隧道施工安全技术.ppt

重质量 强安全 提高隧道施工技术水平 隧道施工安全技术 目录 一 概述二 隧道施工安全生产形势三 隧道施工存在的主要问题四 隧道施工安全预防重点五 隧道结构受力介绍六 隧道围岩失稳因素类别分析七 隧道围岩失稳分析与预防八 隧道的监控量测技术九 超前地质预报技术十 防排水施工十一 不良地质地段施工技术十二 隧道施工九条规定及六项措十三 案例分析十四 结束语 3 23 2020 一 概述 截至2014年底 全国公路隧道12404处 1075 67万米 其中特长隧道626处 276 62万米 我国已建成10km以上公路山岭隧道有8座 最长的为陕西终南山公路隧道 长18 02km第二为山西西山公路隧道 长13 65k第三为山西虹梯关公路隧道 长13 11km第四为台湾雪山公路隧道 长12 9km第五为甘肃大坪里公路隧道 长12 2km第六为陕西包家山公路隧道 长11 2km第七沪昆高铁贵州段大独山隧道 长11 882km第八沪昆高铁贵州段岗乌隧道 长13 178km第九沪昆高铁贵州段斗磨隧道 长2 076m 高瓦斯 第十宜万铁路野三关隧道 全长13833米 最大埋深684米 第十一宜万铁路堡镇隧道 全长11595米 最大埋深630米 第十二宜万铁路齐岳山隧道 全长10528米 最大埋深670米 第十三宜万铁路大支坪隧道 全长8770米第十四宜万铁路马鹿箐隧道 全长7879米 1概述 典型山岭隧道工程 1 秦岭终南山隧道陕西秦岭终南山隧道 长18km 双向四车道 世界规模第一 2 厦门万石山地下立交隧道 为目前我国第一座大型暗挖地下互通式立交 既有平面分岔结构 又有上下交叉结构 3 山东龙鼎隧道位于济南二环南路东延工程 设计行车速度为100km h 全长2183m 是我国最大断面的八车道连拱隧道 单洞净跨为17 8m 开挖宽度达20多m 高度13 6m 3 23 2020 1概述 4 大独山隧道大独山隧道地处安顺市关岭县境内 全长11882米 是沪昆客专贵州段7大重点工程之一 一级风险隧道 该隧道穿越地段围岩复杂多变 溶岩溶腔发育 地下水丰富 先后突泥 突水17起 溶岩 溶腔26处 桥隧比70 5 岗乌隧道岗乌隧道地处安顺市关岭县境内 全长11882米 是沪昆客专贵州段7大重点工程之一 一级风险隧道 施工难度大 安全风险高 岩溶等各种困难因素 该标段隧道共19座 桥隧比95 3 3 23 2020 1概述 斗磨隧道位于贵州省安顺市镇宁县坡贡镇境内 是沪昆客专贵州段第一个高瓦斯隧道 距离黄果树风景名胜区8Km 属于典型的喀斯特地质地貌 隧道长2076m 最大埋深250m 溶腔 暗河 煤系地层极其发育 还有采空区在上方高悬 具有极高的突水突泥 煤与瓦斯突出等施工风险 被铁路总公司列为 级瓦斯突出高风险隧道 享有 不良地质博物馆 和 高瓦斯突出第一隧 的 美誉 龙鳞宫隧道位于湖北省恩施州白果坝 龙隧道全长3420米 于2005年5月开工建设 该隧道地质条件复杂 涌水 突泥 洞口浅埋顺层等不良地质突出 施工中 先后揭示出巨型溶腔52个 其中1号溶腔被称为 亚洲最大隧道岩溶 2号溶腔之大也属国内工程界罕见 给施工造成了极大困难 特殊的地质现象备受各级领导关注 中国工程院8名院士先后到现场为隧道施工 把脉问诊 1概述 齐岳山隧道位于湖北省利川市城区西北23公里处 全长10528米 最大埋深670米 隧道穿越齐岳山背斜构造 地表大小天坑 竖井 落水洞星罗棋布 通过15条断层 3条暗河 施工管段均为可溶岩地层 设计最大涌水量74 3万立方米 天 被国内专家和同行公认为世界级难题 在中国工程界同类备受关注 尤其是F11超高压富水大断层长达200余米 最大水压力达2 5兆帕以上 存在突水 突泥等高风险问题 是宜万铁路地质条件最复杂 施工风险最高的隧道之一 二 隧道施工安全 质量形势 随着我国经济的快速发展 高速公路 高速铁路交通基础建设也得到了空前发展 在基础建设中 地下工程所占比重越来越大 所穿越地层地质条件也越来越复杂 施工倍受各种地质灾害及自身技术 管理等方面的困扰 施工坍塌现象也愈来愈频发 进而导致隧道施工的安全事故比重加大 2014年全国发生10起较大以上隧道施工安全事故 其中6起是未遂事故 近年工程施工安全事故分布图 三 隧道施工存在的主要问题 目前隧道施工存在的主要问题是 对围岩稳定性判释不准 设计支护措施偏弱 施工方法不当 部分施工人员对潜在的地质灾害存在侥幸心理 违规操作 现场施工安全措施不健全 施工管理不到位等 主要表现在 1 施工阶段地质判释技术不完善 缺乏有效的判释方法和手段 靠几百米钻一个孔 然后根据地质走向采用连线法判断围岩类别 这个可以从隧道设计的地质纵断面上反映出来 2 隧道施工方法 特别是软弱破碎围岩的施工方法的规范化 机械化程度有待提高 先进 高效的掘进机械还不普及 大部分还是钻爆法 矿山法开挖 3 在施工中没有牢固树立 保护围岩 加固围岩 的观点和理念 初期支护不到位 不能有效地保护围岩的自身承载能力 有效地控制围岩的变形 松动和坍塌 三 隧道施工存在的主要问题 4 重外表 轻内实 结构存在隐患 如 衬砌背后充填不密实 甚至留有空洞 衬砌厚度不足 有的严重不足 基底处理不彻底 运营不久翻浆冒泥现象等5 地下水处理始终是薄弱环节 堵水不彻底 排水不畅通 防水不坚强 渗水 漏水现象时有发生 比较普遍 6 通风照明不好 洞内施工作业环境欠佳 劳动保护意识差 影响施工质量 安全和员工的健康 7 施工阶段工程质量的检测体制不完善 缺乏有效的检测方法和手段 8 施工无抢险预案 应变能力不强 一旦出现施工灾害 就束手无策 9 没有真正地实现动态管理 动态施工 没有岩变我变 设计和措施跟着变 四 隧道施工安全预防重点 隧道施工安全事故的发生多为地质灾害诱发 但作业和管理人员缺乏隧道病害及各类安全隐患的处理和预防能力 甚至违规操作引发事故 导致人员伤亡等也时有发生 这反映和暴露出我们安全管理的一些漏洞 所以 我们要学习隧道施工中的安全风险分析方法和控制措施 对于可能引发事故的各种客观要素进行科学的量化分析 并结合施工现场实际 适时进行隧道施工安全排查和安全隐患的预防控制工作 确保隧道施工作业的科学 规范有序 四 隧道施工安全预防重点 解决好施工管理 技术 质量 安全问题 是减少事故的重要环节 手段和方向 管理要以风险分析为前提 风险控制为保障 进行精细化的工程管理 以先进的施工技术和工艺为后盾 实现安全生产 保证工程质量 五 隧道结构受力介绍 隧道的开挖方法有全断面法 台阶法 CD法 CRD法 单侧壁 双侧壁导坑法等 这里不一一讲解 双侧壁导坑法 预留核心土环形开挖法 五 隧道结构受力介绍 在讲隧道施工 安全技术之前 有必要先来了解一下隧道结构的力学原理 这里简单说一下隧道开挖后如何使得围岩趋于稳定 即介绍一下围岩的稳定原理 隧道施工开挖后在围岩中形成新的临空面 导致开挖面周边围岩产生应力释放 围岩应力重分布 使围岩内的应力差 切向应力 越接近自由面越大 至隧道周边达到最大值 即产生应力集中 围岩内的各质点均力图延最短距离向消除了阻力的自由面方向移动 直到达到新的平衡或失稳 五 隧道结构受力介绍 任何一类围岩的变形破坏都是逐渐发展的 其变形破坏过程表现为侧向变形与竖向变形相互交替发生 互为因果 形成连锁反应 如水平层状围岩的塌方过程 首先表现为拱脚以上岩体的塌落和超挖 然后顶板延层面脱开 当变形继续发展时形成坍塌 压力上传至拱顶 再次危害顶部稳定 如此循环直至达到新的平衡状态 五 隧道结构受力介绍 我们施工要分析围岩变形破坏的时间和部位 抓住其变形的始发点和发生连锁反应的关键点 预测变形破坏依此发展及迁移的规律 从而在围岩变形破坏的早期进行处理 才能有效的控制围岩变形 确保围岩的稳定 五 隧道结构受力介绍 隧道开挖后 只要洞壁周边各点的应力均未超过岩体破坏的临界值 则围岩就能够稳定 隧道的支护力是在充分利用围岩的自承能力的基础上 由支护和围岩本身共同组成的 根据围岩的类别 为了利用围岩的自承力 隧道开挖初期要在围岩发生允许的变形量的过程中及时完成初期支护 如果支护刚度过小或时机过晚 围岩变形发展进入松弛阶段 这时仅靠支护是无法达到稳定状态的 五 隧道结构受力介绍 二衬的施做也要控制围岩的变形量 允许有一定的变形以促使围岩从非稳定状态向稳定状态转变 允许围岩变形的量值大小根据围岩级别 断面大小 埋置深度 施工方法和支护情况等可采用现场监控量测结果套用规范进行选用和调整 近些年强力推行的安全步距控制 就是为了确保各级围岩变形量控制在一定范围内的经验时机推算的安全距离 六 隧道围岩失稳因素类别分析 隧道围岩失稳是隧道施工事故的重点控制对象 工程实例很多 总结这些经验教训归纳起来主要有 1 工程地质和水文地质因素 1 不良地质造成围岩失稳 不良地质主要包括风化变质岩体 裂隙发育岩体 崩塌岩堆地区 断层带 溶洞 滑坡 膨胀地质等 当隧道从这些岩体中通过时 处理不当 就可能发生塌方 六 隧道围岩失稳因素类别分析 2 水文地质原因造成的围岩失稳水文地质条件复杂 围岩软弱松散 自身强度低 稳定性差 岩溶节理发育 裂隙水交错 地表水与地下水相互串通 地下水丰富以及隧道所穿地形附近压力不等而形成偏压等 这些都是诱发围岩失稳的重要原因 在浅埋段 断层带 围岩岩性突然变化处 贯通性竖直不连续及节理弱夹层不整合带均易塌方 统计资料显示 地下水引起的塌方占总塌方数的45 以上 六 隧道围岩失稳因素类别分析 3 地应力造成的围岩失稳地应力主要包括偏压地应力 塑性地应力 滑坡地应力及高地应力等 在隧道洞口段由于偏压地应力和滑坡地应力作用造成的隧道塌方实例很多 塑性地应力往往会引起隧道挤出性破坏 而在高地应力区的完整坚硬岩体中修建隧道常发生的围岩失稳形式为岩爆 六 隧道围岩失稳因素类别分析 2 设计因素目前 大多数隧道都采用 新奥法 原理进行设计 一般在软弱 破碎 偏压 浅埋等特殊地层中 强调超前支护 短进尺 弱爆破 强支护 及时闭合 勤量测 及时反馈及时补强的措施 而在这种地质条件下如果设计上还强调柔性支护 用变形来释放荷载 可能就会导致围岩松动 坍塌 新奥法 对监控量测 信息处理与反馈要求很高 没有这些保证 盲目运用围岩自稳原理很容易出现坍塌事故 六 隧道围岩失稳因素类别分析 3 施工因素很多隧道在施工时支护的钢架不到位或支撑间距过大 锚杆长度不够 数量不足 角度不对 该挂设钢筋网的地方没有挂 或是喷射砼的厚度不够 喷射砼对围岩裂隙不能充填甚至不密贴背后有空洞 不能形成喷层和地层共同作用 施工爆破参数不正确 围岩支护不及时 安全步距超标造成围岩过了最佳的稳定期等 这些施工因素是造成围岩失稳的主要因素 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 1 地质原因引起的失稳隧道通过的围岩遇有以下工程与水文地质特征时 开挖极易造成塌方 必须加强超前地质预报 认真完成超前支护 并根据开挖揭示的围岩条件做好施工专项安全方案和应急预案并经专家会议评审通过后 准备必要的材料机具 预防塌方事故发生 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 1 地质原因引起的失稳 1 隧道穿过断层及破碎带 开挖后潜在应力释放 承压快 围岩易失稳而坍塌 2 隧道穿过堆 坡 积体和松软不稳定地层时 由于结构松散 颗粒间无胶结或胶结差 开挖后引起坍塌 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 1 地质原因引起的失稳 3 在节理密集带 挤压破碎带 岩脉穿插带等碎裂结构地层中 岩块间相互挤压钳制 一经爆破开挖扰动易于失稳 常见围岩掉块 坍落 在软弱结构面发育的情况下 特别结构面泥质充填物过多 节理面向洞口方向倾斜或向洞内倾斜 且角度偏大时一旦遇水或爆破药量过大易产生较大的坍塌 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 1 地质原因引起的失稳 4 在构造运动作用下 薄层岩体形成的小褶曲 错动发育地段 施工时常发生塌方 5 变质岩变质程度较深 易风化的薄层页岩 岩石软硬相间或有软弱夹层的岩体 在地下水作用下软弱面强度大大降低 极易发生坍塌 6 地下水的冲蚀 溶解 浸泡 软化等作用加剧岩体的失稳与塌落 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 2 施工工法和措施不当 1 开挖面岩性和工程地质 水文地质条件明显变化时 施工工法没有遵循 岩变我变 的原则合理选定开挖方法 仍维持原有设计和施工工法 没有及时调整钻爆设计参数与初期支护参数 或工序衔接安排不合理 开挖与初期支护间隔时间过长不及时封闭 仰拱不及时成环 仰拱 二衬距安全步距超标等造成塌方发生 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 2 施工工法和措施不当 2 超前支护未按设计标准施工 初期支护结构强度不够或初期支护喷射砼质量 厚度 施作时间不符合要求 软弱围岩和断层破碎带的初期支护没有及时施作并保证质量 在特殊情况下 没有采取特殊的支护措施 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 2 施工工法和措施不当 3 型钢或格栅钢架纵向连接不牢固 钢架没有与锁脚锚杆焊接 钢架间距过大 不垂直 下半部开挖后拱脚或墙脚长时间脱空 钢架没及时落底 钢架外缘未按规范要求每隔2m用钢楔或砼预制块与初喷射砼楔紧 钢架与初喷砼两者间有空隙 复喷砼填塞不密实 不能满足围岩压力所需要的强度要求 排水不合理导致拱脚泡水等 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 2 施工工法和措施不当 4 初期支护出现受力过大现象时没有及时加固 5 没有按照拱部采用光面爆破和预裂爆破进行爆破设计 炸药用量过多 6 危石处理措施不当 引起危石坠落 牵动岩层坍塌 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 3 隧道塌方前的征兆 1 量测数据显示围岩变形速度或累计数值超过允许值 且仍有不断增大趋势 2 初期支护结构变形过大锚杆拔出或垫板陷入围岩内 喷射砼产生纵横向裂纹 龟裂或出现明显受力裂缝且不断增大 钢架不时能听到拉裂声 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 3 隧道塌方前的征兆 3 开挖面拱顶及两腰发现不断有小石块甚至较大石块掉落 岩石裂隙不断漏砂 石屑 洞内无故岩粉飞扬等 4 水文地质变化明显 如干燥围岩突然出水 地下水量突然增多 涌水量加大 水质由清变浊 地下水将裂隙和断层泥带出 5 量测时态曲线长时间没有变缓征兆 近期有急剧上升趋势等 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 4 隧道施工预防塌方的原则遵循 早预报 预加固 严排水 短进尺 弱爆破 强支护 快封闭 勤量测 的施工原则 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 5 隧道施工发生塌方应采取下列措施 1 立即停止施工 作业人员全部撤出 并立即清点施工人数 2 按事故等级规定立即向上级有关单位报告 并立即启动施工单位应急预案实施救援 3 组织与救援无关人员撤离事故现场 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 5 隧道施工发生塌方应采取下列措施 4 当隧道塌方造成人员被困时 施工单位主要负责人必须在调查清楚塌方发生的的原因 部位 规模 被困人员避难位置等具体情况基础上 制定科学合理的救援方案 防止二次灾害发生 可选择辅助导坑 竖井 斜井 联络通道 隧道后方或另一端 洞顶等处快速开挖一个小断面导坑 尽快将被困人员救出 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 5 隧道施工发生塌方应采取下列措施 5 在启动应急预案和开挖救援小导坑的同时 应利用高压风管 水管等现有条件始终与洞内被困人员保持联系 并持续向洞内供风 供氧 供应食品 饮用水及药品等 6 按救援预案 立即与最近的医院联系 让医护人员携带器材随救护车在现场准备抢救 被困人员救出后 立即由专业医护人员进行救治 7 协助事故调查和处理 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 6 隧道施工塌方整治的一般措施 1 隧道发生塌方后 首先划出警戒防护区范围 将人员 设备撤至安全地段 对塌方体处理应及时迅速 避免塌体扩大 加大整治难度 处理前 先仔细观测塌方的范围 形状 数量大小及坍体的地质状况 地下水分布 活动情况等 分析塌方发生的原因 有无次生灾害发生的可能 研究制定处理方案 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 6 隧道施工塌方整治的一般措施 2 隧道塌方应根据发生的部位 规模及工程与水文地质条件 采取 治塌先治水 治塌先加强 的原则 采用管棚 注浆 喷锚支护 围岩喷混凝土封闭 设置护拱 增强临时仰拱 加强初期支护等特殊支护措施 抢时间 不留隐患地进行处理 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 6 隧道施工塌方整治的一般措施 3 处理塌方前 应采取下列防排水技术措施 A 地表沉降和裂缝 应采用注浆填充和加固 或采用不透水土壤如三七灰土 水泥土等夯填紧密 开挖截水沟 防止下雨或其它地表水渗进塌体 七 隧道围岩失稳因素分析与预防 6 隧道施工塌方整治的一般措施 3 处理塌方前 应采取下列防排水技术措施 B 通顶塌陷穴口的地表四周应挖沟排水 并搭防雨棚遮盖穴顶 洞内衬砌 加强 通过塌方处后 陷穴应及时逐层回填密实 回填应高于原地面 并用浆砌片石封闭穴口 做好排水 C 塌体内有地下水活动时 采用管 槽引排至排水沟排出 无法引排时可采用注浆堵水 八 隧道的监控量测技术 1 隧道监控量测的作用和目的新奥法构筑隧道的特点是借助现场量测对隧道围岩进行动态监测 并据以指导和反馈隧道的开挖作业和支护结构的设计与施工 通过大量的结构变形量测结果 得出结构变形与结构稳定之间的规律 确定现有结构受力变化是否安全 监控量测的运用 就是通过量测的方法得到变化数据 进行分析得出结论 所以 利用量测结果修改设计 指导施工 预见事故和险情 以便及时采取措施 确保施工安全是监控量测的作用和目的 八 隧道的监控量测技术 2 隧道监控量测的方法监控量测项目很多 这里只介绍常规项目和常用方法 隧道变形 位移 量测是隧道施工量测的必测项目 1 地表下沉量测控制要点浅埋隧道洞顶地表下沉量测应在隧道尚未开挖前就开始进行 借以获得开挖过程中全位移曲线 测点和拱顶下沉量测布置在同一断面上 测点间距与隧道埋深和开挖宽度有关 横向测点一般布置在4 6倍洞室宽度范围 间距2 5m 在开挖范围以外设置2 3个水平基点 八 隧道的监控量测技术 2 隧道监控量测的方法 2 净空变化量测和拱顶下沉量测控制要点量测点应布置在同一断面上 对以下情况要调整量测的断面位置 间距和量测频率 膨胀性质的地质 应缩短间距增加频率 对地质良好且连续时可增长间距减少频率 对地质变化显著时应调整断面位置 缩短间距增加频率 八 隧道的监控量测技术 3 隧道施工监控量测要求 1 监控点应紧随开挖面 拱顶下沉和净空变化测点布置在同一断面上 最迟不超过12h内埋设并读取必测项目初始数据 且必须在下一循环前完成 2 隧道监控量测必测项目监测断面间距V VI级围岩5 10m IV级围岩10 30m III级围岩30 50m 八 隧道的监控量测技术 3 隧道施工监控量测要求 3 软弱围岩及不良地质隧道拱顶下沉和净空变化量测断面间距 IV级围岩不大于10mV级围岩不大于5m当拱顶下沉 水平收敛速率达到5mm d或累计达到允许位移量的三分之二时 立即停止开挖 要采取相应措施 八 隧道的监控量测技术 3 隧道施工监控量测要求 4 隧道IV V VI级围岩地段 隧道浅埋 下穿建 构 筑物及邻近既有铁路地段等特殊地段爆破时 应检测振速 并对保护对象进行振速监测与沉降观测 5 地勘和设计资料提供施工阶段有水患的隧道 应加强对隧道上方及周边村庄泉水 地下水和水塘的监测 八 隧道的监控量测技术 4 隧道围岩稳定性判别标准根据量测数据回归分析 判别围岩稳定性因素较多 比较复杂 一般从以下三个方面综合分析判别 1 根据实测位移或预计最终位移值判别 2 根据位移变化速率判别 3 根据位移变形加速度判别 九 超前地质预报技术 超前地质预报技术在隧道开挖前及施工过程中对隧道周围及掌子面前方的地质情况进行探测 识别和预测隧道掌子面前方及周围的工程地质 水文地质结构 提供准确的断裂带 含水带及岩体工程类别等地质参数 能有效地避免工程地质病害 减少处治费用 确保施工安全和进度 节约成本 九 超前地质预报技术 常用的方法有TSP TST超前预报 二者都是在隧道内进行预报 TSP TST可预报掌子面前方100 150m的地质情况 地质雷达能预报掌子面前方20 30m的地质情况 详细内容参考 铁路隧道超前地质预报技术指南 铁建设 2008 105 注 反射回波的时间 波形和强度 可以达到预报隧道掌子面前方地质条件的目的 在一定间隔距离内连续采用上述方法 结合施工地质调查 可以得到隧道围岩的地质力学参数 如动弹性模量 动剪切模量和动泊松比参数等 工作中结合相关的地质资料和施工地质工作 总结预报经验可以提高预报的准确性 TST采用独特专业设计的观测方式 保证观测数据同时满足围岩波速分析 三维波场分离和方向滤波的需要 九 超前地质预报技术 特殊不良地质超前预报技术特殊不良地质的超前地质预报 如岩溶 瓦斯 涌水的预报一直是隧道施工地质预报中期待解决的重大问题 采用以地质法为基础 以物探为主要手段 必要时辅以超前钻探是解决该类地质预报方法的成功经验 九 超前地质预报技术 特殊不良地质超前预报技术钻探法地质超前预报技术 预测预报具有更直接和更准确的特点 能准确有效的预报掌子面前方岩层地质情况 及时测定瓦斯参数和含水量 还可以预排掌子面前方岩体瓦斯 岩溶水和裂隙水 预防瓦斯事故和透水事故发生 十防排水施工 1防水重要性防排水施工是隧道施工的重要组成部分 它关系到隧道的整体工程质量 安全和使用寿命 特别是赋水地层 高寒山区的隧道尢为重要 我们说防排水必须要分清两个概念 一个是施工中的防排水 一个是结构的防排水 前者是确保施工安全的 后者是隧道运营环境所要求的 隧道结构防排水问题是目前隧道行业内争论最多的问题 是以排为主还是以堵为主 是以自防水为主还是以外防水为上 衬砌背后的地下水 要不要从隧道内排出 隧道内的排水沟的作用是什么 这一系列的问题都还在专家学者的争论之中 十防排水施工 2防水发展在80年代以前 我国修建的所有地下工程含人员居住 存放重要物质与指挥机关等特级防水工程 均是以砼自身防水性能和向衬砌背后注浆为主要的防水方法的 80年代后防水板的出现 就基本上取消了衬砌背后注浆 被防水板取代了 其负面效果 就是忽视了提高砼自身的防水功能 应该说在很多情况下是防水板的出现惹的祸 3防水基本原则就是不容许地下水流进隧道二衬内 而应要从隧道二衬背后流入中心排水管 再排出洞外 即要在隧道背后设置通畅的排水设施 隧道设计规范第10 1 1条规定 隧道防排水应遵循防排截堵结合 因地制宜 综合治理的原则 保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全 隧道防排水设计应对地下水 地表水妥善处理 洞内外应形成一个完整畅通的排水系统 具体流程是 通过防水板土工布 环向排水管 纵向排水管 横向排水管 中央排水沟过虑 中央排水管 洞外水系 十防排水施工 4渗漏水的原因1 设计上的原因由于某种原因 隧道设计在山沟破碎带或断带上又未进行防排水处理 地表水大量补给地下 最终造成隧道渗漏 对不稳定的地基没有进行处理造成地基不均匀沉降 导致补砌结构出现缝或隙 从而产生渗漏现象 拆模时间过早 或围岩压力过大超过衬砌体的设计荷载等 都能使衬砌内应力超过其破坏强度而导致隙和缝 十防排水施工 4渗漏水的原因2 施工原因防水板搭接处焊接不牢实不密贴 防水板被电焊烧穿 钢筋刺破 防水板铺挂松驰度不合适 环向与纵向不畅通 更为严重的是有的隧道中央排水管采用的不是花管而是死管 所有洞内水都引流到了中央排水沟 而无法进入中央排水管流入洞外 有的在施作中央排水管时不采取保护措施 砼流入管内将其堵死 使整个隧道的仰拱成了一个储运水的地下水库 严重对隧道造成内部结构的伤害 这种后果是极其严重而后怕的 十一 不良地质地段施工技术 1 软岩大变形地段隧道施工软岩大变形隧道的变形具有初期变形量大 变形速度快的特点 1 改善围岩受力状态 提高围岩承载力 强调初期支护的及时性即是使尚未达到整体破坏的周边围岩及时得到径向支撑力 在施工过程中的超前注浆措施 若运用得当 可充填围岩中的裂隙 空隙等不连续空间 减少围岩中的应力集中 十一 不良地质地段施工技术 1 软岩大变形地段隧道施工 2 围岩的承载能力是时间的函数 是可以加以利用和人工控制的 了解这种规律就可以通过快速施工措施 快速封闭初期支护成环措施降低围岩的整体破坏 3 岩体的损伤是不可逆的 由于理论与施工工艺等方面的原因 实际施加给围岩的支护有的起了作用 而有的则起了相反的作用 应加强施工过程各工序对围岩承载力影响研究和调整 加强施工控制技术在施工中作用的印证和改进工作 十一 不良地质地段施工技术 1 软岩大变形地段隧道施工 4 对于软岩大变形地段 应更加重视超前地质预报技术 以信息化施工为特点进行施工组织 它是进行围岩局部应力与承载力分析 地质灾害预报 施工方案制定的基础 5 加强掌子面各辅助施工措施 并严格控制施工质量 稳定掌子面 6 缩短台阶长度 下导断面及仰拱可同时施工 断面及早闭合 十一 不良地质地段施工技术 2 高应力地段隧道施工岩爆是高应力区硬岩隧道施工的一种地质现象 是指围岩在高应力作用下 储藏在岩体中的应变突然释放造成的一种围岩破裂现象 隧道开挖时对岩面洒水软化释能 洒水能降低岩石脆性 达到减弱岩爆烈度的目的 十一 不良地质地段施工技术 2 高应力地段隧道施工 2 采用光面爆破并加强临时支护 光面爆破能保持洞壁圆顺 避免应力集中 开挖后立即喷射高强度砼 改善围岩受力状态 岩爆严重地段 要提高结构的整体支护能力 3 布设超前钻孔进行围岩能量释放 4 采用浅孔弱爆破技术 减少装药量 减轻爆破对围岩的影响 5 采用分部开挖进行围岩能量释放 十一 不良地质地段施工技术 3 岩溶及高压富水隧道施工 1 必须进行综合地质超前预报 查清掌子面前方地质情况 尤其是富水区 断层及破碎带 溶洞等 对发生涌水灾害的可能性进行预报 防止涌水 2 岩溶或富水带的规模 充填性质 水量 水压是地质探测的重点 采用钻探 电法 弹性波物探法进行超前地质预报 十一 不良地质地段施工技术 3 岩溶及高压富水隧道施工 3 不提倡全断面帷幕注浆 采用周边超前预注浆 径向注浆 水量太大时 应变更增设迂回导洞排水降压 配合正洞注浆 带水作业 快速施工 4 对于溶隙和溶管的充水溶洞 采用以堵为主的原则 5 当达到溶洞边缘时 各工序应紧密衔接 6 当反坡施工遇到溶洞时 应准备足够数量的排水设备 7 注意溶洞内不得任意抛填隧道开挖弃碴 十一 不良地质地段施工技术 4 断层 岩堆地段隧道施工断层地段隧道施工 1 可利用辅助坑道及其他预报手段 对断层参数及影响带范围 水文地质特征 围岩力学特征 地应力特征及量值 断层与隧道相对位置 危害程度及可能的塌方形式与规模进行探测 分析及预测 十一 不良地质地段施工技术 4 断层 岩堆地段隧道施工断层地段隧道施工 2 采用大跨变小跨 正台阶开挖的方法 开挖方法视围岩自稳能力状况灵活掌握 大断面自稳性较差 可采用双侧壁导坑法 也可采用CD法 3 尽量采用减少围岩扰动的开挖技术 如弱爆破技术开挖 反铲开挖等 十一 不良地质地段施工技术 4 断层 岩堆地段隧道施工断层地段隧道施工 4 围岩压力大 存在偏压的情况 应采用高强度 大刚度的支护措施 同时做好纵向支护断面间的连接 以增强支护结构空间力学效应的支撑能力 5 对富水和涌水地段 应采用排 堵结合的原则 处理好限排要求与实际施工安全与结构稳定性的关系 因地制宜 制定专项设计与施工方案 6 采用 管超前 严注浆 短进尺 强支护 早封闭 勤量测 的施工基本原则 十一 不良地质地段施工技术 4 断层 岩堆地段隧道施工岩堆体隧道施工 1 隧道早进晚出 坚决不刷坡 不破坏原岩堆体坡脚 并予以加强 对原仰坡采用网喷加固 2 进行地表注浆 将岩体固结起来 达到一定强度后再进行开挖 3 采用台阶法或CD法开挖 台阶长度控制在3 5m 十一 不良地质地段施工技术 4 断层 岩堆地段隧道施工岩堆体隧道施工 4 台阶法开挖中 上台阶开挖预留核心土 下台阶两侧错开开挖 以防拱架沉降塌拱 5 仰拱超前 二衬紧跟 掌子面到二衬的距离不大于30m为宜 随挖随撑及时封闭 6 除常规量测外 应增加钢支撑应力量测 以检测钢支撑受力状况 及时采取措施 十一 不良地质地段施工技术 5 流砂隧道施工流砂在隧道施工中主要地质问题是造成掌子面失稳 洞壁坍塌 隧道开挖前的防治措施主要为降水压与注浆加固流砂 封堵地下水两大辅助措施 1 首先进行隧道砂层工程地质 水文地质特性的调查 掌握相关的地层参数 2 采用台阶法分部开挖 掌子面预留核心土 3 减少开挖面暴露时间 加快各工序施工速度 紧密衔接 十一 不良地质地段施工技术 5 流砂隧道施工 4 洞内掌子面前方开挖轮廓线以外2 3m范围进行围岩超前注浆 注浆孔采用长短相间的方式布设 以加固围岩 封堵地下水 5 注浆孔应钻穿砂层不小于1m 6 为防止串浆 注浆应遵循一钻一注的原则 7 特殊地段流砂单独采用注浆固结困难时 可采用冻结法超前加固 但必须采用先注浆 后冻结的施工方法 这样可以实现沉降小 布管少 冻结快 造价低的优点 十一 不良地质地段施工技术 6 湿陷性黄土地段隧道施工 1 做好湿陷性黄土中构筑节理的产状与分布状况调查 同时还应查明地层时代 成因 湿陷性黄土厚度 湿陷性随深度变化规律 地下水位变化幅度等地质条件 2 施工应遵循短开挖 少扰动 强支护 紧封闭 实回填 严治水 勤量测的施工原则 紧凑施工工序 十一 不良地质地段施工技术 6 湿陷性黄土地段隧道施工 3 开挖方法宜采用短台阶或分部开挖法 初期支护应紧跟开挖面 4 增加钢拱架临时支撑 下垫砼垫块或者木板 要求垫块的长度应予开挖进尺相一致 5 拱部不宜设系统锚杆 应加强锁脚锚杆 十一 不良地质地段施工技术 6 湿陷性黄土地段隧道施工 6 应做好洞顶 洞门及洞口防排水系统 按设计严格处理好浅埋段地表陷穴 裂缝 以免地面积水侵蚀洞体周围 还有瓦斯隧道施工 冻土隧道施工 膨胀土隧道施工等 这里不一一讲解了 十二 隧道施工安全九条规定及六项措施 九条规定国家安全监管总局 交通运输部 国务院国资委 国家铁路局 隧道施工安全九条规定 是在系统总结了国内各类隧道施工安全事故发生的原因 从作业人员应该具有的专业素质 所要遵从的技术规范 加大安全应急设备设施的投入 强化隧道施工的作业规范要求以及对可能引发各类隧道施工安全施工隐患的预防监控所提出的刚性的制度要求 十二 隧道施工安全九条规定及六项措施 九条规定1 必须证照齐全 严禁无资质施工 转包 违法分包和人员不经培训上岗 2 必须按照标准规范和设计要求编制专项施工方案 确保按方案组织施工 严禁擅自改变施工方法 3 必须强化施工工序和现场管理 确保支 防 护到位 严禁支护滞后和安全步距超标 十二 隧道施工安全九条规定及六项措施 九条规定4 必须落实超前水文地质探测和预报各项规定 监控量 探 测数据超标立即停工撤人 严禁冒险施工作业 5 必须对有毒有害气体进行检测监控 加强通风管理 严禁浓度超标施工作业 6 必须严格控制现场作业人数 掘进作业面应实施机械化作业 严禁超员组织施工作业 十二 隧道施工安全九条规定及六项措施 九条规定7 必须按规定设置逃生通道 严禁在安全设施不到位的情况下施工作业 8 必须按照规定严格民用爆炸物品管理 严禁在施工现场违规运输 存放和使用民用爆炸物品 9 必须按照规定制定应急预案 配备救援装备 严禁事故发生后违章指挥 冒险施救 十二 隧道施工安全九条规定及六项措施 六项措施中国铁建的 六项措施 是从强化施工管理的制度落实层面对九条规定进行具体的责任目标界定 对每一个参与隧道施工的管理和作业人员的业务技能 行为规范以及各类机械设备的使用 安全防护物品的配备 可能引发的事故隐患的科学处理以及人员撤离 各类安全事故应急预案的完善 事后总结和强化安全管理目标责任 奖惩措施以及各级管理人员所要承担的责任等等提出的强制性的制度要求 十二 隧道施工安全九条规定及六项措施 六项措施1 不准进洞证照不齐 队伍无资质 人员不合格 分包不合规 无专项施工方案 运输和交通车辆无安全保障 民用爆炸物品管理措施不落实 无应急预案 装备 不准进洞 十二 隧道施工安全九条规定及六项措施 六项措施2 不准施工仰拱开挖不能保证安全 锁脚锚杆检查不合规 未经批准改变施工方法 无超前地质预报 无围岩监控量测 支护滞后 安全步距超标 无有毒有害气体监测 作业人数超员 安全设施不到位 无逃生通道 危爆物品运输 存放 使用条件不达标 带班制度不落实 塌方地段无专项设计 违章指挥 冒险施救 不准施工 十二 隧道施工安全九条规定及六项措施 六项措施3 必须撤人仰拱开挖发现异常 监控量测数据超标 有毒有害气体超标 发现突泥突水 塌方迹象 发生火灾 必须撤人 4 工后总结工后必须对落实 九条规定 六项措施 及仰拱开挖情况进行总结 并上传股份公司安全隐患信息平台 十二 隧道施工安全九条规定及六项措施 六项措施5 责任分解落实 不准进洞 措施 由工程公司负主要责任 集团公司 项目部负重要责任 落实 不准施工 必须撤人 工后总结 措施 由项目部负主要责任 集团公司 工程公司负重要责任 6 实施奖惩将落实 九条规定 六项措施 及仰拱开挖隐患排查治理 纳入股份公司安全隐患信息平台进行管理和加减分考核 并根据责任分解实施奖惩 十三 案例分析 1 沪昆高铁贵州段大独山隧道塌方处理大独山隧道全长11 829公里 平行导洞11829米 起通风 排水 出渣 逃生 检修作用 工作横洞2个2404米 1号横洞1043米 2号横洞1361米 起增加作业面作用 横通道27个 全长831 72米 辅助工作横洞及横通道累计15064 72米 为正洞的1 27倍 2号横洞正洞发生塌方 当时出露围岩岩性为强风化泥岩 开挖中可见岩体间为黄色泥膜 硬塑 塌方首先从拱部开始 延伸至拱部约120 范围 塌方体长度32m 塌方量约2000方 十三 案例分析 1 沪昆高铁贵州段大独山隧道塌方处理原因分析 该段拱顶为土石夹层 其中开挖面拱部2m以上范围为硬朔泥层 下部为水平薄层状页岩 岩体节理发育 完整性差 泥石分界面有上层滞水 该层滞水对拱部围岩压力较大 下部隧道开挖后拱部围岩收敛变形 导致岩体节理张开 上部滞水下渗 对围岩产生较大压力后在开挖爆破震动的诱因下 造成塌方 十三 案例分析 1 沪昆高铁贵州段大独山隧道塌方处理处理方案 塌方段采用 108大管棚进行超前支护 对塌体进行全断面注浆固结 为对下部塌体开挖提供棚护作用 在管棚间采用水平旋喷桩工艺 开挖采用三台阶临时仰拱法 预留核心土 环形开挖 并采取大拱脚 锁脚锚管等辅助施工措施 开挖进尺控制在0 5米 十三 案例分析 1 沪昆高铁贵州段大独山隧道塌方处理效果印证 水平旋喷超前支护与大管棚形成了刚性较大的拱棚 在水平旋喷柱体相互咬合形成的旋喷拱棚 承载了塌腔内堆积体的自重压力 隔绝了上层滞水进一步下渗侵害软化围岩 有效控制了上部流塑状泥土从管棚间隙下漏 为塌体开挖提供了安全的作业空间 确保了该隧道大型塌方体顺利开挖通过 十三 案例分析 2 大力加山隧道进口滑坡体开挖 概况 隧道位于青海省循化市境内 隧道右线起讫桩号为K13 288 K18 763 79 全长5475 79m 左线起讫桩号为ZK13 310 ZK18 771 全长5461m 隧址区第四系覆盖层主要为冲积成因卵石 漂石 下伏基岩主要有上第三系上新统 N2l 泥岩 在隧道进口附近存在一中型古滑坡 长550m 使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力 如支护措施满足不了变化后的情况 极易造成坍塌 十三 案例分析 2 大力加山隧道进口滑坡体开挖 施工方案 滑坡体隧道施工采用短台阶开挖方法 预留核心土 保证核心土的大小和长度 短进尺 少扰动开挖及下台阶左右错进 先用挖掘机环形开挖 周边采用风镐开挖修整 局部欠挖采用洋镐处理 尽量减小对周边围岩的扰动 少破坏周边土体的自然结构 发挥围岩的自承能力 锁脚锚管用于在下断面开挖前 上部断面钢架施作后 为防止拱脚下沉在拱脚处打入锚管 下插角30 并将锚管的外露部分采用双 L 筋与钢架焊接 用以增加整体性和承载力 十三 案例分析 2 大力加山隧道进口滑坡体开挖 十三 案例分析 2 大力加山隧道进口滑坡体开挖 拱脚加固横向 底部钢管注水泥浆 十三 案例分析 2 大力加山隧道进口滑坡体开挖 当拱脚超挖或地基承载力较差时 拱脚垫砼块 以增大拱脚受力面积 十三 案例分析 2 大力加山隧道进口滑坡体开挖 效果印证 核心土能减少开挖的临空面 支撑掌子面土体稳定 又为初期支护提供一个自然的作业平台 短进尺开挖施工充分利用掌子面约束周边围岩变形的 空间效应 利于围岩稳定 也利于实现软弱围岩快支护的施工理念 下台阶左右错开 利于已施工支护的承载能力 避免上台阶初期支护双侧悬空 通过施作锁脚锚管加固拱脚 加强纵向连接 使初期支护与围岩形成完整体系 十三 案例分析 3 宝兰西坪隧道流砂地质施工概况 由于隧道开挖 破坏了含水层结构 使水动力条件和围岩力学平衡状态发生急剧改变 以致地下水体所储存的能量高速运移瞬间释放 隧道成为新的地下水排泄的通道 隧道施工揭穿含水构造 直接导致了隧道内涌水灾害的发生 而隧道周边与含水构造间隔岩体厚度的过薄或含水构造水压上升 导致了隧道施工期间的突破型涌水 黄土受水浸湿后 呈不同程度的湿陷性 使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力 造成坍塌 十三 案例分析 3 宝兰西坪隧道流砂地质施工处理方案 涌水 流砂是砂或粉质粘土在水的作用下丧失其内聚力后形成的 多呈糊浆状 对隧道施工危害极大 由于涌水 流砂可引起围岩失稳坍塌 支护结构变形 甚至倒塌破坏 因此 治理流砂必先治水 以减少砂层的含水量为主 施工时 因地制宜 采用 防 截 排 堵 的治理方法 开挖时先护后挖 密闭支撑 边挖边封闭 遇缝必堵 严防沙粒从支撑缝隙中逸出 支撑背面用木板或槽型钢板遮挡 严防流沙从支撑间逸出 在流沙逸出口附近较干燥围岩处 应尽快打入锚杆或施作喷射混凝土 加固围岩 防止逸出扩大 采用超前双液注浆加固地层 然后开挖 十三 案例分析 3 宝兰西坪隧道流砂地质施工 隧道拱部流砂溢出正洞拱部砂层 十三 案例分析 3 宝兰西坪隧道流砂地质施工 隧道拱部流砂溢出后形成的空腔 十三 案例分析 3 宝兰西坪隧道流砂地质施工效果印证 含水砂层的不良地质体对隧道安全施工构成极大的威胁 根据该地质提出的因地制宜的开挖 支护治理流砂必先治水综合治理措施 准确的分析评价了不良地质体的影响 确保了后续施工的安全 十三 案例分析 4宜万铁路别岩槽隧道断裂层处理 1 工程概况 别岩槽隧道位于重庆市万州区五桥镇南东约22km处 为