软弱围岩隧道施工安全(陆春昌).ppt

重庆软弱围岩隧道防塌方安全施工技术2010年8月0日前言目前在建隧道6600公里，计划修建隧道7600公里。这些隧道表现出“三多”(更多隧道、更多长隧道和更多风险隧道)的特征。其中，围岩较弱的隧道占相当大的比例。除了不良地质条件外，软弱围岩隧道施工还会遇到大断面、浅埋、下穿道路或建筑物等情况。从而使施工更加复杂和困难。目前，技术措施不合理、施工方法不当、施工工艺不完善、现场管理薄弱等诸多问题导致了大量隧道变形和塌方事故，造成了巨大的损失和深刻的教训。1、如何提高软弱围岩隧道的施工水平，防止变形和塌方，确保施工安全，核心是掌握软弱围岩隧道工程的特点，实施“三进四到位一强化”的关键环节施工技术。三进：超前预报、超前加固、超前支护四到位：施工方法选择到位、支护措施到位、快速合拢到位、衬砌跟进到位一到位：加强测量，二、目录1软弱围岩隧道变形、塌方事故案例二软弱围岩隧道地质特征及工程特征三、软弱围岩隧道施工技术，三、一软弱围岩隧道变形、塌方事故案例，四、一事故案例郑客运专线南汉口隧道塌方(2007年7月15日)。滑坡段埋深86m，地质为强风化粉砂岩和卵石土。施工采用台阶法。面部最初的支撑首先出现脱落和破裂。三天后，一场长达146米的大滑坡发生了。洞穴中最初的支撑被完全破坏，导致地面房屋开裂，造成巨大的经济损失。坍塌原因：快速闭合不到位，衬砌跟进不到位，测量不到位。(上台阶开挖83米，仰拱126米，二次衬砌146米)。5、南汉口隧道塌方照片，6、7、贵广铁路东客岭隧道塌方照片(发生于2010年1月19日)。滑坡段埋深21m(浅埋)，地质为向斜结构全风化花岗岩，呈砂状，开挖扰动后呈塑性状。地表是水田和常年流水沟。当入口开挖至398米时，当隧道面用作引导小导管时，突然发生了砂崩，砂量约为800立方米。然后地面塌陷，直径约35米。塌沙原因：无超前预报，无超前加固，无超前支护，8，东可岭隧道塌沙照片，9，东可岭隧道地面塌陷照片，10，张集铁路九堡隧道初期支护裂缝变形(2010年2月26日发生)。变形段隧道埋深约300米。地质为带有辉绿岩脉的麻粒岩。它位于F3断层影响带。结构节理发育，岩体破碎。当洞口开挖至4136米时，初期支护工人的25b钢架以151毫米/天的变形速度变形，然后工作面后30米内的初期支护变形，喷射混凝土开裂脱落，渗水量增加。该段变形原因：由于对工程地质特征认识不足，施工方法和支护措施选择不到位。11、老包隧道初期支护变形开裂照片；12、集保铁路新乡子营隧道塌方照片(发生于2010年3月19日)。滑坡段埋深约70米，地质为变质大理岩。施工初期经常出现局部掉块现象。入口被挖掘到370米。后部56米处的最初支撑(格栅钢架)不稳定并倒塌，造成许多工人死亡。坍塌原因：支护措施不到位，快速封闭不到位，测量不到位。13.Pho:年8月6日，广深港客运专线水田隧道入口坍塌，造成2人死亡。9月2日，合宁铁路亭子山2号隧道：塌方，造成5人死亡。9月30日，兰青二线八盘峡2号隧道：坍塌，8人被困。2007年，发生了7起事故，导致13人死亡，2人受伤，8人被困。16.2008年1月9日，兰青二线杨家店隧道：塌方，造成2人死亡。1月20日，郑Xi客运专线东盘洞隧道：坍塌，造成3人死亡。3月21日，天德线白安隧道坍塌，造成2人死亡，3人受伤。3月25日，宝喜活沙兔隧道坍塌，造成4人死亡。7月15日，洛湛线古澜隧道：坍塌，造成一人死亡。8月29日，齐格鲁德二线客图隧道坍塌，造成4人死亡，7人受伤。2008年发生了6起事故，造成16人死亡，10人受伤，17人受伤，2009年2月17日，号宝溪寨山隧道坍塌，造成2人死亡。3月8日，石武客运专线木兰隧道：塌方，造成2人死亡，2人受伤。3月16日，香浦线：号宝台山隧道坍塌，造成3人死亡，1人受伤。7月19日，翔宇铁路杨家沟隧道坍塌，造成2人死亡。年8月1日，桂香线梅子坳隧道坍塌，3人死亡。10月29日，人从包头西线新乡山隧道坍塌中逃生。12月19日，包头西线邓家楼1号隧道坍塌，人被困。2009年，发生了7起事故，导致12人死亡，3人受伤，6人被困。3月19日，人死于集保线新乡子营隧道塌方。7月11日，人死于南黎巴嫩线纳什二号隧道坍塌。到目前为止，2010年发生了3起事故，导致25人死亡，19人受伤。根据统计数据分析，软弱围岩隧道事故主要表现在三个方面：一是塌方，占20%。其次是面部变形和塌陷，占33%。第三，面子后面的虚脱“关门”，占47%。据上述不完全统计，2006年至2010年，软弱围岩隧道发生事故28起，死亡71人。事故的频率和死亡人数令人心碎。主要有两个原因，一是客观地质环境的复杂性，二是主观技术措施、施工方法和技术、现场管理等原因。因此，提高对软弱破碎围岩的认识，提高设计和施工水平，实现“三进四到位一强化”，防止工程事故的发生是非常重要的。21，2软弱围岩隧道的地质特征和工程特征，22，2.1软弱围岩隧道的地质特征围岩强度和承载力低。如粘性土、淤泥、砂土、黄土、全风化岩体等。关节发育，骨折，自我稳定能力差。例如，泥岩、页岩、砂岩、千枚岩和带有破碎岩体的板岩。断裂带的松散结构和自稳能力极差。受构造影响，断裂带的构造平面是无序的，具有角砾岩、微棱形或碎裂结构，充填着泥浆或混有碎屑的泥浆。23、2.2软弱围岩隧道工程的特点是软弱围岩强度低，自稳能力差。隧道开挖后，地应力重新分布，在隧道周围形成一个大的松动圈。一旦工程措施(包括设计措施)和施工方法不当，很容易发生初期支护变形侵入和隧道塌方等工程事故。因此，软弱围岩隧道施工的核心是“控制变形，防止塌方”。24、3、软弱围岩隧道施工技术25、软弱围岩隧道施工，应注意以下八个方面，实现标准化施工管理，以免发生变形和塌方事故。超前预报、地表加固、超前支护、开挖方法、初期支护、二次衬砌、监测和测量，26，3.1超前预报场地经常遇到实际开挖揭示的地质与设计提供的地质、结果之间的巨大差异高风险和极高风险隧道必须专门设计用于高级地质预测。28、29、3.2地表加固隧道上部待加固土采用钻孔压力注浆和双管喷射注浆两种加固方法。沿隧道纵向，先将旋喷桩分成三等份进行加固，隧道两侧的加固边界采用双排旋喷桩加固。地面加固施工时，每隔5m采用旋喷桩加固。在由旋喷桩环绕的5mx4.393m网格内，然后在旋喷桩加固的网格内，采用钻孔压力灌浆进行加固。双管旋喷桩的空气压缩压力为0.5-0.7 MPa，注浆压力为20Mpa，提升速度为7-14 cm/min，转速可为11-14 r/min。水泥浆为1: 1水泥浆。30、31、3.2.1、技术控制点1)固结体的完整性和均匀性；2)固结体的有效直径；3)固结体的垂直度；4)固结体的强度特性(包括轴向压力、水平推力、耐酸碱性等)。)；5)固结体的腐蚀和耐久性等。3.2.2。控制方法开挖检查：检查固结体的垂直度和固结形状；室内试验：找出配合比，检查固结体的强度；钻孔检验：钻取旋喷固结体的核心，观察判断其固结完整性，并对标准试件进行室内力学和物理试验，以确定其强度特性(岩芯、儋州天然抗压强度1.2兆帕指标控制)是否符合设计要求。3.3、在断层破碎带和软弱地层中进行超前加固，特别是富水时，必须对围岩进行超前加固，改善地层，确保隧道的安全施工。必须配备专业队伍、专业设备、特殊设计，以保证加固效果。目前，围岩加固的常用方法是注浆。灌浆方法主要分为全断面灌浆和局部灌浆。在富水断裂带，常采用全断面注浆。32、全断面注浆法钻孔数量多，应用周期长；局部注浆针对隧道前方地层的特点，注浆在软弱部位进行，钻孔数量少，应用周期短。全断面灌浆和局部灌浆都需要先进的钻孔灌浆设备和信息灌浆。33、别岩曹隧道F1断层全断面注浆照片34、齐岳山隧道F11断层信息化注浆照片35、注浆加固范围纵向加固长度根据钻机能力和地层特点确定，一般为20 30m。在特殊地层条件下，纵向注浆加固长度应及时调整，否则不仅影响进度，而且影响质量。环向钢筋的厚度一般为3 5m，局部可增加至5 8m。36，中国MGJ-50钻机，中国XY-2PC钻机，该型钻机最大扭矩为2000 3000nm，钻进速度为3 5 m/h，37，中国MZ200钻机最大扭矩为3400Nm，钻进速度为5 15 m/h，38，日本RDP-150钻机最大扭矩为8000Nm，钻进速度为15 20 m/h，39， 日本的RPD-180C多功能钻机最大扭矩为8000纳米，钻进速度为15-20米/小时和40，意大利的C6钻机最大扭矩为13550纳米，钻进速度为20-30米/小时和41，意大利的SM400钻机最大扭矩为13630纳米，钻进速度为20-30米/小时和42，德国的KR805钻机最大扭矩为27000 超前支护通常有两种：超前大管棚和超前小管。高级大管棚：高级大管棚一般在沉降要求严格的情况下使用，适用于浅埋开口、堆积体、砂土结构层、断层破碎带层，以及穿越道路、铁路和地面建筑物。大型管棚一般采用70mm 159mm钢管，纵向长度10 10100m根据工程需要设置。44、隧道内大型管棚照片，45、设置管棚车间：一般情况下，管棚车间第三，由于管棚车间采用扩大开挖断面的方法，不仅增加了开挖成本，而且增加了回填混凝土的成本，浪费很大。48岁。无工作间管棚施工技术：标准段采用顶进装置将管棚推出开挖段。该技术不需要扩大断面和切割大量管棚，降低了施工风险，提高了工作效率，节约了投资。应该大力推广。49、齐岳山隧道F11断层后期无管棚工作室照片，50,超前小导管：超前小导管是在施工安全要求较高的情况下使用的。广泛应用于破碎围岩、堆积体、砂土结构层和断层破碎带。当局部地层发生严重卡钻时，可使用自行式锚杆。小导管一般采用32mm 60mm钢管，纵向长度2.5 6 m根据工程需要设置。小导管铺设后，如有必要，可根据地层稳定性进行灌浆加固周围地层。51，隧道超前小导管施工照片，52，水平旋喷支护：水平旋喷可对软塑性土和含水砂层进行超前加固和支护。预切槽支撑：用专用链式机械切割机沿断面周边连续切割出几十厘米厚、几米深的窄槽，通过与切割机集成的混凝土浇注设备注入混凝土，形成具有预支撑功能的连续混凝土拱壳。然后在“拱壳”的支撑下进行工作面的全断面机械开挖。54.预切槽法三维示意图。55.3.5常用的开挖方法有台阶法、环形导坑(预留核心土)法、镉法、CRD法、双侧壁导坑法等。开挖方法应根据地质条件和地层加固情况确定。实施过程中，应根据地质条件和测量结果及时调整施工方法。选择开挖方法时，原则上在保证安全的条件下，开挖步骤应由简单到复杂尽量减少。现场施工应严格执行设计方法，不得擅自变更。56、台阶法：该方法一般适用于四级围岩。要求台阶长度不大于1孔直径，仰拱与工作面的距离不大于2孔直径。57、环形导坑(预留核心土)法：该方法利用核心土稳定隧道面，然后开挖两侧边墙和中间核心土，最后开挖仰拱。该方法步骤多，工艺要求高。目前，大断面软弱围岩隧道大多采用环形导洞法(三步七步流水法)，这也是问题最多的地方。该方法的技术要求如下(双线隧道):上台阶每循环开挖进尺不超过、级围岩1个钢架，级围岩不超过2个钢架。边墙开挖进尺不得超过2块。仰拱开挖前，钢架锚杆(管)必须完成，每循环开挖进尺不得超过3m。原则上，主支架的闭环位置与隧道面之间的距离不应大于孔直径的2倍。根据地质和测量条件，设置临时仰拱或横撑。59、环形导坑照片(预留核心土法)、60、光盘法(中间隔墙法):该方法适用于浅埋地段或穿越建(构)筑物，以减少沉降，防止坍塌。该方法将隧道分为左右两部分进行开挖。首先，挖掘一侧并用台阶支撑，然后