软岩隧道事故案例分析及安全施工技术

软岩隧隧道事事故案案例分分析及及安全全施工工技术术0目录录1软岩隧隧道变变形、、坍方方灾害害案例例2软岩隧隧道灾灾害分分析3软岩隧隧道施施工技技术1一、软软岩隧隧道变变形、、坍方方灾害害案例例21.宜万铁铁路石石院子子隧道道洞口口段大大坍方方05年5月24日，石石院子子隧道道出口口边仰仰坡防防护后后采取取上台台阶进进洞。。8月9日，上上台阶阶开挖挖86米，变变形速速率达达到52mm/d，初期期支护护开裂裂、变变形。。6天后发发生大大坍方方，洞洞口段段已施施工的的86米全部部坍满满。坍坍方段段为强强风化化页岩岩，岩岩体破破碎，，埋深深5～20米。坍坍方主主要原原因为为洞口口段处处理措措施不不当、、上台台阶开开挖距距离过过长初初期支支护未未及时时闭合合、初初期支支护强强度和和刚度度不足足等。。3隧道变变形坍坍方过过程坍方前前坍方中中坍方后后42.郑西客客专南南山口口隧道道大坍坍方2007年7月15日，郑郑西客客专南南山口口隧道道采取取长台台阶法法施工工，掌掌子面面初期期支护护出现现掉块块、开开裂，，3天后，，隧道道发生生大坍坍方，，坍方方长度度146米，地表表房屋开开裂，经经济损失失较大。。坍方段段为强风风化粉砂砂岩，隧隧道埋深深86米。坍方方原因属属施工方方法不当当，初期期支护长长时间不不闭合，，二次衬衬砌距掌掌子面距距离太长长。（上上台阶开开挖83米，仰拱拱距掌子子面126米，二衬衬距掌子子面146米）5南山口隧隧道大坍坍方照片片63.贵广铁路路东科岭岭隧道涌涌砂坍方方2010年1月19日，东科科岭隧道道进口开开挖398米，掌子子面施作作超前小小导管时时，突然然发生涌涌砂坍方方，涌砂砂量约800立方，随随后地面面出现坍坍陷，坍坍坑直径径约35米。坍方方段地层层为向斜斜构造全全风化花花岗岩，，隧道埋埋深21m，地表为为水田和和常年流流水水沟沟。涌砂砂坍方原原因为超超前预测测预报不不到位，，未发现现不良地地质。目前施工工受困，，变形仍仍在处理理中。7东科岭隧隧道涌砂砂坍方照照片8东科岭隧隧道地面面坍坑照照片94.张集铁路路旧堡隧隧道初期期支护开开裂变形形2010年2月26日，旧堡堡隧道进进口开挖挖到4136米，初期期支护I25b钢架发生生变形，，变形速速率达到到151mm/d，随后掌掌子面后后方30米范围内内初期支支护扭曲曲变形，，喷射混混凝土开开裂、掉掉块，渗渗水量增增大。变变形段为为麻粒岩岩夹辉绿绿岩脉，，处于F3断层影响响带，构构造节理理发育，，岩体破破碎，隧隧道埋深深约300米。该段段变形主主要原因因是对工工程地质质特性认认识不足足，施工工方法和和支护措措施与地地质条件件不匹配配。目前前施工受受困，变变形仍在在处理中中。10旧堡隧道道初期支支护变形形开裂照照片11二、软岩岩隧道灾灾害分析析12将2006年至今软软岩隧道道发生灾灾害进行行统计，，结果如如下：2006年3月21日，武康康二线王王家沟隧隧道发生生坍方，，8人受困。。2006年5月16日，大丽丽铁路南南场岭隧隧道洞口口发生坍坍方，6人受困。。2006年5月21日，洛湛湛铁路双双牌二号号隧道洞洞口发生生坍方，，造成1死3伤。132006年8月12日，郑西西客专秦秦东隧道道发生坍坍方，造造成2人死亡。。2006年9月13日，武康康二线系系家山一一号隧道道发生坍坍方，造造成2人死亡。。2007年4月30日，太中中银铁路路吴堡隧隧道发生生坍方，，造成4死1伤。2007年7月15日，郑西西客专南南山口隧隧道发生生大坍方方，坍方方146米，造成成巨大经经济损失失。142007年8月6日，石太太客专南南庄隧道道发生坍坍方，造造成2人死亡。。2007年8月6日，广深深港客专专水田隧隧道洞口口发生坍坍方，造造成2人死亡。。2007年9月2日，合宁宁铁路亭亭子山二二号隧道道发生坍坍方，造造成5人死亡。。2007年9月30日，兰青青二线八八盘峡二二号隧道道坍方，，8人受困。。2007年11月20日，宜万万铁路高高阳寨隧隧道洞口口发生坍坍方，造造成35死1伤。152008年1月9日，兰青青二线杨杨家店隧隧道发生生坍方，，造成2人死亡。。2008年1月20日，郑西西客专盘盘东隧道道发生坍坍方，造造成3人死亡。。2008年3月21日，田德德铁路百百安隧道道发生坍坍方，造造成2死3伤。2008年3月25日，包西西铁路活活沙兔隧隧道发生生坍方，，造成4人死亡。。2008年7月15日，洛湛湛铁路古古榄隧道道发生坍坍方，造造成1人死亡。。162008年8月29日，西格格二线克克土隧道道发生坍坍方，造造成4死7伤。2009年2月17日，包西铁铁路寨山村村隧道发生生坍方，造造成2人死亡。2009年3月8日，石武客客专木兰隧隧道发生坍坍方，造成成2死2伤。2009年3月16日，向莆铁铁路宝台山山隧道发生生坍方，造造成3死1伤。2009年7月19日，襄渝二二线杨家沟沟隧道发生生坍方，造造成2人死亡。172009年8月1日，湘桂铁铁路梅子坳坳隧道洞口口发生坍方方，造成3人死亡。2009年10月29日，包西铁铁路新响沙沙湾隧道发发生坍方，，人员逃脱脱。2009年12月19日，包西铁铁路邓家楼楼一号隧道道发生坍方方，6人受困。2010年1月14日，南广铁铁路白云隧隧道发生突突水突泥，，造成5人死亡。2010年3月19日，集包铁铁路新旗下下营隧道发发生坍方，，造成10人死亡。18据不完全统统计，2006年至今4年时间，以以上隧道施施工共发生生灾害28起，死亡96人，折合每每年7起，每年死死亡24人，灾害发发生次数之之多，死亡亡率之高，，令人震惊惊和心寒。。究其原因因，除客观观地质条件件外，在施施工方法、、设计刚度度、仰拱及及时跟进闭闭合成环等等方面，也也存在着一一定的不足足，因此，，加强软岩岩隧道的设设计与施工工，减少灾灾害的发生生十分急迫迫。19对统计数据据进行分析析，软岩隧隧道灾害主主要表现在在三个方面面：一是洞洞口坍方，，二是掌子子面变形坍坍方，三是是掌子面后后方坍方关关门。统计计表明：洞洞口坍方占占20%，掌子面变变形坍方占占33%，掌子面后后方坍方关关门占47%。20三、软岩隧隧道施工技技术21软岩隧道施施工，应在在超前预报报、超前注注浆、超前前支护、开开挖工法、、初期支护护、监控量量测、二次次衬砌、洞洞口处理八八个方面予予以重视，，实现标准准化管理与与施工，从从而最大程程度地避免免变形和坍坍方灾害的的发生。221.超前地质预预报目前，一些些隧道实际际开挖地质质与设计地地质存在较较大出入，，这就给现现场的安全全施工带来来影响。因因此，除设设计单位加加强地勘外外，施工单单位必须加加强超前地地质预报工工作，探测测隧道前方方是否发育育断层、破破碎带，是是否有地下下水存在。。特别是接接近断层时时，必须加加强长短钻钻孔，杜绝绝在未探明明情况下发发生突水突突泥和变形形坍方灾害害。232.注浆加固在断层破碎碎带或软弱弱地层，特特别是富含含水时，对对不良地层层进行注浆浆加固，改改良地层，，这是一种种很有效的的安全施工工方法。但但目前很多多单位做不不到，最主主要的原因因有两个方方面，一是是无专业设设备，二是是无专业队队伍。这样样即保证不不了注浆质质量，也保保证不了注注浆进度。。目前，注浆浆方法有全全断面帷幕幕注浆和信信息化注浆浆，这两种种方法都取取得了很好好的注浆效效果。24别岩槽隧道道F1断层全断面面帷幕注浆浆照片25齐岳山隧道道F11断层信息化化注浆照片片26齐岳山隧道道F11断层注浆后后开挖照片片273.超前预支护护常用的超前前预支护方方式有超前前大管棚、、超前小导导管和超前前锚杆三种种。●超前大管管棚：大管管棚一般采采用φ70mm～φ150mm的钢管，沿沿隧道开挖挖轮廓线外外120°～150°范围布置，，环向间距距30～50cm。纵向长度度10～100m根据工程需需要设置。。管棚内注注满水泥砂砂浆或水泥泥浆，以提提高管棚刚刚度，减少少开挖时土土体沉降、、坍塌。长长管棚在堆堆积体、砂砂土质地层层、断层破破碎带及下下穿公路、、铁路、地地表建筑物物等条件下下广泛采用用。28洞内大管棚棚施工照片片29●超前小导导管：小导导管一般采采用φ32mm～φ60mm的钢管，沿沿隧道开挖挖轮廓线外外90°～120°范围布置，，环向间距距20～40cm。纵向长度度2.5～6m根据工程需需要设置。。小导管布布设后应注注浆，加固固周边地层层，减少开开挖时土体体沉降、坍坍塌。小导导管在破碎碎围岩、堆堆积体、砂砂土质地层层、断层破破碎带中普普遍采用。。30洞内超前小小导管施工工照片31●超前锚杆杆：超前锚锚杆一般采采用φ20mm～φ25mm的钢筋，沿沿隧道开挖挖轮廓线外外90°～120°范围布置，，环向间距距20～40cm。纵向长度度3～5m根据工程需需要设置。。超前锚杆杆起到棚架架作用，减减少开挖时时破碎岩体体局部坍塌塌。超前锚锚杆一般在在破碎围岩岩下采用。。不好成孔孔时，也可可采用自进进式锚杆超超前支护。。32超前支护的的核心问题题是，超前前支护长度度必须超过过开挖断面面形成的破破裂面，否否则，根本本就起不到到超前支护护作用，隧隧道开挖时时会发生掌掌子面滑坍坍。334.开挖工法目前常用的的开挖工法法有台阶法法、环形导导坑预留核核心土法、、CD法、CRD法、双侧壁壁导坑法六六种。开挖工法选选择时，应应本着由易易到繁的顺顺序，现场场实施中应应加强监测测，根据监监测数据及及时调整开开挖工法。。现场施工中中应严格按按设计开挖挖工法进行行。如需要要调整，应应履行变更更程序，现现场不得擅擅自更改施施工方法。。34●台阶法：：台阶法一一般适合于于Ⅳ级围岩，要要求台阶长长度不大于于1倍洞径，台台阶高度根根据机械设设备确定。。目前很多多单位采取取长台阶施施工（远大大于1倍洞径），，造成初初期支护不不能及时闭闭合，仰拱拱不能紧跟跟，二衬不不能及时施施作，出现现大量坍方方灾害。35●环形导坑坑预留核心心土法：该该方法利用用核心土稳稳定掌子面面，然后开开挖两侧边边墙和中部部核心土，，最后开挖挖仰拱。目目前该方法法应用较多多，但也有有不少隧道道出现了变变形、坍方方问题。主主要集中在在三个方面面需要进一一步研究解解决。36一是拱部开开挖高度过过低，造成成拱脚处为为小角度扁扁平结构，，受力不好好，易产生生变形。二二是各台阶阶拉的过长长，仰拱不不能及时施施作。因此此，要求采采取这种方方法时，全全断面封闭闭成环长度度不能超过过2倍洞径。三三是现场不不能及时根根据监测数数据加强初初期支护、、增设横向向支撑或临临时仰拱形形成闭合成成环，从而而导致变形形、坍方。。37环形导坑预预留核心土土法照片38●CD法（中隔壁壁法）：该该方法是将将隧道分为为左右两部部分进行开开挖，先在在一侧采用用台阶法分分层开挖及及支护，再再开挖隧道道另一侧。。该方法在在特殊条件件下采用，，施工安全全度高，但但进度较慢慢。一般在在浅埋地段段或穿越建建（构）筑筑物时采用用，减少沉沉降，防止止坍方。39●CRD法（交叉中中隔壁法））：该方法法是将大断断面隧道上上、下、左左、右分块块开挖，并并施作初期期支护和临临时支撑，，步步封闭闭成环。该该方法在特特殊条件下下采用。40CRD工法开挖照照片41●双侧壁导导坑法：该该方法是采采用先开挖挖隧道两侧侧导坑，进进行初期支支护和临时时支护，再再进行中部部开挖支护护的施工方方法，该方方法在特殊殊条件下采采用。42双侧壁导坑坑工法开挖挖照片435.初期支护隧道开挖后后短时间或或变形量小小时，初期期支护与地地层共同承承受形变压压力。时间间长时或变变形量大时时，由初期期支护完全全承受松散散压力。44●初期支护护要考虑隧隧道施工具具有时空效效应的特性性，要有合合理的强度度和刚度。。原则上宁宁强勿弱，，一次到位位。●在高地应应力条件下下，可考虑虑采用双层层支护，或或H型钢架，及及时施作长长锚杆。采采用喷射钢钢纤维混凝凝土以达到到早强、高高强目的。。456.监控量测监控量测是是指导软岩岩隧道安全全施工的一一种重要的的信息化手手段。特别别是目前隧隧道开挖断断面大，监监测更为重重要。●目前常采采用全站仪仪进行非接接触式量测测。46●Ⅳ级围岩每10～30米布设一个个监测断面面，Ⅴ级、Ⅵ级每5～10米布设一个个监测断面面。浅埋地地段应布置置地表沉降降监测点，，纵向间距距5～10米，横向间间距2～5米，布置范范围为2倍的“隧道道埋深+隧道宽度””。●根据隧道道变形速率率和累计变变形量制定定变形控制制基准值。。确定变形形量和变形形速率在什什么样条件件下可以正正常开挖，，什么样情情况下加强强支护，什什么样条件件下应停止止掌子面掘掘进，立即即加设横撑撑或临时仰仰拱。这些些在目前工工程施工中中普遍存在在差距。477.二次衬砌及时进行二二次衬砌对对安全施工工十分重要要，根据部部有关要求求：Ⅳ级围岩二衬衬距掌子面面距离不大大于90米，Ⅴ级、Ⅵ级不大于70米，这些经经验数据是是十分重要要的，现场场必须严格格执行。衬砌结构设设计时，对对于变形量量大的段落落、地下水水发育段落落，衬砌应应适当加强强，以防止止出现衬砌砌开裂。488.洞口处理避免浅埋隧隧道洞口发发生大滑坍坍应注意以以下几个问