膨胀性和挤压性围岩隧道施工安全交底培训

膨胀性和挤压性围岩隧道施工安全交底培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01隧道施工安全概述02膨胀性和挤压性围岩特性03膨胀性和挤压性围岩施工危害04施工前准备工作CONTENTS目录05施工过程安全控制06主要危险源与安全注意事项07应急预案与事故处理01隧道施工安全概述隧道施工安全的重要性保障施工人员生命安全隧道施工环境复杂，存在坍塌、涌水、有害气体等多重风险，安全管理直接关系到施工人员的生命健康，是工程建设的首要前提。确保工程顺利推进安全事故可能导致工期延误、成本剧增，如某隧道因突泥事故延误工期3个月，加强安全管理是保障工程按计划实施的关键。维护社会稳定与企业信誉重大安全事故会引发社会关注，影响企业声誉，甚至造成不良社会影响。严格落实安全措施有助于树立企业负责任的形象，维护社会和谐稳定。符合法律法规要求《隧道施工安全九条规定》等法规明确要求必须强化现场管理、落实防护措施，遵守安全规定是企业合法施工的基本义务，可避免法律责任风险。隧道施工主要风险类型围岩变形与失稳风险膨胀性围岩吸水膨胀、失水收缩，易导致隧道顶部及两侧向内挤入、底部鼓起，引发围岩失稳、支撑变形破坏；挤压性围岩在高地应力作用下产生“剪胀”，易造成隧道挤压大变形。地下水危害风险水是膨胀性围岩隧道工程产生病害的主要根源，可导致围岩浸湿膨胀、底部隆起，还可能引发涌水、突泥等事故，如某沿海隧道因未充分探测承压水层发生突水，淹没设备200余台。施工扰动风险开挖方式不当（如全断面开挖、循环进尺过大）会加剧对围岩的扰动，导致掌子面坍塌；爆破作业装药量超限可能引发飞石伤人，警戒半径应不小于200m。支护失效风险支护不及时、支护参数与地质条件不匹配（如锚杆注浆不饱满、钢架安装“吊脚”）易导致支护失效，某隧道Ⅴ级围岩段因初期支护格栅钢架变形速率达5cm/d，造成钢架扭曲。有害气体与环境风险隧道内可能存在瓦斯、一氧化碳等有害气体，如煤系地层隧道瓦斯浓度超标易引发爆炸；施工粉尘浓度过高危害作业人员健康，需采取湿式作业、通风排尘等措施控制。

《隧道施工安全九条规定》要点

资质与人员管理必须证照齐全，严禁无资质施工、转包、违法分包；人员必须经教育培训上岗，特种作业人员持证上岗。

施工方案与工序控制按标准规范和设计要求编制专项施工方案并严格实施，严禁擅自改变施工方法；强化工序管理，确保支护到位，严禁支护滞后和安全步距超标。

地质预报与气体监测落实超前水文地质探测预报，监控量测数据超标立即停工撤人；对有毒有害气体进行监测监控，加强通风管理，严禁浓度超标施工作业。

现场管理与应急保障严格控制现场作业人数，掘进作业面实施机械化作业；按规定设置逃生通道，严禁安全设施不到位时作业；规范民用爆炸物品管理，制定应急预案并配备救援装备。02膨胀性和挤压性围岩特性膨胀性围岩的定义膨胀性围岩定义与矿物组成

膨胀性围岩是指土中黏土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性，是湿胀干缩往复变形的高塑性黏性土，属软岩的特殊类型。核心亲水性矿物组成

其主要黏土矿物成分为蒙脱石和伊利石等，这些矿物具有很强的亲水性，当含水量变化时，能使岩土发生显著的体积变化。显著特性表现

膨胀性围岩具有吸水膨胀、失水收缩的特性，湿度变化会引发显著体积形变并产生内应力，同时常具有超固结特性、多裂隙特性以及由此产生的胀缩效应。

膨胀性围岩基本特性矿物成分与亲水性主要由蒙脱石、伊利石等强亲水性黏土矿物组成，遇水后易发生显著的物理化学变化，导致体积膨胀和强度降低。

超固结与高初始应力具有原始地层的超固结特性，土中储存较高初始应力，隧道开挖后应力释放，易产生较大塑性流变和卸载膨胀现象。

多裂隙与结构脆弱性岩体中存在多组裂隙，结构完整性差，在干湿循环或应力作用下易发生裂隙扩展，导致围岩整体强度丧失，稳定性下降。

湿胀干缩与胀缩效应吸水时体积显著膨胀产生膨胀压力，失水时收缩开裂，反复干湿循环加剧岩体结构破坏，进一步增大围岩压力和施工风险。

挤压性围岩概念与特征挤压性围岩的定义在软弱、破碎等围岩地段开挖隧道，受高地应力的影响，造成隧道挤压产生大变形时，即可判定为挤压性围岩隧道。

核心力学特征强度低，在高地应力作用下易产生“剪胀”现象，导致围岩向洞内挤压变形，对支护结构产生持续压力。

与膨胀性围岩的区别主要区别在于变形主导因素：挤压性围岩以高地应力引发的“剪胀”为主；膨胀性围岩则以亲水性矿物吸水膨胀为主要特征。膨胀性围岩判别依据膨胀性和挤压性围岩判别标准主要依据黏土矿物成分，含蒙脱石、伊利石等亲水性矿物；结合自由膨胀率、一定压力下的膨胀率、收缩系数及膨胀力等参数判定，如自由膨胀率大于40%可判定为膨胀岩土。膨胀性围岩分级标准根据胀缩变形量划分等级，执行《膨胀土地区建筑技术规范》，结合干燥饱和吸水率、极限膨胀量等指标综合评价，2022年《铁路工程特殊岩土勘察规程》细化了场地评价要求。挤压性围岩判别特征强度低，在高地应力作用下易产生“剪胀”，表现为围岩塑性流变显著，应力比（P0/Ra，P0为地应力，Ra为围岩抗压强度）较高，开挖后易发生大变形。工程经验判别法当拟建场地或其邻近有膨胀岩土损坏的工程时，应判定为膨胀岩土，并分析其破坏机制；挤压性围岩则根据施工中围岩变形速率、支护受力情况等动态判别。03膨胀性和挤压性围岩施工危害01围岩裂缝与坑道下沉围岩裂缝的成因与表现隧道开挖后，由于开挖面上土体原始应力释放产生胀裂；另外，因为表层土体风干而脱水，产生收缩裂缝。02围岩裂缝的危害围岩裂缝会破坏围岩体结构，使其由块间联结变为裂隙结合，甚至成为散体结构，导致强度完全丧失，围岩压力增大。03坑道下沉的产生机理由于坑道下部膨胀性围岩的承载力较低，加之上部围岩压力过大，而产生坑道下沉变形。膨胀岩的超固结特性导致开挖时产生较大塑性变形，也会加剧坑道下沉。04坑道下沉的监测与控制要点施工中需加强量测工作，实时监测坑道下沉量及速率。采用短进尺、早支护、强支护的施工方法，如及时施作喷锚网联合支护、钢拱架加强支撑，以控制下沉变形。

围岩膨胀突出和坍塌01围岩膨胀突出的机理膨胀性围岩开挖后，由于应力释放和吸水膨胀，周边岩体向洞内产生膨胀变形，导致开挖断面缩小，形成突出。

02坍塌的主要诱因多因围岩暴露时间过长、支护不及时，或因水的浸湿使岩体强度降低，在自重和地应力作用下发生失稳坍塌。

03工程危害表现可导致隧道净空减小、施工受阻，严重时造成设备损坏和人员伤亡，如某隧道因膨胀突出导致初期支护变形达15cm，被迫停工处理。

04预防控制要点采取短进尺开挖（循环进尺≤1m）、及时喷射混凝土封闭围岩，必要时采用钢拱架加强支护，严格控制施工用水，防止围岩湿度变化。

隧道底部隆起（底鼓）底鼓产生的机理隧道底部开挖后，洞底围岩上部压力解除且无支护约束，因应力释放产生卸荷膨胀；加之坑道积水使洞底围岩浸水膨胀，共同导致底部隆起。

底鼓的危害表现底鼓会导致隧道断面缩小，影响施工通行与结构稳定，严重时可能引发支护结构变形、破坏，甚至造成隧道整体失稳。

底鼓的防治措施采取切断水源、加强洞壁与坑道防排水措施，将地下水通过衬砌背后引水管或盲沟引入洞内排水沟；局部渗流采用注浆堵水，防止积水浸湿围岩引发底鼓。衬砌变形和破坏

衬砌变形的表现形式在膨胀压力作用下，衬砌常出现拱脚内移、不均匀下沉，以及衬砌结构开裂、扭曲等变形现象。

衬砌破坏的危害衬砌变形和破坏会降低隧道结构的承载能力，影响隧道的稳定性和安全性，严重时可能导致隧道功能失效。

衬砌破坏的原因分析主要原因包括围岩膨胀压力过大、支护施作时机不当、支护结构强度不足以及地下水对围岩的浸湿加剧膨胀等。

预防衬砌变形破坏的措施应合理选择二次衬砌施作时间，采用先柔后刚、先让后顶的支护方法，并确保衬砌结构的强度和刚度满足设计要求，同时加强防排水措施。04施工前准备工作人员培训与资质审查全员安全培训考核所有进入隧道作业人员必须经过专业的安全知识培训和技能考核，熟悉本工种安全操作规程及隧道施工风险点，考核合格后方可上岗。特种作业人员持证上岗爆破工、电工、焊工等特种作业人员必须持有国家认可的相关资格证书，严禁无证操作或违章作业。岗前身体状况检查严禁患有高血压、心脏病、癫痫病、恐高症等不宜从事隧道作业的人员进入施工现场。作业人员应保证充足休息，严禁酒后、疲劳或带病上岗。针对性安全技术交底施工作业前，必须进行有针对性的安全技术交底，明确作业内容、危险因素、控制措施及应急处置方法，确保每位作业人员清楚了解并签字确认。

施工方案编制与审批方案编制依据与原则编制依据包括设计文件、地质勘察资料、《铁路工程特殊岩土勘察规程》（TB10038-2022）等标准规范，遵循"先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测"原则。

专项施工方案核心内容内容应涵盖工程概况、地质条件分析、开挖方法选择（如CRD法、双侧壁导坑法）、支护参数设计（如可缩钢架、锚喷支护）、防排水措施、监控量测方案及应急预案。

方案审批流程与要求施工方案需经施工单位技术负责人审核，监理单位总监理工程师审批。对涉及重大危险源的关键工序，还应组织专家进行论证审查，确保方案的科学性和安全性。

动态调整与交底制度施工中若遇地质条件变化，应及时调整方案并履行报批手续。方案实施前必须向所有作业人员进行安全技术交底，明确施工要点、风险控制措施及应急处置方法，并签字确认。地质勘察与超前预报

勘察内容与技术要求查明膨胀岩土的岩性、地质年代、成因、产状、分布、节理裂缝等外观特征；划分地貌单元和场地类型；调查地表水排泄、地下水类型及水位变化规律；搜集气象资料，查明大气影响深度；调查当地建筑经验。勘探点数量应比非膨胀岩土地区适当增加，采取试样的勘探孔不应少于全部勘探点的1/2。

长期超前地质预报采用TSP（隧道地震探测）系统等进行长距离预报，探测范围可达200m，预测开挖面前方的地质情况，如断层规模、分布、性质、构造分带，富水性等，并分段作出工程地质评价。

中短期超前地质预报中期预报可采用地震反射波法、地质雷达法、瞬变电磁法、长距离地质超前钻孔等；短期预报利用超前炮孔、掌子面超前地质钻孔（每循环进尺5m时实施3孔超前钻孔，孔深15m）预报，有效探明前方5m范围内的岩溶管道和裂隙水发育情况。

监测数据应用与响应监控量(探)测数据超标立即停工撤人，严禁冒险施工作业。根据量测结果及时调整支护参数和施工方案，确保施工安全。

设备检查与材料准备施工机械设备检查对掘进设备（如凿岩台车、挖掘机）、支护设备（喷射机、注浆泵）、通风设备等进行全面检查，确保性能良好、安全装置齐全有效。重点检查设备的传动系统、制动系统及电气系统，严禁设备“带病”作业。

测量与监测仪器校验对围岩位移监测仪（如多点位移计）、应力传感器、瓦斯检测仪等进行校验，确保数据采集准确。超前地质预报设备（如地质雷达、TSP系统）需进行调试，保证探测精度符合施工要求。

支护材料质量验收检查锚杆、钢拱架、钢筋网、喷射混凝土等支护材料的规格、强度及出厂合格证，严禁使用不合格材料。对防水板、止水带等防水材料进行外观及性能抽检，确保其耐穿刺性和密封性。

应急救援设备配置按规定配备应急照明、通风设备、逃生通道器材（如救生管道）、医疗急救箱及消防器材（灭火器、消防沙）。确保设备存放位置明确、取用便捷，并定期检查其完好性。05施工过程安全控制

开挖方法选择与控制01核心开挖原则遵循"短进尺、弱爆破、快支护、早封闭"原则，严格控制循环进尺，减少对围岩扰动，优先采用非爆破开挖方式。

02推荐开挖工法单线隧道宜采用正台阶预留核心土环形开挖法；双线及以上隧道推荐CD法、CRD法或双侧壁导坑法，确保开挖面稳定。

03循环进尺控制Ⅳ级及以上围岩循环进尺应≤1榀钢架间距（通常0.8-1.0m），软弱破碎段应缩短至0.5-0.6m，严禁超挖。

04开挖方式选择优先采用机械或人工开挖；必须爆破时，采用松动爆破或微振动爆破，控制单段装药量，避免围岩过度扰动。

支护技术与施工要点支护体系设计原则应遵循"先柔后刚、先让后顶、分层支护"原则，初期支护采用柔性体系（如可缩钢架、可压缩锚杆），后期根据监测结果施作刚性二次衬砌，形成联合支护体系。

初期支护关键措施及时喷射混凝土封闭围岩，厚度不小于25cm；采用喷锚网联合支护，锚杆长度应大于围岩塑性区厚度，钢拱架宜选用可缩式并快速封闭成环，锁脚锚杆每处不少于4根。

二次衬砌施作时机根据监控量测结果确定，当围岩变形速率小于0.15mm/d且累计变形达预计总量的80%-90%时施作。过早易导致衬砌破坏，过晚可能引发围岩失稳，需预留25-45cm变形量。

底部加强与仰拱施工仰拱应与拱墙支护同步施工，形成环状封闭结构，距掌子面距离不宜大于50m。采用加大曲率设计，必要时增设底梁或加深锚杆，防止底鼓变形，填充层强度达到设计70%后方可通行车辆。防排水系统施工要求地表防排水措施施工前应设置截水沟、排水沟等设施，封堵疏排地表水，杜绝地表水和降水渗入围岩。例如，某隧道进口段通过设置混凝土截水沟和地表封闭，有效防止了雨季雨水对边仰坡的冲刷。洞内排水系统构建洞内应设置完善的排水系统，包括排水沟、盲沟和集水井等。排水沟应保证足够坡度，避免积水；在拱脚及墙角处铺设应高于可能积水水位，水流过的暴露地段应设置管道、木槽或浆砌片石水沟。防水板铺设规范防水板铺设前需清理初期支护表面，确保平整无尖锐物。采用专用焊接设备将防水板焊接牢固，防止漏焊、虚焊。铺设过程中作业人员应佩戴安全带，非施工人员不得进入作业区。注浆堵水技术应用对有地下水渗流的隧道，可采用注浆堵水，如水泥-水玻璃双液浆，阻止地下水进入坑道或浸湿围岩。局部渗流时，通过衬砌背后的引水管或盲沟将水引入洞内排水沟排出，防止底部隆起。

监控量测与数据分析量测项目与频率要求必测项目包括洞内外观察、周边位移、拱顶下沉，Ⅳ级及以上围岩周边位移量测频率初期应不低于1次/天；选测项目有围岩内部位移、锚杆轴力等，可根据地质条件调整。

数据采集与处理标准采用自动化监测系统时，数据采集间隔应≤2小时，人工监测需使用经标定的仪器，读数精确至0.1mm。原始数据需现场核对，异常值应立即复测并记录环境因素（如温度、湿度）。

变形预警指标与处置流程当周边位移速率＞5mm/d或累计位移达预留变形量的80%时，立即启动预警；预警后应暂停掘进，加强支护（如增设临时仰拱），待变形稳定（速率＜0.1mm/d）并经设计单位评估后方可恢复施工。

量测数据反馈与动态调整每周形成量测报告，绘制位移-时间曲线，分析围岩变形趋势。若实测变形与设计预测偏差＞20%，应及时反馈设计单位，调整支护参数（如增加锚杆长度或钢架型号）。施工用电与机械设备安全临时用电线路安全要求电缆线路不应沿地面明设，当必须明设时应加设防护管；直接埋地敷设时应覆盖硬质保护层，穿越道路等易受损伤场所时应加设防护管。架空敷设时应沿墙或电杆做绝缘固定，高度不得低于2.0m。配电箱与接地保护规范总配电箱应靠近电源区域，分配电箱应设在用电设备相对集中处。施工现场低压供电线路的干线和分支线终端、沿线每1km处的保护零线及配电室或总配电箱的保护零线应作重复接地，接地电阻值不应大于10Ω。电源导线严禁直接绑扎在金属架上。机械设备操作安全管理操作人员必须持证上岗，熟悉设备操作规程。作业前应检查设备性能、安全装置及指示仪表是否齐全完好有效。挖掘机、装载机等机械作业时，应保持设备稳定，与周边设备和人员保持安全距离；严禁超载、超速、人货混装及在不安全状态下作业。机械设备维护与检查建立机械设备维护保养制度，定期对设备进行检查和维护，重点检查发动机、液压系统、工作装置、制动系统及安全防护装置。施工机械作业场所应有必要的照明，光照度不得小于50Ix。发现设备故障或安全隐患，应立即停机处理，严禁带病运行。06主要危险源与安全注意事项

主要危险源识别01围岩变形与失稳风险膨胀性围岩吸水膨胀、失水收缩易导致围岩裂缝、坑道下沉、底鼓及坍塌；挤压性围岩在高地应力作用下产生塑性流变，可能引发支护结构破坏。

02地下水危害施工用水、地下水浸泡围岩，加剧膨胀性围岩胀缩效应，导致掌子面失稳、涌水突泥；排水不畅易引发底部隆起及衬砌渗漏水。

03支护体系失效风险支护不及时、强度不足或二次衬砌施作时机不当，可能在膨胀压力作用下发生钢架扭曲、喷层开裂、锚杆锚固力不足等问题。

04施工操作不当风险超挖、循环进尺过大、爆破扰动过强、支护未凝固前拆除支架等违规操作，易诱发围岩坍塌；非爆破开挖方法选择不当也会增加扰动风险。

05环境与设备风险洞内通风不良导致有害气体积聚（如瓦斯、CO），粉尘浓度超标危害健康；机械设备安全装置缺失或操作不当可能引发机械伤害。施工用水管理与控制

施工用水源头管控严格控制施工用水，加强施工用水管理，防止岩面被水浸泡。在开挖面严禁洒水，保持围岩干燥。排水系统规范设置特别注意排水工作，避免水流漫过排水沟；在拱脚及墙角处铺设要高，避免积水，在水流过的土、石暴露地段应设置管道、木槽或浆砌片石水沟。供水管道检查维护时常检查供水管道是否有漏水情况，若有应及时上报并修理，防止因管道漏水导致围岩湿度变化。施工用水安全警示重点强调施工过程中严格控制施工用水，防止浸泡围岩岩面，将其作为重要安全注意事项进行交底。

支护作业安全要点支护时机与材料要求膨胀性和挤压性围岩隧道施工应遵循"早支护、快封闭"原则，开挖后立即喷射混凝土封闭围岩，厚度不小于5cm。支护材料需符合设计要求，锚杆采用φ22mm以上螺纹钢，钢拱架选用I18及以上型号，确保强度和刚度。

初期支护施工规范喷射混凝土作业时，喷嘴与岩面保持1.5-2.0m距离，严禁在喷嘴前站人；钢拱架安装需确保基础牢固，拱脚处增设锁脚锚杆，每处不少于4根，长度不小于3.5m；钢筋网与锚杆、钢拱架焊接牢固，网格间距不大于20cm×20cm。

二次衬砌施作要求二次衬砌应在围岩变形稳定后施作，仰拱距掌子面距离不大于50m，墙拱衬砌距仰拱不大于80m。采用微膨胀混凝土，强度等级不低于C30，施工时振捣密实，拱顶部位需特别注意捣固，防止空洞。

支护体系安全管理支护作业实行"宁加勿拆"原则，严禁在衬砌未完全凝固前拆除支架；锚杆安设后不得随意敲击，锚固材料终凝前禁止悬挂重物；定期检查支护结构，发现喷层裂缝、钢架变形等情况立即停工处理，必要时增设临时支护。个人防护装备佩戴要求人员操作安全规范

所有进入隧道作业人员必须按规定佩戴安全帽、反光背心、防护眼镜、防尘口罩及防滑工作鞋；特种作业人员还需配备相应专业防护用具，如电焊工需佩戴绝缘手套和护目镜。施工作业行为禁忌

严禁酒后、疲劳或带病上岗；严禁在隧道内吸烟、使用明火及违规存放易燃易爆物品；严禁在支护未稳定区域逗留，钢架下方禁止站人；非施工人员不得进入喷射混凝土作业区，喷嘴前严禁站人。机械设备