软弱围岩隧道施工技术ppt课件

软弱围岩隧道预防塌方安全施工技术铁道部项目管理中心，2001年8月，前言目前正在建设6600公里隧道，计划建设7600公里隧道，隧道显示出“三个以上”的特点(隧道数、长隧道较多、危险隧道也较多)。其中软弱围岩隧道占相当大的比例。软弱围岩隧道工程除地质条件差外，断面大、埋深、高速公路或建筑物向下等建设更加复杂，难度更高。目前技术措施不当，施工方法不当，施工技术不合格，现场管理薄弱等诸多问题，导致了很多隧道变形和坍塌事故，造成了很大的损失，教训很深。“如何提高软弱围岩隧道的建设水平，防止变形和坍塌，确保建设安全，其核心是抓住软弱围岩隧道的工程特性，抓好“三个高级、四个位置、一个加强”建设技术的关键环节。 3个高级：高级预测、高级加固、高级支持 4个位置：选择方法、支持措施位置、快速封闭、衬砌后续措施加固：测量、目录1软弱围岩隧道变形、崩塌事故案例2软弱围岩隧道的地质特性和工程特性3软弱围岩隧道施工技术、1软弱围岩隧道变形86米深的崩塌，强烈风化粉砂岩和卵石土壤的地质阶段建设。手掌面的初期支撑首先被剥裂，裂开，3天后发生大崩溃，崩塌长度146米，洞初期支撑全部被破坏，地表房屋开裂，经济损失巨大。坍落度原因：不能迅速关闭，衬里达不到位，测量不到位。(顶部的挖掘距离为83米，顶部的位置离手掌面126米，两边的内衬离手掌面146米)。南山区隧道大崩塌照片，贵光铁路东考岭隧道勇士崩塌(2010年1月19日发生)。深埋21米(浅埋)的崩塌部分，地质是麝香结构完全风化花岗岩，砂状，开挖扰动后流动塑料形状，地表为水田和多年生水沟。入口挖掘到398米处，手掌应用到高级小型导管，突然沙子崩塌，倾泻出约800立方米，导致地基塌陷，坑的直径约35米。沙崩的原因：没有事前预报，没有事前加固，没有前方支撑，东鼻岭隧道沙坍照片，东鼻岭隧道塌陷的坑照片，大集铁路九宝隧道初期支护裂缝变形(2010年2月26日发生)。变形隧道约300米深，F3断层影响区，构造节理开发，岩石破坏。进口开挖到4136米，初期支孔25b钢框架变形，应变151mm/d，后水下面后方30米以内的初始支撑变形，喷射裂缝、块去除、漏水量增加。这部分变形的原因是对工程地质特性认识不足，公法选择不能进行选址，配套措施不能进行选址。旧堡隧道初期支护变形裂缝照片，套装铁路新所属隧道塌方(2010年3月19日发生)。有约70米深的崩塌，地质是变质的大理岩，早期工程中经常发生局部沉积。进口挖掘高达370米。后方56米位置初期支撑(格栅钢框架)不稳定性导致倒塌，造成多名工作人员死亡。坍落度原因：支援措施不当，不能迅速关闭，无法测量的新山营隧道坍落度照片，2006年3月21日：武冈2线王家卫隧道塌方，8人被拘留。5月16日，台利善南庄岭隧道入口坍塌，6人被困。5月21日，罗湛线2号隧道入口坍塌，1人受伤3人。8月12日，井客院振动隧道坍塌，造成2人死亡。9月13日，武钢2号线资产1号隧道塌方，造成2人死亡。2006年5起事故导致5人死亡，3人受伤。1.2事故统计及分析统计2006年目前，软弱围岩隧道发生事故，2007年4月30日：处泰中恩宇要塞隧道坍塌，4人1人受伤。7月15日：井客院南山区隧道大崩塌146米。8月6日，石台客运专用南珠隧道塌方，造成2人死亡。8月6日，广深港旅客田农隧道入口坍塌，造成2人死亡。9月2日，联合宁线亭子2号隧道坍塌，造成5人死亡。9月30日，兰青2层8板峡谷2号隧道塌方，8人被困。2007年发生7起事故，造成13人死亡，2人死亡8人，2008年1月9日：兰青2线杨家店隧道塌方，造成2人死亡。1月20日，正客运电力隧道坍塌，造成3人死亡。3月21日，千德线白眼隧道塌方，2死3伤。3月25日，鲍韦斯特线直播南兔子隧道坍塌，造成4人死亡。7月15日，罗湛线古拉姆隧道塌方，造成1人死亡。8月29日，西格2楼克罗托隧道坍塌，造成4人死亡，7人受伤。2008年发生6起事故，16公司10人受伤，2009年2月17日：包西线村隧道塌方，造成2人死亡。3月8日，石武客运专用木兰隧道坍塌，造成2人死亡，2人受伤。3月16日，在put line baotai mountain tunnel崩溃，3人1伤。7月19日，项羽第二次杨家隧道塌方，造成2人死亡。8月1日，祥桂线梅子桥隧道入口坍塌，造成3人死亡。10月29日，仅：波韦斯特线新声隧道倒塌，人员逃离。12月19日，波韦斯特线邓集大厦1号隧道倒塌，6人被拘留。2009年7起，12人、3人、6人死亡，2010年1月14日：南光白云隧道发生水爆炸，5人死亡。3月19日，集河线新山下大隧道塌方，造成10人死亡。7月11日，南里仙纳瓦什2号隧道塌方，造成10人死亡。据统计，截至2010年，发生了3起事故，造成25人死亡，软弱围岩隧道事故主要有3个方面，即入口坍塌，占20%。第二是手掌的变形崩溃，占33%。第三，手掌背面的崩溃占47%。据以上不完全统计，从2006年到2010年，在4年多的时间里，软弱的周边岩石隧道发生了28起事故，导致71人死亡，事故频繁发生，死亡人数多令人痛心。原因主要有两个方面。一是客观上地质和环境的复杂性，二是主观的技术措施、建设方法和技术、现场管理等。因此，提高对软弱破碎围岩的认识，提高设计和施工水平，加强“第三阶段、第四阶段、第一阶段”，对于消除工程事故非常重要。2软弱围岩隧道的地质特性及工程特性，2.1软弱围岩隧道的地质特性围岩强度低，承载能力低。粘土、淤泥、沙子、黄土、完全风化的岩石等。接头开发、粉碎、自我稳定能力差。岩石破碎的泥岩、页岩、砂岩、黄铁矿、板岩等。缺陷区本体结构，自我稳定能力很差。受结构影响，断层区域结构面混乱，有碎石、碎石或破碎的结构，填满泥浆或泥浆碎片。2.2软弱围岩隧道施工特点弱围岩低强度，低磁稳定能力，隧道开挖后地应力再分布，使隧道周围较大松散圈。一旦工程措施(包括设计措施)和施工方法出错，就容易发生初期支护变形侵犯或隧道塌方等工程事故。因此，软弱围岩隧道工程的核心是“控制变形，防止坍落度”。3、软弱围岩隧道施工技术，软弱围岩隧道施工，为实现标准化施工管理，应注意以下7个方面，避免变形倒塌事故。高级预测高级加固高级支持挖掘方法初始支持二次衬砌监测测量，3.1高级预测现场经常发生实际挖掘揭示的地质和设计提供的地质之间存在巨大差异，引起技术措施和施工方法的变化。因此，除了在设计阶段加强地质调查外，在工程阶段也要进行超前的地质预报工作，这一点尤为重要。地质素描、地球物理、超前钻探方法是软弱围岩预预报的主要手段。在破碎带和断层地区，加强前长、短钻孔，及时掌握隧道前的地质情况。特别是在地下水的发育情况，未经确认的情况下，严禁盲目挖掘。各方在工程阶段之前要重视地质预报工作，建立责任制，明确责任和分工。高很高的危险隧道，必须进行先进的地质预报特别设计。，3.2线加固要先加固断层破碎带和软弱地层，尤其是水资源丰富的情况下，先加固周边岩石，改善地层，保证隧道的安全建设。必须进行专业团队，配备专业设备，确保加固效果的特殊设计。目前常用的围岩加固方法是注浆法。灌浆方法主要分为全断面灌浆和局部灌浆。在水资源丰富的断层地区，总是采用全断面灌浆。全断面注浆钻孔较多，周期长；局部注浆是对隧道前地层特征、软弱部分的灌浆，应用钻孔数量少、周期短的应用周期。无论是全断面灌浆还是部分灌浆，都需要配备高级钻孔灌浆设备，进行信息灌浆。泌阳槽隧道F1断层全断面灌浆照片、齐岳山隧道F11断层信息灌浆照片、注浆加固范围纵向加固长度一般为20 30m，应根据钻床容量和形成特点确定。在特殊的形成条件下，要及时调整纵向注浆加固长度。否则对进展和质量都有影响。环加强厚度一般为3 5m，局部可增加到5 8m。中国产MGJ-50钻井设备，最大扭矩20003000Nm钻井速度3 5m/h，中国产MZ200钻井设备最大扭矩3400Nm钻井速度5 15m/h，日本产RDP-150钻井设备最大扭矩8000Nm钻井速度15高级大型管道仓库：高级大型管道仓库通常对沉降有严格的要求，适合浅埋洞口、堆积、砂质纹理、断层破碎带的形成，以及道路、铁路和地上建筑物的下降。大型管棚通常采用 70 mm到 159mm的钢管，纵向长度10 100m是根据工程需要设置的。大管棚照片、管棚工作室设置：管棚工作室、管棚工作一般比隧道部分扩大50 70厘米、工作室长度7 10米、应用一个循环管棚、管棚工作室比较简单。但是，回到长周期，各种管棚工作室有3个问题。齐月山隧道F11断层初期管棚工作室照片，一张是为了完成任务，隧道断面扩大后，开挖难度增加，开挖安全风险增加。二是循环灌浆后不按设计开挖，工作室大小不满意，不能进行正常的管棚工作。第三，因为管棚工作之间的开挖费用增加，混凝土回填费用增加，浪费大。无工作室管棚技术：将管棚顶出标准剖面开挖剖面外。这项技术不需要横向扩展，不切割大量管道仓库，要减少建设风险，提高工程效率，节约投资，大力推广。齐月山隧道F11断层后管棚工作室照片，前面的小导管：前面的小导管在对工程安全要求很高的条件下使用。通常用于破碎的围岩、堆积、砂质纹理层和断层破碎带。当地卡钻严重时，可以使用自行进入定位。小风管通常使用 32 mm到 60 mm的钢管，纵向长度为2.5到6m，根据工程需要进行设置。小导管根据布置后地层的稳定情况，必要时可以注浆加固周边地层。孔的高级小型导管建设照片，水平旋转射流支持：软塑料土、水砂层等，可以水平旋转喷射进行高级加固和支持。预切槽支撑：使用特殊的链式机器刀具沿剖面周边连续切割厚度约几十厘米、深度数米的窄槽，同时使用工具和集成混凝土灌注设备注入混凝土，形成连续、预支撑的混凝土拱壳。然后，在“拱壳”支撑下，工作面全断面机器开挖、预切槽法的三维结构、3.4开挖法中常用的开挖方法包括台阶法、圆形导向坑(预留芯土)法、CD法、CRD法、双侧壁导向坑法等。开挖方法应根据地质情况和地层加固确定。实施中根据地质情况和测量结果及时调整公法。选择挖掘方法时，原则上在安全保障条件下，要从简单到复杂，最小化挖掘阶段。现场工程要严格执行设计公法，不能擅自变更。楼梯法：此方法一般适用于级周围岩石，楼梯长度至少为1倍，管道内底距肠管面不超过2倍。环形土洞(核心土预留)方法：该方法采用岩心稳定手掌面，然后开挖两侧墙、中间芯土、倒管内底。这项公法步骤多，工艺要求高。目前，软弱围岩大断面隧道大部分使用环导坑法(三次七段流法)出现最多问题，该方法的技术要求如下：上台阶各循环开挖坑，级围岩为1克拉钢框架以上，级2克拉以下。侧壁开挖入口大于2克拉。开挖仰拱前必须完成钢框架锁定锚(管)，每循环高度不超过3m。初始支撑封闭在回路位置，原则上，孔直径不能超过中水面距离的2倍。根据地质、测量情况设置临时管道内底或支架。圆形导坑(预留核心土法)照片，CD方法(中侧法):该方法适用于在过浅埋区或施工(结构)时使用，以减少沉降和防止坍落度。这种方法是左右分挖隧道，首先在一侧分层开挖，支撑，然后在隧道的另一侧开挖。每层深度3 5米。初始支撑仰拱按照以下步骤用环闭合：CRD方法(交叉旁法):该方法在特殊条件下采用。该方法在大断面隧道中向上、向下、左、右断面开挖，以初始支撑和临时梯级(临时仰拱)，每步长度3 5m逐步封闭。CRD法开挖照片，双侧壁导坑法：该方法在超大断面等特殊条件下采用。该工法先开挖隧道两侧的导坑，然后再进行中间的开挖支撑。公法特征：沉降变形控制不错，但连接点多，力复杂，对工艺要求高。双侧壁导坑法开挖照片，低岩石强度的情况下，环境要求高的隧道应使用单臂掘进机、铣刀、机器破损等开挖。3.5初始支撑初始支撑方法：锚网喷涂；格栅钢框架、工字梁、h型钢形式的锚网喷钢拱。在特殊地质条件下使用喷射钢筋混凝土。初始支撑应力特性：隧道开挖后短时间或变形量时，初始支撑与地层一起受到变形压力。支撑适时或支撑后变形太大，岩体松动后负荷增加，初始支撑完全被动地承受松散压力。因此，必须保证初始支撑的强度和刚度，及时支撑，控制变形。初始支撑仰拱(临时仰拱)非常重要，用回路封闭后，结构的支撑力会提高，从而有效控制变形，防止坍落度。技术要求双线隧道、级围岩在使用台阶开挖时，必须建立锁锚(管)等控制拱(墙)脚位移的措施。双线隧道级围岩应设置水平临时支护或临时仰拱，临时支护采用型钢，纵向每两个应设置一个。钢拱应使用8字格栅拱。钢拱要在工厂制造，出厂前必须检验，试装配。喷射混凝土原则上采用湿式喷射工艺，在特殊地质条件下可以单独设计。3.6监测测量监测测量以软弱围岩隧道的安全施工为“眼”，判断结构稳定性，软弱围岩隧道的安全施工为“最重要”的信息手段。如果不进行监视测量，就不能保证软弱围岩的安全施工。很多隧道变形倒塌是因为没有测量，没有使用测量结果而产生的教训。监测测量主要包括拱顶下沉和水平收敛，浅埋段必须进行地表沉降测量。现在标尺测量比较多。由于隧道断面规模大，测量时工程扰动大，