复杂铁路隧道关键施工技术

复杂铁路隧道关键施工技术研究,张顶立 Zhang Dingli北京交通大学 隧道及地下工程教育部工程研究中心 Tunnel & Underground Engineering Research Center of Ministry of Education Beijing Jiaotong University April , 2007,演讲内容,隧道洞口形式及施工技术地质保障技术-超前地质预报注浆加固技术及注浆效果评价安全风险管理及质量控制,洞门的基本形式,直切式洞门,正切式洞门,倒切式洞门,弧形挡墙式洞门,洞门的变化形式,曲线正切式洞门,喇叭口式洞门,直线渐变倒切式洞门,正切变异型洞口,隧道洞口工法选择,对于铁路隧道而言，进洞是隧道施工的第一道工序，也是决定整个隧道施工成败的关键工序。洞口段的地质情况十分复杂而且断面大小不一，选择一个合适的施工方案直接牵涉到工程施工准备期的长短及下一步的施工效益、质量和安全。根据施工条件、围岩类别、埋置深度、断面大小、坡面情况以及环境条件等，并考虑安全、经济、工期等要求，钻爆法施工的大断面隧道的工法有：,台阶法中隔壁壁法-双侧壁导坑法,台阶法开挖,CD工法,CRD工法,双侧壁导坑法,工法选择不当造成塌方,工法及设计参数选择不当造成塌方实例,采用洞口辅助工法的意义,隧道洞口段施工由于洞口段复杂的地质条件，如：浅埋、偏压、围岩破碎以及目前隧道开挖断面大等特点，对进洞施工带来很多问题。因此在施工中除了要选择合适的工法外，辅助工法的选择也很重要。如果辅助工法选择不当或者施工不到位的话也会引起洞口的塌方，造成严重的后果。于是，在洞口段的施工中不仅需要采用合适的施工方法，而且要根据不同的地质条件选择合适的辅助工法。,大管棚支护,一般用在洞口段，不宜用在洞内，长度以3050m为宜，环向间距以3050cm为宜。,小导管注浆,用在浅埋、软岩、不良地质地段，小导管的角度和刚拱架的间距有关，小导管的环向间距以30cm为宜，长度和第一步开挖的台阶高度有关，长度宜超过第一步开挖的台阶高度的破裂面。,辅助工法选择不当,隧道洞口段施工技术要点,套拱应有一定的长度，一般34m为宜；套拱的基础应支承在稳定的地层或结构物上；大管棚施工应保持较高的水平精度，避免进入隧道开挖空间；套拱与地层的连接部位应进行加固处理，以免刚度差异较大引起的地层坍塌；及时封闭和施作仰拱，并加强地层变形监测，严格控制地层沉降和收敛。,超前地质预报技术,TSP地震波探测地质雷达红外探水水平钻孔（直接取芯）综合预报手段,贯彻“因地制宜、长短结合、贯穿全程”的地质保障原则，把超前地质预报作为一道工序，先探后掘，摸清地质情况，减少地质风险，以从根本上保证隧道施工的安全、顺利、快速进行,超前地质预报方法选择,长距离：TSP203短距离：地质雷达、红外探水,初步探明交界面、不良地质体,TSP地震波探测,水平超前探孔,水平超前探孔,长距离：6070m、每断面6个。短距离：610m，每断面6个。,红外探水,利用红外探水仪接收岩层向外部发射的红外辐射信息，根据辐射场强的变化值来确定掌子面前方或洞壁四周是否有隐伏的含水体，对含水体方向进行记录，结合地质报告进行分析并做出判断。,地质雷达,地质雷达记录数据,掌子面前方溶洞,忽视超前预报,围岩软硬交替处塌方,塌方处理,不良地质段(导洞)上台阶施工的技术要点,超前小导管帷幕注浆要到位，这是避免不良地质段隧道出现坍塌及大范围冒顶的前提和保证。锁脚锚管应按要求打设，并严格注浆， 由此可以有效防止拱顶沉降和围岩变形，使初期支护及时发挥作用。 初期支护背后及时进行回填注浆，这样一方面可以减小围岩的无支护范围，避免冒顶的发生；同时可使支护结构与围岩密贴，使支护结构受力更趋合理。 在下台阶施工时，应尽量减小上台阶支护结构的悬露时间和悬露范围，及时进行支护。,全断面注浆,超前注浆,初期支护背后回填注浆,全断面预注浆堵水加固效果,注浆后掌子面干燥稳定,注浆前掌子面泥塑状不稳定,圆梁山隧道注浆效果,质量控制和安全风险管理,由于隧道工程本身的不确定性，隧道工程本身存在较大的风险性。近年来发生的一系列的风险事故也提醒着我们要加强风险管理，尤其对复杂地质条件下的隧道工程施工而言，隧道本身的地质复杂性更增大了风险事故发生的概率，具体表现在以下几个方面：不良地质地质灾害有害气体及高温爆破、施工用电等造成事故,不良地质(P1),粉细沙层充填物,淤泥质充填物,不良地质(P2),溶洞,回填处理后的溶洞,不良地质(P3),富水沙层侵入开挖限界,贯通掌子面的岩脉,地质灾害（P1),断层处有大量涌水点,涌水,地质灾害（P2）,涌 砂,掌子面涌泥,地质灾害（P3),突 泥,地质灾害(P4),局部小范围塌方,围岩严重变形,隧道施工安全风险管理,由于复杂地质隧道工程施工中存在着大量的不确定性因素，为了确保隧道工程施工的质量，我们必须对隧道施工中的风险进行规避和控制，以尽可能地控制和避免安全事故的发生。运用科技手段、成熟的技术、先进的设备和可靠的经验，有效降低隧道工程施工的风险。,安全风险预测及规避对策（P1),安全风险预测及规避对策