文地质条件 风化作用 气候影响 地震作用 地貌因素 其他因素 人类活动 1 隧道易塌方的不良地质及地形条件1 2偏压对于偏压隧道 若施工处理不当 易引发塌方 施工中因地质构造最可能出现偏压的情形 急倾岩层 节理发育 急倾岩层 有软弱层 洞顶有破碎层 受节理层理作用形成危害 高边墙侧壁受裂隙切割 岩壁软弱夹层 泥岩产生偏压和塌方 1 隧道易塌方的不良地质及地形条件1 3滑坡体 1 滑坡体形成的地形地貌条件容易汇集地表水和地下水的洼形斜坡地段 易受流水冲刷和掏蚀的山区河流的岸缓坡地段 堆积土组成的上陡下缓 下伏基岩向坡外倾斜的斜坡地段 2 滑坡与隧道塌方的关系穿越滑坡体会引起大规模塌方 影响隧道的稳定 选线时应绕避 对无法绕避的滑坡 应早期发现 预防为主 综合整治 1 隧道易塌方的不良地质及地形条件1 4断层破碎带断层破碎带是诱发隧道塌方的主要因素之一 1 断层地貌的工程地质和水文地质条件 断层带全部充水并成为地下水良好的通道 断层带局部充水 部分地区形成地下水通道 断层带本身含水 本身是静贮量 往往很快消耗完 2 断裂构造与隧道塌方隧道施工通过断裂带时 由于岩体破碎 一般 级 容易出现塌方 涌水 危及安全 1 隧道易塌方的不良地质及地形条件1 5岩溶通过岩溶洞穴时引起的岩体失稳和岩溶水的侵袭 影响隧道的稳定 隧道通过岩溶侵蚀地貌有漏斗 溶水洞和岩溶盆地干谷等 当有暗河时 在相应部位的隧道内会出现塌方 涌泥和涌水 施工中需提前做好预测预报 岩溶堆积地貌多由石灰华 石钟乳 石笋及残余堆积物组成 特别是溶洞堆积物 结构松散 大多土夹石 围岩类别低 隧道通过时极易发生塌方 1 隧道易塌方的不良地质及地形条件1 6采空区隧道通过采空区及地面沉降区 会引发规模不等的塌方 小型采空顶板岩 土 层的厚度地下矿层大面积采空后 矿层上部失去了支撑 平衡条件破坏 采空区上方岩体及地表随之产生变形 形成漏斗状沉落 隧道通过大面积采空时 易诱发坍方 Ho 埋深 H 基岩顶板厚度 h1 冒落带高度 M 采厚 h2 裂隙带高度 矿层倾角 K H M 采厚比 C 地面最大沉降量 岩层移动角 1 隧道易塌方的不良地质及地形条件1 6采空区 小型采空顶板的岩土性质直接影响塌陷坑的形态 顶板密实 抗剪强度高时 塌陷坑为坛形井状 土体软弱含水时为漏斗状 顶板岩质坚硬 开挖掌子面宽 常形成塌陷 长期水位变化 流水的岩质小型采空 水对顶板有顶托作用 水流消失 则托力消失 顶板塌陷向上延伸 易发生地表下沉和突然塌陷 爆破震动使坑洞顶板强度降低而塌陷 隧道施工坍塌实例塌方塌穿地表照片 墙部塌方照片 塌方塌穿地表照片 隧道施工坍塌实例 突水 突泥塌方照片 洞口塌方照片 隧道施工坍塌实例 关门塌方照片 隧道施工坍塌实例 隧道平导涌水照片 隧道施工坍塌实例 断层涌泥涌水照片 隧道施工坍塌实例 洞顶地表陷坑 隧道施工坍塌实例 土质隧道塌方冒顶及洞内松散坍体 隧道施工坍塌实例 坍塌岩块 结构面发育 隧道施工坍塌实例 接触带塌方 隧道施工坍塌实例 施工不当 长台阶拉中槽 2 施工日常观察一般的塌方会有一定情况的预兆 以下为隧道施工中常见的塌方前兆 2 1掌子面及其附近现象 1 开挖后顶部未支护部位围岩掉块不停 2 使用喷混凝土支护围岩后 仍有掉块 3 掌子面可见出水点频繁地变化位置 4 掌子面突然涌水 或涌水压力增大 5 掌子面正面塌塌并向里发展 2 施工日常观察2 1掌子面及其附近现象 6 岩层张开裂隙明显增大 肉眼可见明显增大 7 岩层层间充填物被水冲掉 并且水量增大 松散地层开挖后不停地掉碴掉砂 8 涌水由清变混浊 9 肉眼可见岩石出现岩粉 10 掌子面及其附近无故出现尘土飞扬 11 拱脚下沉显著增大 承载力不足 预兆可能塌方 2 施工日常观察2 2开挖揭示现象 1 当正常钻孔中出现不正常的卡钻 钻进速度出现变快 堵孔 或钻孔内的水出现异常混浊 预报地质变化可能转坏 开挖后易出现塌方 2 如开挖现场描述的地层岩性 结构产状和水文地质等出现明显不良时 预示着地质变坏和塌方征兆 3 开挖后的岩碴直接反映出施工地段及前端地层的地质状况 可作为地质预报的经验依据之一 2 施工日常观察2 3支护变形或破坏 1 喷混凝土大面积开裂 脱离甚至塌落 随之有 劈啪 声响 2 锚杆垫板松脱 3 钢支撑扭曲变形 边墙支撑中间鼓出 联结节点明显变形 4 钢支撑之间的喷混凝土或土岩剥落 5 网格支撑中的喷混凝土明显开裂 剥裂 钢筋露筋并变形弯曲 2 施工日常观察2 3支护变形或破坏 6 拱顶喷混凝土对称开裂 并有被剪切下滑现象 边墙喷混凝土开裂并有被剪切下滑现象 7 钢支撑受压力大发出响声时 8 钢支撑之间连结板错位 联结螺栓被剪断 9 钢支撑之间的砂土 岩层挤出 掉土块 岩块 2 施工日常观察2 4洞口地段和浅埋地段 1 洞口地段多处地表开裂不停并裂口数目逐步增加 裂口增大 加深 2 地表陡岩有崩塌现象发生 3 地表明显沉陷 由水平观测点判断 掌子面通过后 其上地表仍然下沉不停 且累计值超过300mm以上时 3 防坍要点 超前地质预报 监控量测 辅助工法的运用 施工过程中的注意事项 3 1超前地质预报3 1 1超前地质预报的意义地质条件具有复杂性 特殊性和不确定性 隧道工程在规划 设计阶段 虽已实施了地质调查工作 但受地质勘察技术方法 手段及设计周期 设计深度的限制 很难完全准确的判定隧道工程地质条件和围岩特性 因此 应加强在隧道施工过程中的地质调查工作 对于不良地质等异常状况 必须有应对预案 否则将严重影响隧道的正常施工 施工方案 基本工法与辅助工法的正确选择 必须以明确的地质条件为基础 当隧道穿越碳酸盐类地层时 若卡斯特现象十分发育 富含溶洞 溶谷 溶槽 溶沟 溶隙等 就有可能发生较大的突水 当隧道穿越断层时 若断层落差大 破碎带宽 充填性差 导水性强 穿越断层时突水突泥现象就很难避免 将给隧道施工带来一定难度 受地质勘察手段及设计周期限制 隧道的地质勘探程度一般较低 对各种地质变化情况掌握精度不够 因此在隧道施工期间进行超前地质预报十分必要 宜万铁路野三关隧道突水 锦屏二级水电站辅助洞涌水情况 武隆隧道岩溶和岩溶裂隙水情况 涌水冲毁洞口场地及设施 半充填溶洞 隧道岩溶裂隙水发育 涌水后暗河段初期支护被挤垮 宜万铁路齐岳山隧道溶洞 武广客专大瑶山1 隧道高压水 3 1 2超前地质预报的主要方法 地质调查法 物探法 弹性波反射法 电磁波法 高分辨直流电法 红外探测法等 其中弹性波法包括负视速度法 声波CT TSP TGP TST TRT等 电磁波法包括地质雷达法 瞬变电磁法等 目前应用比较广 大家公认效果比较好的有TSP法 弹性波法 地质雷达法 电磁波法 超前钻探法 超前地质钻探法 加深炮孔探测法 3 1 2超前地质预报的主要方法每种方法都有其局限性和优缺点 如 TSP法探测距离长 对规则的不连续面 如软硬岩分界面 断层破碎带 软弱夹层 节理密集带等探测准确 但对岩溶等不规则体 倾角平缓的地质体及与隧道小角度相交的地质体探测效果不是很好 地质雷达法与其他探测方法相比较 对岩溶 空洞等反应灵敏 探测精度高 探测速度快 每次探测仅需20 30分钟 对施工干扰小 但探测距离短 一般有效探测距离在10 15m 需要频繁的探测 探测工作量大 3 1 2超前地质预报的主要方法 红外探测法 仪器小巧轻便 操作简单 基本不占用隧道施工时间 资资料分析简洁 快速 直观 但只限于定性 即只能预报有没有水 而无法确定水量大小 且对隧道施工环境要求高影响探测精度 超前钻探法与物探方法相比 它具有直观性 客观性 不存在物探手段经常发生的多解性 不确定性 但也有速度慢 费用高 对施工干扰大的缺点 3 1 2超前地质预报的主要方法目前 地质预报方法主要是单一手段的孤立探测成果加预报人员的经验判断而进行的预报 具有很大的局限性 在复杂地质条件下的预报效果不佳 近年来 随着预报工程实践数量的增加和经验的积累 人们逐渐认识到 隧道施工地质预报工作需要采用多手段的探测方法作支持 各手段探测信息相互印证 取长补短 于是出现了多种物探 钻探的探测技术 3 1 3超前地质预报的实施原则 应全程实施超前地质预报的隧道 满足条件之一 深埋长大隧道 水下隧道 查明或推测存在大断层 岩溶 大量涌水涌泥 岩爆 废弃矿巷 瓦斯突出等严重工程地质灾害的隧道 隧址区全程或者大部分通过可溶岩 特别是强溶岩层 灰岩 白云岩 盐岩 的隧道 必须实施超前地质钻探的地段 富水软弱断层破碎带 富水岩溶发育区 煤层瓦斯发育区 重大物探异常区等地段 加深炮孔探测法布孔数量 三个或五个甚至更多 孔深 应较爆破孔 或循环进尺 深3m以上 孔径 宜与爆破孔相同 在掌子面开挖钻眼时 指派经验丰富的人员进行加深炮孔司钻 通过对岩屑 钻进速度 水量大小等对掌子面前方的围岩进行推断 该方法操作简便 不占工序时间 效果很好 特别是对断层破碎带 岩溶地段等非常有效 3 2监控量测现场监控量测贯穿隧道施工的全过程 隧道施工技术规范规定 采用复合式衬砌的隧道 必须将现场监控量测项目列入施工组织设计 制定监控量测计划 并在施工中认真实施 监控量测是隧道在施工过程中 对围岩和支护体系的稳定状态进行监测 为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据 是优化施工方案 指导施工程序 确保施工安全的重要手段 在隧道施工过程中必须作为一个独立工序进行管理 通过监控量测数据分析 对已施工地段的支护体系结构的稳定性进行判断 及时采取措施 保证施工安全 3 2 1监控量测项目 分为必测项目和选测项目必测项目是每座隧道应进行的日常监控量测项目 由施工单位负责实施 选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目 由项目业主委托有相应资质的单位负责实施 必测项目 洞内 外观察 拱顶下沉 周边位移 地表沉降 选测项目 围岩内部变形量测 锚杆轴力量测 围岩压力量测 支护及衬砌应力量测 钢架内力量测等 洞内 外观察 洞内 外观察应是所有管理人员 尤其是项目主要负责人每天必须进行的一项工作 开挖工作面 围岩稳定状态 顶板有无剥落 掉块现象以及涌水情况等 已施工地段 喷混凝土是否产生裂隙或剥离 钢拱架有无被压变形现象 有无锚杆被拉断或垫板陷入围岩内部的现象 是否有底鼓现象等 洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段 观察地表开裂 地表变形 边坡及仰坡稳定状态 地表水渗漏情况等 同时还应对地面建 构 筑物进行观察 3 2 2变形监控量测方法 变形监控量测可采用接触量测或非接触量测方法 隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行 采用收敛计量测时 测点采用焊接或钻孔预埋 采用全站仪量测时 测点应采用膜片式回复反射器作为测点靶标 靶标粘附在预埋件上 拱顶下沉量测可采用精密水准仪和铟钢挂尺或全站仪进行 采用全站仪量测时 测点及量测方法与隧道净空变化量测相同 推荐采用全站仪非接触量测方法 方便 快捷 能满足施工要求 3 2 3监控量测频率监控量测的频率应根据监测时间 距开挖面的距离 位移速度确定 采用较高的频率值 当施工状况发生变化时 如开挖仰拱 下台阶 拆除临时支护等 在 施工前1d 砼浇筑完成后7d 期间内 监测频率应按2次 d 3 2 4塌方临界变形值在施工监测中 常能使用仪器 仪表监测到较大的变形值 以下几种情况均显示着塌方预兆 1 变形量测表明变形长期不收敛且变形速率仍然较大时 2 变形收敛量测曲线表明已收敛 但又出现变形值突然增大 3 监测到较大的累计变形量 4 初期支护应力状态 钢架应力大于允许应力值 喷混凝土压应力大于70 100kgf cm2 锚杆轴力大于18tf 180KN 3 2 4塌方临界变形值塌方临界变形值 参考值 3 2 5监控量测三级管理当监测数据达到管理基准值的70 时 定为警戒值 应加强监测频率 当监测数据达到或超过管理基准值时 应立即停止施工 修正支护参数后方能继续施工 3 2 6工程对策的主要内容一般措施 稳定开挖工作面措施 调整开挖方法 调整初期支护强度和刚度并及时支护 降低爆破振动影响 辅助施工措施 地层预处理 包括注浆加固 降水等方法 超前支护 包括超前锚杆 管 管棚等 周壁注浆等 3 3辅助工法的运用隧道施工中常常遭遇一些特殊地质条件 所谓特殊地质 一般包括 软弱含水地层 挤压与膨胀性地层 断层破碎带及岩溶发育地层 高压水 高岩压及高地热地层 浅覆盖及偏压地段 煤系地层或采空区地段 含有害气体地层等等 在上述特殊地质条件下修建隧道工程 首先应选择合理的基本工法 其次再根据特殊的地质条件采用相适应的辅助工法 辅助工法的正确选用是隧道防坍的重要手段 3 3 1确保开挖面稳定 拱顶稳定对策 预支护措施 管棚钢架超前支护 超前小导管注浆支护 钢插板法等 掌子面稳定对策 环形开挖预留核心土 喷射混凝土封闭掌子面 喷射早强混凝土 厚度宜为5 10cm 临时仰拱或临时支护 开挖面锚栓 土钉 地层改良等 3 3 2确保支护结构稳定 提高岩体强度 地层改良或小导管周边注浆及围岩深孔注浆 增加支护强度 地层改良 扩大基脚 锁脚锚杆或锁脚锚管 纵向联梁 微形基桩 加厚混凝土喷层 补强锚杆 加长或加密 重型钢肋 增加支护刚度 临时仰拱 加强支撑 双层支撑或外加支撑 反压法 构件支撑法等 3 3 3地下水处理 排水工法 钻孔排水或导坑排水 深井抽水 强制排放 控制排放 止水工法 止水注浆 水泥浆 化学浆 包括水玻璃系 树脂注浆等 止 排并用工法 隧道破坏模式及常用辅助工法 隧道破坏模式及常用辅助工法 3 4施工过程中的注意事项 爆破控制 严格遵循 短进尺 弱爆破 的施工原则 软弱围岩地段开挖进尺严格控制在1榀拱架间距 周边眼采取多钻眼 少装药的方法 针对水平薄层地段拱顶易掉块的特点 采取拱顶周边布空眼 适当提高内圈眼的方法等 重视超前支护施工质量 锚杆数量 长度 外插角度等 围岩破碎地段采用注浆小导管效果非常明显 严格执行初喷工序 及时封闭岩面 防止围岩暴露时间过长而掉块 拱架施工 拱脚的围岩开挖时不宜一次爆破到位 应预留10 30cm 采用人工清渣 保证拱脚落于稳定的基岩上 严格控制锁脚锚杆的施工质量 在变形较大地段 应在每台阶 甚至每连接板部位施作锁脚锚杆 软弱围岩地段初支应及时封闭成环 应控制在12天内 安全步距 严格控制仰拱 二衬与开挖面的距离 级围岩控制在35m 50m内 级围岩控制在50m 80m内 级围岩地段应根据监控量测结果适时组织二衬施工 JTJ042 94公路隧道施工规范 老规范 二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作 水平收敛速度小于0 2mm d a 如隧道穿过挤压性围岩 高低应力作用下的软岩 如千枚岩 片麻岩等 具有变形量大 变形速率快 变形持续时间长的特点 b 松散体 浅埋地形下的隧道 修订后的规范 JTG TF60 2009公路隧道施工技术细则一般情况下 作为复合式衬砌的二次模筑混凝土衬砌不承受围岩压力 应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行 当围岩条件差 不稳定时 并出现明显流变特性时 二次衬砌承受因围岩流变产生的压力和松散压力 须根据设计要求加强初期支护并及早施作仰拱和二次衬砌 TB10417 2003铁路隧道工程施工质量验收标准特殊条件下 如松散堆积体 浅埋地段 隧道衬砌应在初期支护完成后及时施作 结论 二衬砼仅仅作为安全储备 要通过强化初期支护的手段来保证隧道施工安全和二次砼质量 4塌方处理的原则塌方的处理必须建立在对塌方正确认识的基础上 处理方案制定不当 不但导致更大的经济损失 而且可能造成人员伤亡 故一般处理原则是先巩固后方 防止塌方扩大 然后以安全的后方为依托或掩护再向前进行处理 经验认为塌方发生后在一定时间内就会趋于稳定 形成自然拱 而自然拱的高度 宽度与普氏平衡拱理论计算结果基本相符 4 1塌方处理的依据前苏联学者M M普洛托雅克诺夫 简称普氏 以松散理论为基础 认为在松散介质中开挖隧道后 隧道上方将形成抛物线的平衡拱 平衡拱高度h为 h b fm m 式中 b 平衡拱的半跨度 m fm 岩石坚固性系数 土层 m tan 岩石 fm R 10 土的摩擦角 R 岩石抗压极限强度 Mpa 取值考虑岩石层理 裂隙的影响 4 1塌方处理的依据在隧道侧壁稳定时 即拱部塌方时 平衡拱宽度就是开挖宽度 即b bt 当侧壁不稳定时 平衡拱宽度为 b bt Ht tan 45 2 式中 Ht 隧道净高 m bt 隧道净宽之半 m 侧壁不稳时平衡拱宽度示意图 平衡拱宽度示意图 4 1塌方处理的依据对塌方后的稳定情况能否做出正确的判断是制定处理方案的关键 否则 不是冒险就是加大投入 一般情况下塌方发生后1 2天就基本稳定 除个别掉小块外 不再有大的塌塌 这时可根据工程地质资料及试验结果 确定岩石坚固性系数 再根据开挖情况 即可按平衡拱公式确定塌方高度 与现场对照 如果计算与实际基本相符 则说明塌方已经基本稳定 否则就要慎重对待 4 1塌方处理的依据经过平衡拱稳定分析 确定塌方稳定后 即可着手进行处理 第一关键步骤就是对塌穴进行喷射砼处理 喷砼后 即使塌穴有危石或个别塌塌亦会及时发现 喷射砼在围岩面形成一