軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術

1、軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 前前 言言 目前在建隧道目前在建隧道66006600公里，已規(guī)劃建設隧道公里，已規(guī)劃建設隧道76007600公里，公里， 隧道呈現(xiàn)隧道呈現(xiàn)“三多三多”特點特點（隧道數(shù)量多、長大隧道多、（隧道數(shù)量多、長大隧道多、 風險隧道多）風險隧道多）。其中軟弱圍巖隧道占有相當大的比例。其中軟弱圍巖隧道占有相當大的比例。 軟弱圍巖隧道施工，除地質(zhì)條件差，還會遇到斷軟弱圍巖隧道施工，除地質(zhì)條件差，還會遇到斷 面大、埋深淺、下穿公路或建筑物等情況，從而使施面大、埋深淺、下穿公路或建筑物等情況，從而使施 工更加復雜，難度更大。目前，由于技術措施不合理

2、、工更加復雜，難度更大。目前，由于技術措施不合理、 施工方法不當、施工工藝不到位、現(xiàn)場管理薄弱等環(huán)施工方法不當、施工工藝不到位、現(xiàn)場管理薄弱等環(huán) 節(jié)的諸多問題，造成了大量的隧道變形和坍方事故，節(jié)的諸多問題，造成了大量的隧道變形和坍方事故， 損失巨大，教訓深刻。損失巨大，教訓深刻。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 如何提高軟弱圍巖隧道施工水平，預防變形和坍如何提高軟弱圍巖隧道施工水平，預防變形和坍 方，確保施工安全，其核心是抓住軟弱圍巖隧道工程方，確保施工安全，其核心是抓住軟弱圍巖隧道工程 特點，落實好特點，落實好“三超前、四到位、一強化三超前、四到位、一強化”

3、施工技術施工技術 關鍵環(huán)節(jié)。關鍵環(huán)節(jié)。 三超前：超前預報、超前加固、三超前：超前預報、超前加固、 超前支護超前支護 四到位：工法選擇到位、支護措施到位、四到位：工法選擇到位、支護措施到位、 快速封閉到位、襯砌跟進到位快速封閉到位、襯砌跟進到位 一強化：強化量測一強化：強化量測 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 目目 錄錄 1 1 軟弱圍巖隧道變形、坍方事故案例軟弱圍巖隧道變形、坍方事故案例 2 2 軟弱圍巖隧道地質(zhì)特征和工程特點軟弱圍巖隧道地質(zhì)特征和工程特點 3 3 軟弱圍巖隧道施工技術軟弱圍巖隧道施工技術 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安

4、全施工技術 1 1 軟弱圍巖隧道變形、坍方事故案例軟弱圍巖隧道變形、坍方事故案例 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 1.11.1事故案例事故案例 lXXXX南山口隧道大坍方（南山口隧道大坍方（20072007年年7 7月月1515日發(fā)日發(fā) 生）。生）。坍方段埋深坍方段埋深8686米，地質(zhì)為強風化粉砂米，地質(zhì)為強風化粉砂 巖及卵石土，采取臺階法施工。掌子面初期巖及卵石土，采取臺階法施工。掌子面初期 支護首先出現(xiàn)掉塊、開裂，支護首先出現(xiàn)掉塊、開裂，3 3天后發(fā)生大坍方，天后發(fā)生大坍方， 坍方長度坍方長度146146米，洞內(nèi)初期支護全部破壞，造米，洞內(nèi)初期支護全部破壞

5、，造 成地表房屋開裂，經(jīng)濟損失較大。成地表房屋開裂，經(jīng)濟損失較大。坍方原因：坍方原因： 快速封閉不到位、襯砌跟進不到位、量測未快速封閉不到位、襯砌跟進不到位、量測未 到位。到位。（上臺階開挖（上臺階開挖8383米，仰拱距掌子面米，仰拱距掌子面126126 米，二襯距掌子面米，二襯距掌子面146146米）。米）。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 南山口隧道大坍方照片南山口隧道大坍方照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 上 臺 階 83m 仰 拱 距 掌 子 面 126m 襯 砌 距 掌 子 面 146m 43m 20m 大 坍

6、方 146m 南南 山山 口口 隧隧 道道 大大 坍坍 方方 示示 意意 圖圖 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 l貴廣鐵路東科嶺隧道涌砂坍方（貴廣鐵路東科嶺隧道涌砂坍方（20102010年年1 1月月 1919日發(fā)生）。日發(fā)生）。坍方段埋深坍方段埋深21m21m（屬淺埋），地（屬淺埋），地 質(zhì)為向斜構造全風化花崗巖，呈砂狀，開挖質(zhì)為向斜構造全風化花崗巖，呈砂狀，開挖 擾動后呈流塑狀，地表為水田和常年流水水擾動后呈流塑狀，地表為水田和常年流水水 溝。進口開挖到溝。進口開挖到398398米處，掌子面施作超前小米處，掌子面施作超前小 導管時，突然發(fā)生涌砂坍方，涌砂量

7、約導管時，突然發(fā)生涌砂坍方，涌砂量約800800立立 方，隨后地面出現(xiàn)坍陷，坍坑直徑約方，隨后地面出現(xiàn)坍陷，坍坑直徑約3535米。米。 涌砂坍方原因：未進行超前預報、未進行超涌砂坍方原因：未進行超前預報、未進行超 前加固、未進行超前支護前加固、未進行超前支護 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 東科嶺隧道涌砂坍方照片東科嶺隧道涌砂坍方照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 東科嶺隧道地面坍坑照片東科嶺隧道地面坍坑照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 l張集鐵路舊堡隧道初期支護開裂變形（張集鐵路舊堡隧

8、道初期支護開裂變形（20102010年年 2 2月月2626日發(fā)生）。日發(fā)生）。變形段隧道埋深約變形段隧道埋深約300300米，地米，地 質(zhì)為麻粒巖夾輝綠巖脈，處于質(zhì)為麻粒巖夾輝綠巖脈，處于F3F3斷層影響帶，斷層影響帶， 構造節(jié)理發(fā)育，巖體破碎。進口開挖到構造節(jié)理發(fā)育，巖體破碎。進口開挖到41364136米米 處，初期支護工處，初期支護工25b25b鋼架發(fā)生變形，變形速率鋼架發(fā)生變形，變形速率 151mm/d151mm/d，隨后掌子面后方，隨后掌子面后方3030米范圍內(nèi)初期支護米范圍內(nèi)初期支護 扭曲變形，噴射混凝土開裂、掉塊，滲水量增扭曲變形，噴射混凝土開裂、掉塊，滲水量增 大。大。該段變形

9、原因：由于對工程地質(zhì)特性認識該段變形原因：由于對工程地質(zhì)特性認識 不足，工法選擇不到位、支護措施不到位。不足，工法選擇不到位、支護措施不到位。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 舊堡隧道初期支護變形開裂照片舊堡隧道初期支護變形開裂照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 l集包鐵路新旗下營隧道坍方（集包鐵路新旗下營隧道坍方（20102010年年3 3月月 1919日發(fā)生）。日發(fā)生）。坍方段埋深約坍方段埋深約7070米，地質(zhì)為變米，地質(zhì)為變 質(zhì)大理巖，前期施工時經(jīng)常發(fā)生局部掉塊。質(zhì)大理巖，前期施工時經(jīng)常發(fā)生局部掉塊。 進口開挖到進口開

10、挖到370370米處。后方米處。后方5656米位置初期支米位置初期支 護（格柵鋼架）失穩(wěn)破壞坍方，造成多名作護（格柵鋼架）失穩(wěn)破壞坍方，造成多名作 業(yè)人員遇難。業(yè)人員遇難。坍方原因：支護措施不到位、坍方原因：支護措施不到位、 快速封閉不到位、量測不到位快速封閉不到位、量測不到位 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 新旗下營隧道坍方照片新旗下營隧道坍方照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 2006 2006年年 3 3月月2121日日:XX:XX二線王家溝隧道坍方，二線王家溝隧道坍方，8 8人受困。人受困。 5 5月月1616日日:

11、XX:XX線南場嶺隧道洞口坍方，線南場嶺隧道洞口坍方，6 6人受困。人受困。 5 5月月2121日日:XX:XX線雙牌二號隧道洞口坍方，線雙牌二號隧道洞口坍方，1 1死死3 3傷。傷。 8 8月月1212日日:XX:XX秦東隧道坍方，秦東隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 9 9月月1313日日:XX:XX二線系家山一號隧道坍方，二線系家山一號隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 20062006年發(fā)生事故年發(fā)生事故5 5起，造成起，造成5 5死死3 3傷傷1414人受困人受困 1.21.2事故統(tǒng)計與分析事故統(tǒng)計與分析 統(tǒng)計統(tǒng)計20062006年至今軟弱圍巖隧道發(fā)生事故年至今軟弱圍巖隧道發(fā)生事故 軟

12、弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 2007 2007年年 4 4月月3030日日: :太中銀吳堡隧道坍方，太中銀吳堡隧道坍方，4 4死死1 1傷。傷。 7 7月月1515日日:XX:XX南山口隧道大坍方南山口隧道大坍方146146米。米。 8 8月月6 6日日: :石太客專南莊隧道坍方，石太客專南莊隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 8 8月月6 6日日: :廣深港客專水田隧道洞口坍方，廣深港客專水田隧道洞口坍方，2 2人死亡。人死亡。 9 9月月2 2日日: :合寧線亭子山二號隧道坍方，合寧線亭子山二號隧道坍方，5 5人死亡。人死亡。 9 9月月3030日日: :

13、蘭青二線八盤峽二號隧道坍方，蘭青二線八盤峽二號隧道坍方，8 8人受困。人受困。 20072007年發(fā)生事故年發(fā)生事故7 7起，造成起，造成1313死死2 2傷傷8 8人受困人受困 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 2008 2008年年 1 1月月9 9日日: :蘭青二線楊家店隧道坍方，蘭青二線楊家店隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 1 1月月2020日日:XX:XX盤東隧道坍方，盤東隧道坍方，3 3人死亡。人死亡。 3 3月月2121日日: :田德線百安隧道坍方，田德線百安隧道坍方，2 2死死3 3傷。傷。 3 3月月2525日日: :包西線活沙兔隧道坍方，包

14、西線活沙兔隧道坍方，4 4人死亡。人死亡。 7 7月月1515日日:XX:XX線古欖隧道坍方，線古欖隧道坍方，1 1人死亡。人死亡。 8 8月月2929日日: :西格二線克土隧道坍方，西格二線克土隧道坍方，4 4死死7 7傷。傷。 20082008年發(fā)生事故年發(fā)生事故6 6起，造成起，造成1616死死1010傷傷 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 2009 2009年年 2 2月月1717日日: :包西線寨山村隧道坍方，包西線寨山村隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 3 3月月8 8日日: :石武客專木蘭隧道坍方，石武客專木蘭隧道坍方，2 2死死2 2傷。傷。 3

15、 3月月1616日日: :向莆線寶臺山隧道坍方，向莆線寶臺山隧道坍方，3 3死死1 1傷。傷。 7 7月月1919日日: :襄渝二線楊家溝隧道坍方，襄渝二線楊家溝隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 8 8月月1 1日日: :湘桂線梅子坳隧道洞口坍方，湘桂線梅子坳隧道洞口坍方，3 3人死亡。人死亡。 1010月月2929日日: :包西線新響沙灣隧道坍方，人員逃脫。包西線新響沙灣隧道坍方，人員逃脫。 1212月月1919日日: :包西線鄧家樓一號隧道坍方，包西線鄧家樓一號隧道坍方，6 6人受困。人受困。 20092009年發(fā)生事故年發(fā)生事故7 7起，造成起，造成1212死死3 3傷傷6 6人受困人受

16、困 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 2010 2010年年 1 1月月1414日日: :南廣線白云隧道突水突泥，南廣線白云隧道突水突泥，5 5人死亡。人死亡。 3 3月月1919日日: :集包線新旗下營隧道坍方，集包線新旗下營隧道坍方，1010人死亡。人死亡。 7 7月月1111日日: :南黎線那適南黎線那適2 2號隧道坍方，號隧道坍方，1010人死亡。人死亡。 截止目前，截止目前，20102010年發(fā)生事故年發(fā)生事故3 3起，已造成起，已造成2525人死人死 亡亡 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，軟弱圍巖

17、隧道對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，軟弱圍巖隧道 事故主要表現(xiàn)在三個方面：事故主要表現(xiàn)在三個方面： 一是洞口坍方，占一是洞口坍方，占20%20%。 二是掌子面變形坍方，占二是掌子面變形坍方，占33%33%。 三是掌子面后方坍方三是掌子面后方坍方“關門關門”，占，占 47%47%。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 據(jù)以上不完全統(tǒng)計，從據(jù)以上不完全統(tǒng)計，從20062006年到年到20102010年目年目 前為止，前為止，4 4年多時間內(nèi)，軟弱圍巖隧道發(fā)生事故年多時間內(nèi)，軟弱圍巖隧道發(fā)生事故 2828起，死亡起，死亡7171人，事故發(fā)生之頻繁，死亡人數(shù)人，事故發(fā)生之頻繁，死亡人

18、數(shù) 之多，令人心痛。究其原因，主要有兩個方面，之多，令人心痛。究其原因，主要有兩個方面， 一是客觀上地質(zhì)和環(huán)境的復雜性，二是主觀上一是客觀上地質(zhì)和環(huán)境的復雜性，二是主觀上 技術措施、施工方法及工藝、現(xiàn)場管理等原因。技術措施、施工方法及工藝、現(xiàn)場管理等原因。 因此，提高對軟弱破碎圍巖的認識，提高設計因此，提高對軟弱破碎圍巖的認識，提高設計 和施工水平，做到和施工水平，做到“三超前、四到位、一強三超前、四到位、一強 化化”，對杜絕工程事故的發(fā)生十分重要。，對杜絕工程事故的發(fā)生十分重要。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 2 2 軟弱圍巖隧道地質(zhì)特征和工程特點軟弱圍巖

19、隧道地質(zhì)特征和工程特點 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 2.12.1軟弱圍巖隧道地質(zhì)特征軟弱圍巖隧道地質(zhì)特征 l圍巖強度低，承載能力低。圍巖強度低，承載能力低。如黏性土、粉土、如黏性土、粉土、 砂類土、黃土、全風化巖體等。砂類土、黃土、全風化巖體等。 l節(jié)理發(fā)育、破碎、自穩(wěn)能力差。節(jié)理發(fā)育、破碎、自穩(wěn)能力差。如巖體破碎如巖體破碎 的泥巖、頁巖、砂巖、千枚巖、板巖等。的泥巖、頁巖、砂巖、千枚巖、板巖等。 l斷層帶散體結構、自穩(wěn)能力極差。斷層帶散體結構、自穩(wěn)能力極差。受構造影受構造影 響，斷層帶結構面雜亂無序，呈角礫、縻棱響，斷層帶結構面雜亂無序，呈角礫、縻棱 狀

20、或碎裂結構，充填泥質(zhì)或泥夾巖屑。狀或碎裂結構，充填泥質(zhì)或泥夾巖屑。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 2.22.2軟弱圍巖隧道工程特點軟弱圍巖隧道工程特點 軟弱圍巖強度低軟弱圍巖強度低、自穩(wěn)能力差，、自穩(wěn)能力差，隧道開隧道開 挖后地應力重挖后地應力重新新分布分布，使隧道周邊產(chǎn)生較大，使隧道周邊產(chǎn)生較大 的松動圈。一旦的松動圈。一旦工程措施工程措施（包括設計措施）（包括設計措施） 和施工方法和施工方法不當，不當，將極將極易易發(fā)生初期發(fā)生初期支護支護變形變形 侵限侵限和隧道坍和隧道坍方等工程方等工程事故。因此，事故。因此，軟弱圍軟弱圍 巖隧道施工巖隧道施工的的核心是

21、核心是“控控制制變變形形、防、防止止坍坍 方方”。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 3 3 軟弱圍巖隧道施工技術軟弱圍巖隧道施工技術 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 軟弱圍巖隧道施工，應在以下七個方軟弱圍巖隧道施工，應在以下七個方 面予以重視，實現(xiàn)標準化施工管理，從而面予以重視，實現(xiàn)標準化施工管理，從而 避免變形和坍方事故的發(fā)生。避免變形和坍方事故的發(fā)生。 超前預報超前預報 超前加固超前加固 超前支護超前支護 開挖工法開挖工法 初期支護初期支護 二次襯砌二次襯砌 監(jiān)控量測監(jiān)控量測 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預

22、防坍方安全施工技術 3.13.1超前預報超前預報 現(xiàn)場時常會遇到實際開挖揭示的地質(zhì)與設計提供現(xiàn)場時常會遇到實際開挖揭示的地質(zhì)與設計提供 的地質(zhì)存在較大差異，引起技術措施和施工方法的變的地質(zhì)存在較大差異，引起技術措施和施工方法的變 化。因此，除設計階段加強地質(zhì)勘察外，施工階段也化。因此，除設計階段加強地質(zhì)勘察外，施工階段也 必須進行超前地質(zhì)預報工作，這一點尤為重要。必須進行超前地質(zhì)預報工作，這一點尤為重要。 地質(zhì)素描、物探、超前鉆探方法是軟弱圍巖地質(zhì)素描、物探、超前鉆探方法是軟弱圍巖 超前預報的主要手段。超前預報的主要手段。 在破碎帶和斷層地段，加強超前長、短鉆孔，在破碎帶和斷層地段，加強超前長

23、、短鉆孔， 及時探明隧道前方地質(zhì)情況，特別是地下水及時探明隧道前方地質(zhì)情況，特別是地下水 的發(fā)育情況，嚴禁在未探明情況下盲目開挖。的發(fā)育情況，嚴禁在未探明情況下盲目開挖。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 參建各方都應該重視施工階參建各方都應該重視施工階 段超前地質(zhì)預報工作，建立責任段超前地質(zhì)預報工作，建立責任 制，明確責任和分工。高和極高制，明確責任和分工。高和極高 風險隧道，必須進行超前地質(zhì)預風險隧道，必須進行超前地質(zhì)預 報的專項設計。報的專項設計。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 3.23.2超前加固超前加固 在斷層破碎帶

24、和軟弱地層，特別是富含在斷層破碎帶和軟弱地層，特別是富含 水時，必須對圍巖進行超前加固，改良地層，水時，必須對圍巖進行超前加固，改良地層， 確保隧道安全施工。確保隧道安全施工。 必須配備專業(yè)隊伍、專業(yè)設備，進行專必須配備專業(yè)隊伍、專業(yè)設備，進行專 項設計，保證加固效果。項設計，保證加固效果。 目前，常用的圍巖加固方法是注漿法。目前，常用的圍巖加固方法是注漿法。 注漿法主要分全斷面注漿和局部注漿兩種。注漿法主要分全斷面注漿和局部注漿兩種。 在富水斷層地帶，常采取全斷面注漿。在富水斷層地帶，常采取全斷面注漿。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 全斷面注漿法鉆孔數(shù)量多

25、，施作周期長；全斷面注漿法鉆孔數(shù)量多，施作周期長； 局部注漿是針對隧道前方地層特點，對薄弱局部注漿是針對隧道前方地層特點，對薄弱 部位進行注漿，鉆孔數(shù)量少，施作周期短。部位進行注漿，鉆孔數(shù)量少，施作周期短。 無論是全斷面注漿，還是局部注漿，都無論是全斷面注漿，還是局部注漿，都 要求必須配備先進的鉆孔注漿設備，必須采要求必須配備先進的鉆孔注漿設備，必須采 取信息化注漿。取信息化注漿。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 別巖槽隧道別巖槽隧道F1F1斷層全斷面注漿照片斷層全斷面注漿照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 齊岳山隧道齊岳山

26、隧道F11F11斷層信息化注漿照片斷層信息化注漿照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 注漿加固范圍注漿加固范圍 l縱向加固長度應根據(jù)鉆機能力和地層特點縱向加固長度應根據(jù)鉆機能力和地層特點 確定，一般為確定，一般為202030m30m。特殊地層條件下，。特殊地層條件下， 應及時調(diào)整縱向注漿加固長度，否則既影應及時調(diào)整縱向注漿加固長度，否則既影 響進度，又影響質(zhì)量。響進度，又影響質(zhì)量。 l環(huán)向加固厚度一般為環(huán)向加固厚度一般為3 35m5m，局部可增加，局部可增加 到到5 58m8m。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 中國產(chǎn)中國產(chǎn)M

27、GJ-50MGJ-50鉆機鉆機 中國產(chǎn)中國產(chǎn)XY-2PCGXY-2PCG鉆機鉆機 該類鉆機最大扭矩該類鉆機最大扭矩200020003000N3000Nm m 鉆進速度鉆進速度3 35m/h 5m/h 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 中國產(chǎn)中國產(chǎn)MZ200MZ200鉆機鉆機 最大扭矩最大扭矩3400N3400Nm m 鉆進速度鉆進速度5 515m/h15m/h 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 日本產(chǎn)日本產(chǎn)RDP-150RDP-150鉆機鉆機 最大扭矩最大扭矩8000N8000Nm m 鉆進速度鉆進速度151520m/h20m/h

28、 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 日本礦巖日本礦巖RPD-180CRPD-180C多功能鉆機多功能鉆機 最大扭矩最大扭矩8000N8000Nm m，鉆進速度，鉆進速度151520m/h20m/h 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 意大利意大利C6C6鉆機鉆機 最大扭矩最大扭矩13550N13550Nm m 鉆進速度鉆進速度202030m/h30m/h 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 意大利產(chǎn)意大利產(chǎn)SM400SM400鉆機鉆機 最大扭矩最大扭矩13630N13630Nm m 鉆進速度鉆進速度20

29、2030m/h30m/h 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 德國德國KR805KR805鉆機鉆機 最大扭矩最大扭矩27000N27000Nm m 鉆進速度鉆進速度252530m/h30m/h 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 3.33.3超前支護超前支護 常用的超前支護方式有超前大管棚和超常用的超前支護方式有超前大管棚和超 前小導管兩種。前小導管兩種。 超前大管棚：超前大管棚一般是在對超前大管棚：超前大管棚一般是在對 沉降有嚴格要求時使用，適宜于淺埋洞口、沉降有嚴格要求時使用，適宜于淺埋洞口、 堆積體、砂土質(zhì)地層、斷層破碎帶地層，

30、以堆積體、砂土質(zhì)地層、斷層破碎帶地層，以 及下穿公路、鐵路、地面建筑物時采用。大及下穿公路、鐵路、地面建筑物時采用。大 管棚一般采用管棚一般采用70mm70mm159mm159mm的鋼管，縱的鋼管，縱 向長度向長度1010100m100m根據(jù)工程需要設置。根據(jù)工程需要設置。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 洞內(nèi)大管棚照片洞內(nèi)大管棚照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 設管棚工作間：設管棚工作間：一般施作管棚時都要設置管棚工作間，管一般施作管棚時都要設置管棚工作間，管 棚工作間按鉆機特點設計，比隧道斷面加寬棚工作間按鉆機特點設計

31、，比隧道斷面加寬505070cm70cm，工，工 作間長度作間長度7 710m10m，如果只進行一個循環(huán)管棚施作，管棚工，如果只進行一個循環(huán)管棚施作，管棚工 作間比較簡單。但如果循環(huán)多時，施作多個管棚工作間就作間比較簡單。但如果循環(huán)多時，施作多個管棚工作間就 存在著三個問題。存在著三個問題。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 齊岳山隧道齊岳山隧道F11F11斷層前期管棚工作間照片斷層前期管棚工作間照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 一是為施作工作間，隧道斷面加大后，開挖難度加大，一是為施作工作間，隧道斷面加大后，開挖難度加大，

32、 開挖安全風險增加。開挖安全風險增加。 二是若循環(huán)注漿后未能按設計開挖到位，工作間尺寸二是若循環(huán)注漿后未能按設計開挖到位，工作間尺寸 將滿足不了要求，將無法進行正常管棚作業(yè)。將滿足不了要求，將無法進行正常管棚作業(yè)。 三是由于管棚工作間采取擴挖斷面方法，既增加了開三是由于管棚工作間采取擴挖斷面方法，既增加了開 挖費用，又增加了回填混凝土的費用，浪費大。挖費用，又增加了回填混凝土的費用，浪費大。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 無工作間管棚施作技術：無工作間管棚施作技術：在標準斷面采用頂進器將管棚在標準斷面采用頂進器將管棚 頂?shù)介_挖斷面外。該技術頂?shù)介_挖斷面外。該

33、技術不需要擴大斷面，不切割大量不需要擴大斷面，不切割大量 的管棚，降低了施工風險，提高了工效，節(jié)約了投資，的管棚，降低了施工風險，提高了工效，節(jié)約了投資， 應大力推廣。應大力推廣。 超前管棚超前管棚超前管棚 止 漿 墻 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 齊岳山隧道齊岳山隧道F11F11斷層后期無管棚工作間照片斷層后期無管棚工作間照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 超前小導管：超前小導管是在對施工安超前小導管：超前小導管是在對施工安 全要求較高的條件下使用。在破碎圍巖、堆全要求較高的條件下使用。在破碎圍巖、堆 積體、砂土質(zhì)地層、

34、斷層破碎帶中普遍采用。積體、砂土質(zhì)地層、斷層破碎帶中普遍采用。 當?shù)貙涌ㄣ@嚴重時，可采用自進式錨桿。當?shù)貙涌ㄣ@嚴重時，可采用自進式錨桿。小小 導管一般采用導管一般采用32mm32mm60mm60mm的鋼管，縱向的鋼管，縱向 長度長度2.52.56m6m根據(jù)工程需要設置。根據(jù)工程需要設置。小導管布小導管布 設后根據(jù)地層穩(wěn)定情況，如需要可進行注漿，設后根據(jù)地層穩(wěn)定情況，如需要可進行注漿， 加固周邊地層。加固周邊地層。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 洞內(nèi)超前小導管施工照片洞內(nèi)超前小導管施工照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 水平

35、旋噴支護：軟塑土體、含水砂層等可采用水平旋水平旋噴支護：軟塑土體、含水砂層等可采用水平旋 噴進行超前加固與支護。噴進行超前加固與支護。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 l預切槽支護預切槽支護：用特制：用特制 的鏈式機械切刀沿斷面的鏈式機械切刀沿斷面 周邊連續(xù)切割出一條厚周邊連續(xù)切割出一條厚 約數(shù)十厘米，深數(shù)米的約數(shù)十厘米，深數(shù)米的 窄槽，同時應用與切刀窄槽，同時應用與切刀 一體化的混凝土灌注設一體化的混凝土灌注設 備注入混凝土，形成一備注入混凝土，形成一 個連續(xù)的，起預先支護個連續(xù)的，起預先支護 作用的混凝土拱殼。然作用的混凝土拱殼。然 后在后在“拱殼拱殼”支

36、護下進支護下進 行工作面的全斷面機械行工作面的全斷面機械 挖掘挖掘 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 預切槽法三維示意預切槽法三維示意 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 3.43.4開挖工法開挖工法 常用的開挖工法有臺階法、環(huán)形導坑（預留核常用的開挖工法有臺階法、環(huán)形導坑（預留核 心土）法、心土）法、CDCD法、法、CRDCRD法、雙側壁導坑法等。法、雙側壁導坑法等。 開挖工法應根據(jù)地質(zhì)情況和地層加固情況確定。開挖工法應根據(jù)地質(zhì)情況和地層加固情況確定。 實施中根據(jù)地質(zhì)情況和量測成果及時調(diào)整工法。實施中根據(jù)地質(zhì)情況和量測成果及時調(diào)整

37、工法。 開挖工法選擇時，原則上在確保安全條件下，開挖工法選擇時，原則上在確保安全條件下， 應從簡單到復雜，盡量減少開挖步驟。應從簡單到復雜，盡量減少開挖步驟。 現(xiàn)場施工應嚴格執(zhí)行設計工法，不得擅自更改?，F(xiàn)場施工應嚴格執(zhí)行設計工法，不得擅自更改。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 臺階法：臺階法：該工法該工法 一般適合于一般適合于級圍級圍 巖，要求臺階長度巖，要求臺階長度 不大于不大于1 1倍洞徑，倍洞徑， 仰拱距掌子面距離仰拱距掌子面距離 不大于不大于2 2倍洞徑。倍洞徑。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 環(huán)形導坑環(huán)形導坑( (

38、預留核心土預留核心土) )法：法：該方法利用核心土穩(wěn)定掌子該方法利用核心土穩(wěn)定掌子 面，然后開挖兩側邊墻、中部核心土，最后開挖仰拱。該面，然后開挖兩側邊墻、中部核心土，最后開挖仰拱。該 工法步驟多，工藝要求高。工法步驟多，工藝要求高。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 目前，軟弱圍巖大斷面隧道多采用環(huán)形導坑法目前，軟弱圍巖大斷面隧道多采用環(huán)形導坑法 （三臺階七步流水法），出現(xiàn)的問題也最多，對該（三臺階七步流水法），出現(xiàn)的問題也最多，對該 工法技術要求如下（雙線隧道）：工法技術要求如下（雙線隧道）： 上臺階每循環(huán)開挖進尺上臺階每循環(huán)開挖進尺、級圍巖不大于級圍巖不大

39、于1 1榀鋼架，榀鋼架， 級不大于級不大于2 2榀。榀。 邊墻開挖進尺不大于邊墻開挖進尺不大于2 2榀。榀。 仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿（管），每循環(huán)開仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿（管），每循環(huán)開 挖進尺不大于挖進尺不大于3m3m。 初期支護封閉成環(huán)位置距掌子面距離原則上不宜不大初期支護封閉成環(huán)位置距掌子面距離原則上不宜不大 于于2 2倍洞徑。倍洞徑。 根據(jù)地質(zhì)、量測情況，設置臨時仰拱或橫撐。根據(jù)地質(zhì)、量測情況，設置臨時仰拱或橫撐。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 環(huán)形導坑環(huán)形導坑( (預留核心土法預留核心土法) )照片照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工

40、技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 CDCD法（中隔壁法）：法（中隔壁法）：該工法適合于淺埋地段或穿越建該工法適合于淺埋地段或穿越建 （構）筑物時采用，以減少沉降，防止坍方。該工法是將（構）筑物時采用，以減少沉降，防止坍方。該工法是將 隧道分為左右兩部分進行開挖，先在一側采用臺階法分層隧道分為左右兩部分進行開挖，先在一側采用臺階法分層 開挖及支護，再開挖隧道另一側。每臺階縱向長度開挖及支護，再開挖隧道另一側。每臺階縱向長度3 35m5m。 初期支護仰拱緊跟下臺階，封閉成環(huán)。初期支護仰拱緊跟下臺階，封閉成環(huán)。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 CRDCRD法（交

41、叉中隔壁法）：法（交叉中隔壁法）：該工法在特殊條件下采用。該工法在特殊條件下采用。 該工法是將大斷面隧道上、下、左、右分塊開挖，并施作該工法是將大斷面隧道上、下、左、右分塊開挖，并施作 初期支護和臨時橫撐（臨時仰拱），每臺階縱向長度初期支護和臨時橫撐（臨時仰拱），每臺階縱向長度3 3 5m5m，步步封閉成環(huán)。，步步封閉成環(huán)。 35 m 35 m 35 m35 m35 m35 m 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 CRDCRD工法開挖照片工法開挖照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 雙側壁導坑法：雙側壁導坑法：該工法在特大斷面等特

42、殊條件下采用。該工法在特大斷面等特殊條件下采用。 該工法先開挖隧道兩側導坑，再進行中部開挖支護。工法該工法先開挖隧道兩側導坑，再進行中部開挖支護。工法 特點：控制沉降變形好，但連接點多，受力復雜，對工藝特點：控制沉降變形好，但連接點多，受力復雜，對工藝 要求高。要求高。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 雙側壁導坑工法開挖照片雙側壁導坑工法開挖照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 對于巖石強度低，環(huán)境要求高的隧道應采用單臂掘進機、對于巖石強度低，環(huán)境要求高的隧道應采用單臂掘進機、 銑挖機、機械破碎等開挖。銑挖機、機械破碎等開挖。

43、 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 3.53.5初期支護初期支護 l初期支護方式：錨網(wǎng)噴；錨網(wǎng)噴初期支護方式：錨網(wǎng)噴；錨網(wǎng)噴+ +鋼拱架，鋼拱架， 鋼架形式有格柵鋼架、工字鋼、鋼架形式有格柵鋼架、工字鋼、H H型鋼。特型鋼。特 殊地質(zhì)條件下使用噴鋼纖維混凝土。殊地質(zhì)條件下使用噴鋼纖維混凝土。 l初期支護受力特征：隧道開挖后短時間或變初期支護受力特征：隧道開挖后短時間或變 形量小時，初期支護與地層共同承受形變壓形量小時，初期支護與地層共同承受形變壓 力。支護不及時或支護后變形量過大，巖體力。支護不及時或支護后變形量過大，巖體 松動后荷載加大，由初期支護完全被動地承

44、松動后荷載加大，由初期支護完全被動地承 受松動壓力。因此，必須保證初期支護的強受松動壓力。因此，必須保證初期支護的強 度和剛度，及時支護，度和剛度，及時支護，控制變形控制變形。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 初期支護仰拱（臨時仰拱）及時閉合極其重要，閉合初期支護仰拱（臨時仰拱）及時閉合極其重要，閉合 成環(huán)后，提高了結構的承載能力，從而有效地控制變形、成環(huán)后，提高了結構的承載能力，從而有效地控制變形、 避免坍方。避免坍方。 初期支護 二次襯砌 仰拱填充 初期支護 2D 初期支護 二次襯砌 仰拱填充 上臺階 中臺階 下臺階 核心土 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技

45、術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 技術要求技術要求 雙線隧道雙線隧道、級圍巖采用臺階法開挖時，必須設級圍巖采用臺階法開挖時，必須設 置鎖腳錨桿（管）等控制拱（墻）腳位移的措施。置鎖腳錨桿（管）等控制拱（墻）腳位移的措施。 雙線隧道雙線隧道級圍巖應設置橫向臨時支撐或臨時仰拱，級圍巖應設置橫向臨時支撐或臨時仰拱， 臨時支撐采用型鋼，縱向每臨時支撐采用型鋼，縱向每2 2榀設榀設1 1處。處。 鋼拱架宜采用八字節(jié)格柵拱架。鋼拱架宜采用八字節(jié)格柵拱架。 鋼拱架應工廠化制造，出廠前必須進行檢驗、試拼鋼拱架應工廠化制造，出廠前必須進行檢驗、試拼 裝。裝。 噴混凝土原則上采用濕噴工藝，特殊地質(zhì)條件下可噴混凝

46、土原則上采用濕噴工藝，特殊地質(zhì)條件下可 另行設計。另行設計。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 3.63.6監(jiān)控量測監(jiān)控量測 監(jiān)控量測是軟弱圍巖隧道安全施工的監(jiān)控量測是軟弱圍巖隧道安全施工的 “眼睛眼睛”，是判斷結構穩(wěn)定性、指導軟弱圍，是判斷結構穩(wěn)定性、指導軟弱圍 巖隧道安全施工巖隧道安全施工“最重要最重要”的信息化手段。的信息化手段。 不進行監(jiān)控量測，將無法保證軟弱圍巖的安不進行監(jiān)控量測，將無法保證軟弱圍巖的安 全施工。很多隧道的變形與坍方是因為沒有全施工。很多隧道的變形與坍方是因為沒有 進行量測、或沒有使用量測成果才產(chǎn)生的，進行量測、或沒有使用量測成果才產(chǎn)生

47、的， 教訓深刻。教訓深刻。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 l 監(jiān)控量測主要包括監(jiān)控量測主要包括 拱頂下沉和水平收拱頂下沉和水平收 斂，淺埋段應進行斂，淺埋段應進行 地表沉降量測。目地表沉降量測。目 前采用有尺量測的前采用有尺量測的 較多。由于隧道斷較多。由于隧道斷 面大，采取有尺量面大，采取有尺量 測時，施工干擾大、測時，施工干擾大、 耗時長。應大力推耗時長。應大力推 廣采用全站儀利用廣采用全站儀利用 貼片反射進行量測。貼片反射進行量測。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 技術要求技術要求 建立等級管理、信息反饋和報告制度。建

48、立等級管理、信息反饋和報告制度。 隧道監(jiān)控量測必須設置專職人員，培訓后上隧道監(jiān)控量測必須設置專職人員，培訓后上 崗，實行專業(yè)化管理，城市隧道要引入第三崗，實行專業(yè)化管理，城市隧道要引入第三 方監(jiān)測。方監(jiān)測。 量測斷面布置間距量測斷面布置間距級圍巖級圍巖10m10m（規(guī)程（規(guī)程1010 30m30m）、）、級圍巖級圍巖5m5m（規(guī)程（規(guī)程5 510m10m）。）。 拱頂下沉或水平收斂速率達拱頂下沉或水平收斂速率達5mm/d5mm/d或位移累計或位移累計 達達100mm100mm時，要暫停施工，分析產(chǎn)生原因，提時，要暫停施工，分析產(chǎn)生原因，提 出處理措施。出處理措施。 采用有尺量測時，測點掛鉤要做

49、成閉合三角采用有尺量測時，測點掛鉤要做成閉合三角 形，保證不變形、點接觸。形，保證不變形、點接觸。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 拱頂下沉量測照片拱頂下沉量測照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 水平收斂量測照片水平收斂量測照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 全站儀量測照片全站儀量測照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 3.73.7二次襯砌二次襯砌 由于目前初支二襯共同承載的設計方由于目前初支二襯共同承載的設計方 法，適時進行二次襯砌對安全施工十分重法，適

50、時進行二次襯砌對安全施工十分重 要，根據(jù)部有關要求：要，根據(jù)部有關要求：級圍巖二襯距掌級圍巖二襯距掌 子面距離不大于子面距離不大于90m90m，級、級、級不大于級不大于 70m70m，這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)是十分重要的，現(xiàn)場必這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)是十分重要的，現(xiàn)場必 須嚴格執(zhí)行。須嚴格執(zhí)行。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 下面介紹一下隧道洞口施工、高地應力地層施下面介紹一下隧道洞口施工、高地應力地層施 工應注意的幾個問題，以及新意法施工技術。工應注意的幾個問題，以及新意法施工技術。 關于隧道洞口施工應注意的幾個問題關于隧道洞口施工應注意的幾個問題 “早進晚出早進晚出”，對洞口

51、不良地質(zhì)可采取加長，對洞口不良地質(zhì)可采取加長 明洞、管棚法進洞等措施。明洞、管棚法進洞等措施。 一次刷坡到位，不允許上半斷面刷坡后進洞，一次刷坡到位，不允許上半斷面刷坡后進洞， 這樣，進洞后再刷下半斷面時易引起洞口滑這樣，進洞后再刷下半斷面時易引起洞口滑 坍。坍。 盡早施作洞口工程。盡早施作洞口工程。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 洞口坍方照片洞口坍方照片 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 高地應力軟巖隧道施工的幾個問題高地應力軟巖隧道施工的幾個問題 超前預報。超前預報。目前尚未系統(tǒng)開展掌子面地應力測目前尚未系統(tǒng)開展掌子面地應

52、力測 試，這就給工程措施的制定造成困難。試，這就給工程措施的制定造成困難。 錨桿加固。錨桿加固。及時施作長錨桿加固圍巖，必要時及時施作長錨桿加固圍巖，必要時 采用預應力錨桿。采用預應力錨桿。 初期支護剛度。初期支護剛度。合理選取支護剛度參數(shù)，防止合理選取支護剛度參數(shù)，防止 變形侵限。必要時可施作雙層初期支護。變形侵限。必要時可施作雙層初期支護。 超前釋放應力。超前釋放應力。目前現(xiàn)場進行了超前鉆孔、超目前現(xiàn)場進行了超前鉆孔、超 前導洞釋放應力試驗，都沒有很好的效果，應前導洞釋放應力試驗，都沒有很好的效果，應 繼續(xù)開展工程實踐及研究。繼續(xù)開展工程實踐及研究。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 巖土控制變形巖土控制變形 分析法分析法: : 對掌對掌 子面超前加固子面超前加固 后可全斷面機后可全斷面機 械化施工，不械化施工，不 但可加快進度，但可加快進度， 而且施工安全而且施工安全 度高，應在工度高，應在工 程中應用和推程中應用和推 廣。廣。 軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術軟弱圍巖隧道預防坍方安全施工技術 結結 語語 近年來，軟弱圍巖隧道事故頻繁發(fā)生，不但