不良地質(zhì)隧道施工課件

第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

不良地質(zhì)施工概述

富水?dāng)鄬悠扑閲鷰r

膨脹性和擠壓性圍巖

黃土地質(zhì)

巖溶地質(zhì)

煤系地層

高地應(yīng)力硬巖(巖爆)地質(zhì)

隧道施工坍方處理措施

第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第一節(jié)概述一、不良和特殊地質(zhì)地段的概念(一)不良地質(zhì)地段不良地質(zhì)地段是指滑坡、崩塌、巖堆、偏壓地層、巖溶、高應(yīng)力、高強(qiáng)度地層、松散地層、軟土地段等不利于隧道工程的不良地質(zhì)環(huán)境。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工(二)特殊地質(zhì)地段特殊地質(zhì)地段是指膨脹地層、軟弱黃土地層、含水未固結(jié)圍巖、溶洞、斷層、巖爆、流沙等地段以及瓦斯溢出地層等。二、開挖和支護(hù)過程中可能造成的危害土石坍塌(大塌方或小塌方)隧道支撐變形襯砌結(jié)構(gòu)斷裂嚴(yán)重影響施工進(jìn)度第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工三、不良和特殊地質(zhì)地段隧道工程的一般規(guī)定施工前要認(rèn)真研究分析工程及水文地質(zhì)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，作出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定完整的施工技術(shù)方案，并結(jié)合專項(xiàng)應(yīng)急救援預(yù)案，做好人員組織、技術(shù)、物資、機(jī)械的儲(chǔ)備，預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。軟弱破碎圍巖宜積極采用巖土控制變形分析法施工技術(shù)。軟弱及不良地質(zhì)隧道仰拱距開挖工作面距離宜控制在40m以內(nèi)，洞口段、淺埋段、斷層破碎帶，二次襯砌應(yīng)及時(shí)施作。隧道施工中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時(shí)應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急救援預(yù)案。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工方案。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、不良地質(zhì)地段隧道施工注意事項(xiàng)1.選擇施工方法注意事項(xiàng)施工以“先治水、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤檢查、穩(wěn)步前進(jìn)”為指導(dǎo)原則。選擇施工方法(包括開挖及支護(hù))時(shí)，應(yīng)以安全及工程質(zhì)量為前提，綜合考慮隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、斷面形式、尺寸、埋置深度、施工機(jī)械裝備、工期要求、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的可行性等因素而定。同時(shí)應(yīng)考慮圍巖變化時(shí)施工方法的適應(yīng)性及其變更的可能性，以免造成工程失誤和增加投資。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工2.加強(qiáng)監(jiān)控和量測(cè)工作3.使用噴錨技術(shù)注意事項(xiàng)(1)爆破后如開挖工作面有坍塌可能時(shí)，應(yīng)在清除危石后及時(shí)噴射混凝土護(hù)面。(2)錨噴支護(hù)后仍不能提供足夠的支護(hù)能力時(shí)，應(yīng)及早裝設(shè)鋼拱架支撐加強(qiáng)支護(hù)。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工4.采用臨時(shí)支護(hù)時(shí)注意事項(xiàng)

(1)支撐要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受開挖后的圍巖壓力。(2)圍巖出現(xiàn)底部壓力，產(chǎn)生底膨現(xiàn)象或可能產(chǎn)生沉陷時(shí)應(yīng)加設(shè)底梁(3)當(dāng)圍巖極為松軟破碎時(shí)，應(yīng)采用先護(hù)后挖，暴露面應(yīng)用支撐封閉嚴(yán)密；(4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，可結(jié)合管棚或超前錨桿等支護(hù)，形成聯(lián)合支撐(5)支護(hù)作業(yè)應(yīng)迅速、及時(shí)，以充分發(fā)揮構(gòu)件支撐的作用。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工5.選用掘進(jìn)方法時(shí)注意事項(xiàng)特殊地質(zhì)地段隧道施工時(shí)，不宜采用全斷面開挖。應(yīng)視地質(zhì)、環(huán)境、安全、工程質(zhì)量等條件合理選用。6.掘進(jìn)時(shí)遇有圍巖壓力過大注意事項(xiàng)拱部擴(kuò)挖前發(fā)現(xiàn)頂部下沉，應(yīng)先挑頂后擴(kuò)挖。當(dāng)擴(kuò)挖后發(fā)現(xiàn)頂部下沉，應(yīng)立好拱架和模板先灌筑滿足設(shè)計(jì)斷面部分的拱圈，待混凝土達(dá)到所需強(qiáng)度并加強(qiáng)拱架支撐后，再行挑頂灌筑其余部分。挑頂作業(yè)宜先護(hù)后挖，暴露面應(yīng)用支撐封閉嚴(yán)密。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工7.遇有松散、自穩(wěn)差的圍巖掘進(jìn)時(shí)注意事項(xiàng)8.襯砌出現(xiàn)開裂或下沉?xí)r注意事項(xiàng)

采用壓注水泥砂漿或化學(xué)漿液加固圍巖的方法，以提高其自穩(wěn)性。當(dāng)拱腳、墻基松軟時(shí)，灌筑混凝土前應(yīng)采取措施加固基底。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第二節(jié)富水?dāng)鄬悠扑閲鷰r一、概述

斷層破碎帶是隧道施工中最常見的不良地質(zhì)地段，斷層帶內(nèi)巖體擠壓破碎，常呈塊石、碎石或角礫狀有的甚至呈斷層泥，巖體強(qiáng)度低，圍巖壓力增大，自穩(wěn)能力下降，容易坍塌，施工困難。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

富水軟巖是指在各類土質(zhì)、軟巖、極嚴(yán)重風(fēng)化的各種巖層、極軟弱破碎的斷層帶以及堆積、坡積層中，在富含地下水的情況下，巖體強(qiáng)度很低，自穩(wěn)能力極差的圍巖。二、開挖施工要求(一)充分應(yīng)用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)開挖施工要求1.預(yù)報(bào)方法地質(zhì)預(yù)報(bào)方法主要有：鉆孔超前探測(cè)；對(duì)超前導(dǎo)坑進(jìn)行地質(zhì)、水文觀測(cè)素描；地震波、聲波、地質(zhì)雷達(dá)等物理探測(cè)。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工2.預(yù)報(bào)的重點(diǎn)內(nèi)容預(yù)測(cè)開挖面前方的地質(zhì)情況，圍巖整體性、斷層、軟弱破碎帶在前方的位置和對(duì)施工的影響，地下水活動(dòng)情況等。3.預(yù)報(bào)方式①長(zhǎng)期預(yù)報(bào)總體預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)斷層規(guī)模、分布、性質(zhì)、構(gòu)造分帶，富水性等，并分段作出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工②中期預(yù)報(bào)巖石微觀構(gòu)造研究工程地質(zhì)類比地震反射波法地質(zhì)雷達(dá)法圖析法第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工③短期預(yù)報(bào)開挖面及其附近的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)掌子面超前鉆孔預(yù)報(bào)(二)注漿堵水并加固圍巖富水軟弱破碎圍巖隧道處理地下水原則一般是：以堵截為主，排引為輔。采用注漿堵水結(jié)合超前鉆孔限量排水特大涌水采用輔助導(dǎo)坑排水第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工堵截地下水的辦法主要有兩類：整個(gè)富水段進(jìn)行注漿止水，并加固松散巖體。對(duì)富水地段沿隧道開挖輪廓線以外進(jìn)行環(huán)形注漿，形成止水帷幕，防止或減小地下水進(jìn)入開挖工作面。排水輔助措施有導(dǎo)坑、鉆孔等，目的是排水降壓。當(dāng)?shù)叵滤c地表水連通時(shí)，埋深小于20m采用地表注漿，埋深大于20m時(shí)采用洞內(nèi)注漿。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工(三)開挖及支護(hù)開挖施工要求根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)分析結(jié)果，采取防塌預(yù)防措施，保證開挖工作面的穩(wěn)定。洞內(nèi)涌水對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境影響較大時(shí)，宜采用注漿堵水措施。當(dāng)隧道埋深在20m以內(nèi)時(shí)，可采用地表注漿；當(dāng)隧道埋深超過20m時(shí)，則應(yīng)采用開挖工作面預(yù)注漿。單線隧道采用正臺(tái)階預(yù)留核心土環(huán)形開挖法，雙線和多線隧道采用CD法、CRD法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，循環(huán)進(jìn)尺0.5~1.5m開挖手段上，采取兩種方法，一是在特別軟弱的圍巖段，采用非鉆爆開挖，如利用十字鎬、風(fēng)鎬開挖或利用小型挖裝機(jī)開挖。另一種是采用控制爆破措施，如松動(dòng)爆破、微振動(dòng)爆破等。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)支護(hù)施工要求根據(jù)量測(cè)結(jié)果確定施作時(shí)機(jī)襯砌施工要求仰拱必須及早施作，形成封閉結(jié)構(gòu)在承壓水地段，若容許限量排水，襯砌背后的排水管道必須順暢地連接到隧道排水溝，防止地下水在襯砌背后聚集對(duì)其形成壓力；若不容許排水，應(yīng)修筑抗水壓襯砌。

應(yīng)用實(shí)例之一宜萬(wàn)鐵路別巖槽隧道F1高壓富水?dāng)鄬?、工程概況

宜萬(wàn)鐵路別巖槽隧道位于重慶市萬(wàn)州區(qū)境內(nèi)，隧道里程DK403+049~DK406+770，全長(zhǎng)3721m。隧道最大埋深530m，設(shè)置-13.3‰的單面坡。由于巖溶及巖溶水極其發(fā)育，因而，該隧道被列為宜萬(wàn)鐵路8座I級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道之一。

如圖1所示，別巖槽隧道穿越方斗山弧狀背斜構(gòu)造，發(fā)育F1(茨竹埡斷裂)、F2(水塘溝斷裂)和F3(蒿子壩斷裂)3條斷層，地質(zhì)條件極其復(fù)雜。

隧道DK404+101~+550段發(fā)育F1斷層，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)斷層帶水壓力為0.6~1.8MPa，超前探孔單孔涌水量為10~160m3/h。該斷層破碎帶寬40~100m，斷裂帶主要由可溶的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r鈣質(zhì)膠結(jié)而成，兩側(cè)分支斷層、節(jié)理等次級(jí)構(gòu)造發(fā)育，造成巖體破碎，圍巖級(jí)別為Ⅵ級(jí)。預(yù)測(cè)該段正常涌水量約2.5萬(wàn)m3/d，最大涌水量約15.5萬(wàn)m3/d。2超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

在勘察設(shè)計(jì)階段已基本確定了該斷層的性質(zhì)和規(guī)模。在接近F1斷層時(shí)，通過超前地質(zhì)鉆孔進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

每循環(huán)布設(shè)超前鉆孔3個(gè)，分別位于拱頂及左、右兩側(cè)，鉆孔長(zhǎng)度32m。通過對(duì)鉆進(jìn)速度、卡鉆情況、排出碴樣巖性、單孔涌水量、水壓力等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析(F1斷層核心位置進(jìn)行取心鉆探)，確定前方地質(zhì)情況，從而制定出針對(duì)性處理方案。3、注漿堵水及開挖支護(hù)采取全斷面帷幕注漿進(jìn)行注漿堵水和加固圍巖。設(shè)計(jì)參數(shù)注漿孔布設(shè)注漿材料

根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)，采取工程類比法選擇注漿材料，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行注漿試驗(yàn)研究。針對(duì)該斷層，注漿材料采用普通水泥單液漿和普通水泥--水玻璃雙液漿，以普通水泥單液漿為主。在注漿過程中，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間注漿壓力不上升時(shí)，采用雙液漿控制漿液擴(kuò)散范圍。普通水泥單液漿配比為：水灰比0.6:1~0.8:1，必要時(shí)，摻加1％~2％的緩凝劑，將單液漿凝膠時(shí)間控制在2h以內(nèi)。普通水泥一水玻璃雙液漿配比為：水泥漿水灰比0.6:1~0.8:1、水泥漿與水玻璃體積比1:0.3~1:1、水玻璃濃度35Be。漿液配合比控制原則為“先稀后濃、逐級(jí)變換”。機(jī)械設(shè)備配置

F1斷層及影響帶隧道內(nèi)縱向范圍大，因此，注漿工程量巨大，這在以往的工程施工中很少遇到。根據(jù)注漿工期要求和地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備配置，對(duì)于本工程注漿，按“適合地層、快速高效、配足配齊”的原則進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的配置。機(jī)械設(shè)備配置如表2。注漿參數(shù)

注漿順序控制

注漿采取前進(jìn)式分段注漿。注漿順序按兩序孔進(jìn)行，即先跳孔注單序孔(一序孔)，然后注剩下的二序孔，這樣，一序孔完成后實(shí)現(xiàn)了對(duì)二序孔的約束，從而提高了注漿效果。同時(shí)，二序孔注漿又是對(duì)一序孔的檢查。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)控制單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

(1)一序孔注漿采取定量一定壓相結(jié)合原則，注漿量可達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)算單孔單段注漿量的1.2~2倍；(2)二序孔主要采取定壓控制，注漿壓力應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，注漿速度應(yīng)小于5L/min。全段注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

(1)所有注漿孔均符合單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)漏注現(xiàn)象；(2)分析注漿成果資料，選取注漿薄弱環(huán)節(jié)鉆檢

查孔進(jìn)行巖心，漿液應(yīng)充填飽滿；(3)檢查孔無(wú)坍孔現(xiàn)象，檢查孔涌水量小于0.2L/m·min。注漿實(shí)施

進(jìn)口共進(jìn)行帷幕注漿循環(huán)l7個(gè)，其中5m注漿帷幕7個(gè)循環(huán)，8m注漿帷幕10個(gè)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了平均生產(chǎn)能力為1個(gè)循環(huán)/32d，完成“鉆探－注漿－開挖”進(jìn)度指標(biāo)為22m/月。為實(shí)現(xiàn)在影響帶的安全對(duì)接，出口進(jìn)行了一個(gè)循環(huán)的注漿帷幕。開挖支護(hù)超前預(yù)支護(hù)為確保施工安全，減少注漿盲區(qū)帶來施工風(fēng)險(xiǎn)，在

注漿結(jié)束后施作拱部周邊~b108大管棚并進(jìn)行注漿，

形成超前預(yù)支護(hù)體系，管棚環(huán)向問距30~40cm，縱向

長(zhǎng)28m。初期支護(hù)

采取臺(tái)階法開挖，采用I18鋼架支護(hù)，間距0.5~1m/榀，掛網(wǎng)噴射C20混凝土25cm。監(jiān)控量測(cè)

加強(qiáng)開挖過程中監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)反饋?zhàn)冃涡畔ⅲ現(xiàn)1高壓富水?dāng)鄬佣伍_挖支護(hù)后變形情況如圖5所示。變形值均未超過40mm，大部分地段控制在30mm以內(nèi)。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第三節(jié)

膨脹性和擠壓性圍巖一、膨脹性圍巖的基本特征與分級(jí)(一)膨脹巖基本特征(1)質(zhì)軟，強(qiáng)度低(2)自由膨脹率高(3)空隙率大(4)易風(fēng)化、崩解性強(qiáng)(5)膨脹壓力大第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工(二)膨脹巖的判別與分級(jí)判別依據(jù)：間接反應(yīng)巖石膨脹指標(biāo)直接定量反應(yīng)巖石膨脹力學(xué)指標(biāo)以及不同荷載下的膨脹率大小的指標(biāo)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工膨脹巖的判別標(biāo)準(zhǔn)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工膨脹巖的分級(jí)膨脹巖的物理力學(xué)指標(biāo)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工二、膨脹性圍巖對(duì)隧道施工的危害圍巖普通開裂坑道下沉圍巖膨脹突出和坍塌隧道底部隆起襯砌變形和破壞第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工三、高地應(yīng)力作用下的軟巖1.高地應(yīng)力軟巖的概念當(dāng)圍巖內(nèi)部的最大地應(yīng)力與圍巖強(qiáng)度的比值達(dá)到某一水平時(shí)，才能稱為高地應(yīng)力或極高應(yīng)力。圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比=第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工(1)圍巖大變形量的劃分鐵路隧道大變形的變形量劃分

(2)烏鞘嶺隧道高地應(yīng)力軟巖隧道大變形分級(jí)擠壓性隧道的大變形分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工2.高地應(yīng)力擠壓性圍巖的變形特點(diǎn)變形量大變形速度高變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、擠壓性圍巖的隧道設(shè)計(jì)理念1.柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)膨脹性和擠壓性圍巖的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法主要可歸納為兩類：一是減輕作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載而容許發(fā)生一定位移的方法(柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))，另一是為了控制松弛而盡可能早地控制位移的方法(剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))。(1)先行導(dǎo)坑法(2)多重支護(hù)方法第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工2.剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)大剛度支護(hù)和襯砌結(jié)構(gòu)(2)大范圍圍巖加固法(3)可縮式支護(hù)方法(4)分階段綜合控制法第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工3.烏鞘嶺隧道設(shè)計(jì)實(shí)例(1)活動(dòng)性斷層高地應(yīng)力區(qū)段二次襯砌

預(yù)留變形量

噴混凝土

預(yù)留變形量

噴混凝土

系統(tǒng)錨桿

補(bǔ)強(qiáng)系統(tǒng)錨桿

第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工(2)嶺脊高地應(yīng)力軟巖區(qū)段系統(tǒng)錨桿

二次襯砌

預(yù)留變形量

噴混凝土

第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工推薦支護(hù)參數(shù)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工五、膨脹性及擠壓性圍巖隧道施工1.加強(qiáng)調(diào)查、量測(cè)圍巖的壓力和流變特性2.合理選擇施工方法3.防止圍巖濕度變化4.合理進(jìn)行圍巖支護(hù)5.適時(shí)襯砌控制變形(1)噴錨支護(hù)，穩(wěn)定圍巖(2)襯砌結(jié)構(gòu)及早閉合六、工程實(shí)例陶恩隧道

1970~1975年修建于奧地利的陶恩隧道，為雙向行駛的公路隧道，全長(zhǎng)6400m，埋深600~1000m。新奧法的鼻祖Rabcewicz教授親自主持該隧道的設(shè)計(jì)并參加施工。該隧道施工中在千枚巖和綠泥石地段發(fā)生大變形，產(chǎn)生了50~120cm的位移，最大位移速率20cm/d，是世界上第一座知名的大變形隧道。由于陶恩隧道設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)擠壓性圍巖缺乏經(jīng)驗(yàn)，初期支護(hù)較弱(長(zhǎng)4m錨桿，厚25cm噴混凝土，TH36@75鋼架)。在洞壁發(fā)生大變形后，采用了6~9m長(zhǎng)錨桿，可縮鋼架及噴層預(yù)留縱縫等加強(qiáng)措施，對(duì)洞壁已侵入模注混凝土凈空部位進(jìn)行了危險(xiǎn)的擴(kuò)挖作業(yè)，工程非常艱難，但最后仍取得成功。阿爾貝格隧道阿爾貝格隧道也在奧地利，系公路隧道，全長(zhǎng)13980m。該隧道是緊接著陶恩隧道后開工(1974~1979年)，設(shè)計(jì)時(shí)已吸收了陶恩隧道的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，所以雖然也是擠壓性圍巖隧道，但支護(hù)變形較小，施工較為順利。隧道最大埋深740m，原始地應(yīng)力13MPa，圍巖為千枚巖、片麻巖、片巖綠泥石等，抗壓強(qiáng)度1.2~2.9MPa。為防止大變形，設(shè)計(jì)時(shí)采用了強(qiáng)大的初期支護(hù)系統(tǒng)：厚20~25cm噴混凝土；可縮式@75鋼架；6m長(zhǎng)的@125cm錨桿。雖然如此，在局部地質(zhì)較壞地段，仍產(chǎn)生了20~35cm的支護(hù)位移，變形速度達(dá)4~6cm/d，最大11.5cm/d。在增加了9~12m長(zhǎng)錨桿后，使變形初速度降為5cm/d。惠那山隧道日本惠那山公路隧道為雙洞隧道。I號(hào)隧道(8300m)于1975年8月建成。1978年開工修建第二座隧道(8635m)，于1985年建成。兩座隧道均通過長(zhǎng)400m斷層帶，圍巖軟弱，為風(fēng)化的變質(zhì)角頁(yè)巖，單軸抗壓強(qiáng)度1.7~4.0MPa，該處埋深400m。兩隧道在施工中均發(fā)生了支護(hù)大變形。

I號(hào)隧道主洞開挖先以0.8m間距安設(shè)重型鋼架H250，并輔以襯板，先后澆注兩層模筑混凝土。由于變形量大且速度快，鋼架被大量破壞，混凝土襯砌大規(guī)模開裂，拱頂下沉43~94cm。側(cè)壁內(nèi)移20~52cm，因此在澆注第二層混凝土?xí)r以補(bǔ)充了H-200@80cm鋼架。

雖然模筑混凝土襯砌總厚達(dá)1.2m，而且加入了大量的重型襯砌，襯砌仍發(fā)生了大規(guī)模的開裂，最后不得不用鋼纖維加筋混凝土來反復(fù)修補(bǔ)。吸收了I號(hào)隧道教訓(xùn)，II號(hào)隧道采用新奧法柔性初期支護(hù)。其特點(diǎn)是：采用長(zhǎng)錨桿(9~13.5m)；預(yù)留變形量(上50cm，下30cm)；鋼纖維混凝土(厚25cm)及可縮式鋼架；二次襯砌為45cm厚的素混凝土。最終發(fā)生的初期支護(hù)位移為20~25cm，最大為56cm，完成了大變形地段的施工。家竹箐隧道家竹箐隧道是我國(guó)南昆鐵路上的著名險(xiǎn)洞，以高瓦斯、高地應(yīng)力、大涌水而著稱。由于煤系地段軟弱，且地應(yīng)力較高(16.09MPa)，在390m長(zhǎng)的地段內(nèi)產(chǎn)生了大變形，洞壁位移60~80cm，拱頂下沉接近100cm。當(dāng)時(shí)因國(guó)內(nèi)對(duì)高地應(yīng)力擠壓性圍巖尚缺乏認(rèn)識(shí)，以為只是一般的軟弱圍巖，故只采取了一般標(biāo)準(zhǔn)的初期支護(hù)。(1)改善洞形，加大邊墻曲率(2)將預(yù)留量加大為45cm(拱)及25cm(墻)。(3)系統(tǒng)錨桿加長(zhǎng)為8~13m。(4)噴混凝土加厚(初20復(fù)15)(5)鋼架改為U29可縮式(6)雙層模筑(外55鋼纖維配筋混凝土，內(nèi)25鋼纖維混凝土。木柵隧道木柵隧道位于中國(guó)臺(tái)灣北部第二高速公路上，隧道穿越臺(tái)北市南郊的木柵山區(qū)，全長(zhǎng)1875m，為三車道公路隧道(斷面150m2)。該隧道在通過潭灣大斷層時(shí)，發(fā)生大變形，拱頂下沉150cm以上，邊墻內(nèi)擠70cm。潭灣斷層帶寬75m，與隧道斜交，大變形地段長(zhǎng)205m。由于初期支護(hù)僅采用常規(guī)的錨噴支護(hù)，故產(chǎn)生了嚴(yán)重的大變形。該隧道變形整治有一個(gè)特色，即應(yīng)用了預(yù)應(yīng)力錨索(長(zhǎng)15.2m，預(yù)拉力50t)，但隧底采用長(zhǎng)9m的一般錨桿。通過錨索孔及錨桿孔向地層注漿加固圍巖，強(qiáng)大的錨索及錨桿使隧道趨于穩(wěn)定?；⌒蛯?dǎo)坑完成后，采用挖馬口的方法，分別開挖左右兩側(cè)邊墻，邊墻開挖后，立即進(jìn)行噴錨支護(hù)并將格柵拱順接下來，形成整體；邊墻開挖完成后，最后開挖核心土。二次襯砌，采用先墻后拱法施工，每環(huán)混凝土的灌注長(zhǎng)度控制在2.0~4.0m。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第四節(jié)黃土地質(zhì)按塑性指數(shù)(Ip)的大小可分為：一、黃土分類及對(duì)隧道工程的影響(一)黃土分類老黃土新黃土黃土質(zhì)粘砂土(1＜Ip≤7）黃土質(zhì)砂粘土(7＜Ip≤17)黃土質(zhì)粘土(17＜Ip)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工(二)黃土地層對(duì)隧道工程的影響

(1)黃土節(jié)理影響在隧道開挖時(shí)，土體容易順著節(jié)理張松或剪斷。

(2)黃土沖溝地段對(duì)施工的影響當(dāng)隧道在較長(zhǎng)的范圍內(nèi)沿著沖溝或塬邊平行走向，而覆蓋較薄或偏壓很大的情況下，容易發(fā)生較大的坍塌或滑坡現(xiàn)象。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

(4)水對(duì)黃土隧道施工的影響

(3)黃土溶洞與陷穴影響隧道若建在其上方，則有基礎(chǔ)下沉的危害。隧道若修建在其下方，常有發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)。隧道若修建在其鄰側(cè)，則有可能承受偏壓，使圍巖與襯砌處于不利的受力狀態(tài)。黃土濕陷造成突然下沉現(xiàn)象。排水不良造成道路泥濘，給運(yùn)輸及仰拱施工帶來困難。

新老黃土具有不同方向的原生與構(gòu)造節(jié)理，特別是垂直節(jié)理發(fā)育，并具黃土多孔、疏松，隧道開挖時(shí)土體極易順節(jié)理方向張開或剪斷，隧道埋深較淺時(shí)地表附近拉力過大而開裂，常伴隨隧道開挖產(chǎn)生地表平行及環(huán)形裂縫。表2-1調(diào)查的12座黃土隧道縱向裂縫和環(huán)向裂縫情況

名稱埋深最大地表變形/mm最大洞內(nèi)變形/mm縱向裂縫橫向裂縫位置寬/mm位置寬度/mm潼洛川隧道進(jìn)口15m~23175155兩側(cè)1對(duì)0.2～15洞口0.2～30mm凰嶺隧道進(jìn)口13～5743130左側(cè)1條10～90未發(fā)現(xiàn)鳳凰嶺隧道出口14～96兩側(cè)2對(duì)0.5~40洞口0.2～2高橋隧道出口36~6180167左側(cè)1條5～50未發(fā)現(xiàn)黃龍村隧道出口11～18252兩側(cè)2對(duì)10~20淺埋段5～20賀家莊隧道出口25～27140224右側(cè)兩條10~30地表滲水段2~30張茅隧道出口9未發(fā)現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)山隧道進(jìn)口22未發(fā)現(xiàn)洞口20~30涵古關(guān)隧道進(jìn)口14～47250230兩側(cè)1對(duì)10~40洞口10~30呂家崖隧道進(jìn)口200兩側(cè)1對(duì)60~80洞口段10~20閿鄉(xiāng)隧道進(jìn)口30210兩側(cè)1對(duì)10～60洞口1~3鞏義隧道進(jìn)口22～4170洞口5~10未發(fā)現(xiàn)臺(tái)村隧道進(jìn)口16～25600604兩側(cè)1對(duì)90～200全隧10～90

對(duì)鄭西38座隧道，調(diào)查了12座黃土隧道，出現(xiàn)規(guī)律性的對(duì)稱縱向裂縫和縱向之間的環(huán)向裂縫。黃土隧道洞口淺埋區(qū)段地表多可見裂縫，多見于60m埋深以下。地表可見或?qū)挻罅芽p多發(fā)生于地表沉降值在80mm以上。在隧道偏壓區(qū)段，容易在偏壓外側(cè)出現(xiàn)滑坡形式的滑動(dòng)裂縫。隧道施工工作面前方已有可見裂縫形成，隨著隧道掘進(jìn)裂縫不斷發(fā)展?！{(diào)查結(jié)論第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工三、黃土隧道施工方法

黃土隧道施工應(yīng)根據(jù)斷面大小、圍巖級(jí)別采用臺(tái)階法、三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法等。黃土隧道的施工應(yīng)根據(jù)斷面大小采用機(jī)械或人工挖掘，應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械開挖。1、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法適用性評(píng)價(jià)：雙側(cè)壁法在淺埋砂質(zhì)新黃土中對(duì)地表下沉的控制效果顯著。但施工中需耗費(fèi)大量時(shí)間和材料用于架設(shè)和拆除臨時(shí)支撐，施工進(jìn)度慢（月進(jìn)尺25~30m），成本比較高。因此，在地表下沉有嚴(yán)格控制要求的淺埋砂質(zhì)黃土地層以及難以自穩(wěn)的飽和黃土地層，可采用雙側(cè)壁法。適用于Ⅴb和Ⅵ級(jí)黃土圍巖的淺埋大斷面隧道施工。12234556789101112施工工法關(guān)鍵：

針對(duì)淺埋砂質(zhì)新黃土以及飽和黃土，為確保掌子面的穩(wěn)定，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法上臺(tái)階開挖應(yīng)留核心土，并施做超前小導(dǎo)管或大管棚支護(hù)，必要時(shí)進(jìn)行掌子面注漿或地表注漿預(yù)加固前方土體。從減小開挖對(duì)掌子面的擾動(dòng)考慮，宜采用銑挖機(jī)開挖，或采用0.5m3以下的小型挖掘機(jī)開挖并嚴(yán)格控制其超挖行為。對(duì)于挖掘機(jī)開挖時(shí)雙側(cè)壁上撐不能及時(shí)架設(shè)的難題，可采取底撐緊跟方法解決。為便于機(jī)械施工，在仰拱封閉和襯砌跟進(jìn)情況下，宜及時(shí)拆除內(nèi)壁以增加施工空間。12234556782、CRD法適用性評(píng)價(jià)：

CRD法可有效控制淺埋砂質(zhì)黃土中的拱頂下沉，雖控制效果不如雙側(cè)壁，但臨時(shí)支撐比雙側(cè)壁省，施工進(jìn)度相對(duì)較快（月進(jìn)尺35m），成本相對(duì)較低。因此，對(duì)于地表下沉沒有嚴(yán)格控制要求的淺埋砂質(zhì)黃土地層，可采用CRD法。

CRD法適用于Ⅴa和Ⅴb級(jí)黃土圍巖的淺埋大斷面隧道施工。施工工法關(guān)鍵：

相對(duì)雙側(cè)壁法，CRD法一次開挖面積較大，在淺埋砂質(zhì)新黃土中如何確保掌子面的穩(wěn)定是值得重視的問題，尤其是導(dǎo)坑上臺(tái)階開挖環(huán)節(jié)。對(duì)此，CRD法開挖除采取短進(jìn)尺、加大核心土截面以減少環(huán)形一次開挖時(shí)間和盡早支護(hù)外，應(yīng)重視施做超前小導(dǎo)管，必要時(shí)采取超前注漿加固措施。采用挖掘機(jī)時(shí)，應(yīng)選擇0.5方及以下小型挖掘機(jī)并嚴(yán)格控制超挖。對(duì)于挖掘機(jī)開挖時(shí)CRD上撐不能及時(shí)架設(shè)的難題，同樣可采取底撐緊跟方法解決。在仰拱封閉和襯砌跟進(jìn)情況下，宜及時(shí)拆除中壁以增加施工空間。3、CD法適用性評(píng)價(jià)：與雙側(cè)壁和CRD相比，CD法控制凈空位移的能力較弱，尤其是在凈空高度比較大的大斷面黃土隧道，CD法相對(duì)帶橫撐的CRD法，其中壁的穩(wěn)定性相對(duì)較差。因此，對(duì)于鄭西客運(yùn)專線大斷面黃土隧道，淺埋條件下采用CD法應(yīng)慎重。建議用于黏質(zhì)黃土和老黃土的砂質(zhì)土中。

CD法適用于Ⅳb級(jí)黃土圍巖的大斷面隧道施工。1223455678施工工法關(guān)鍵：

為減小開挖對(duì)中壁穩(wěn)定性的影響，及時(shí)封閉超前導(dǎo)坑基底是技術(shù)關(guān)鍵。同時(shí)，在仰拱封閉和襯砌跟進(jìn)情況下，宜及時(shí)拆除中壁以增加施工空間。施工中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)中壁的監(jiān)測(cè)。

CD法一次開挖面積較大，在自穩(wěn)能力較差的砂質(zhì)黃土中，應(yīng)重視掌子面的穩(wěn)定。對(duì)此，CD法導(dǎo)坑開挖應(yīng)采取臺(tái)階左右分塊方式（見圖例）以減少一次開挖時(shí)間使支護(hù)盡早進(jìn)行，同時(shí)用超前小導(dǎo)管取代難以發(fā)揮作用的拱部錨桿。采用挖掘機(jī)開挖時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制超挖對(duì)掌子面的擾動(dòng)，不宜使用大斗容鏟斗。4、三臺(tái)階七步法適用性評(píng)價(jià)：試驗(yàn)表明，弧形導(dǎo)坑采用三臺(tái)階法，不僅適用于不同埋深條件下砂質(zhì)及黏質(zhì)老黃土，而且可用于淺埋非飽和砂質(zhì)新黃土。月進(jìn)尺：深埋老黃土可達(dá)70m以上，淺埋老黃土50m以上，淺埋砂質(zhì)新黃土40m以上。因此，在可以允許較大地表下沉的場(chǎng)合，采用上述弧形導(dǎo)坑法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)于雙側(cè)壁、CRD法而言是顯而易見的。上述弧形導(dǎo)坑法可適用于Ⅳa~Ⅴb級(jí)黃土圍巖的深、淺埋大斷面隧道施工。施工工法關(guān)鍵：

推薦采用三臺(tái)階七步開挖弧形導(dǎo)坑法。對(duì)于非飽和砂質(zhì)黃土開挖后失水易失穩(wěn)問題，弧形導(dǎo)坑法除在開挖后應(yīng)圍繞快速支護(hù)，抓住短進(jìn)尺、快封閉環(huán)節(jié)，關(guān)鍵強(qiáng)調(diào)要實(shí)施超前小導(dǎo)管、鎖腳錨管和大拱腳等支護(hù)手段。1234567黃土隧道開挖(1)雙線IV級(jí)圍巖、單線V級(jí)圍巖宜采用三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑法；雙線V級(jí)圍巖宜采用CRD法；雙線V級(jí)圍巖洞口淺埋或偏壓段宜采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。開挖除考慮圍巖級(jí)別外還應(yīng)結(jié)合土層含水量、施工中變形監(jiān)測(cè)結(jié)果綜合考慮。(2)墻腳、拱腳等處應(yīng)預(yù)留60~70cm人工開挖，嚴(yán)禁超挖。(3)開挖循環(huán)進(jìn)尺根據(jù)不同圍巖級(jí)別宜采用0.5~1.5m。(4)濕陷性黃土隧道基底可采用樹根樁、灰土擠密樁、注漿、換填等處理措施。(5)施工中如發(fā)現(xiàn)突水、變形異常等不安全因素時(shí)，應(yīng)暫停開挖，加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)，調(diào)整施工方案。(6)合理選擇工序步距。小型機(jī)械作業(yè)宜選擇上臺(tái)階長(zhǎng)5m，下臺(tái)階15m。開挖工作面距仰拱填充的距離為20~30m。(7)嚴(yán)格控制施工用水，采用濕噴工藝，拌和用水在拌和站控制，噴完后用高壓風(fēng)代替水吹洗濕噴機(jī)；噴射混凝土和仰拱、填充、二襯混凝土均采用噴霧器養(yǎng)護(hù)取代灑水養(yǎng)護(hù)；嚴(yán)格控制混凝土拌和用水，避免混凝土泌水浸泡黃土隧道基底。黃土隧道支護(hù)開挖后立即對(duì)隧道周邊及開挖面進(jìn)行噴射混凝土封閉，并及時(shí)施作錨桿、鋼筋網(wǎng)及型鋼鋼架。當(dāng)洞身黃土含水量較大時(shí)，應(yīng)采用煤礦螺旋鉆成孔；錨桿宜采用藥包式或早強(qiáng)砂漿式錨桿。鋼架基腳或分部開挖基腳等處設(shè)置注漿鎖腳錨桿(管)或設(shè)置墊板，以控制鋼架沉降。鋼架每側(cè)應(yīng)施作鎖腳錨桿(管)不少于2~4根，鎖腳錨桿直徑不小于22mm，長(zhǎng)度不小于3.5m，外插角35~40度，必要時(shí)采用鎖腳錨管。黃土隧道施工防排水(1)進(jìn)洞前按設(shè)計(jì)做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)，排水溝應(yīng)進(jìn)行鋪砌，防止地表水下滲。(2)雨季前應(yīng)做好隧道洞門。(3)對(duì)地表沖溝、陷穴、裂縫等應(yīng)采取回填夯實(shí)、填土反壓、改變地表水徑流等措施，將水排至隧道范圍以外，洞口淺埋段地表沖溝、陷穴、裂縫等除采用上述方法處理外，還應(yīng)用砂漿抹面，以免下滲水影響結(jié)構(gòu)安全。(4)地層含水量大時(shí)，上、下臺(tái)階開挖工作面附近宜開挖橫向水溝，將水引至隧道中部縱向排水溝排出洞外，以免浸泡拱腳。(5)必要時(shí)配合井點(diǎn)降水降低水位至隧底以下1.5m。施工完成的高橋隧道進(jìn)口斜切式洞門鄭西線高橋隧道出口雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法高橋隧道進(jìn)口水泥土擠密樁施工鄭西線潼洛川隧道出口CRD開挖法

鄭西線潼洛川隧道弧形導(dǎo)坑開挖法工程簡(jiǎn)介鄭西鐵路客運(yùn)專線某隧道位于潼關(guān)縣，設(shè)計(jì)為一座雙線大跨度黃土隧道，全長(zhǎng)7684m。其中384m為V級(jí)圍巖，7300m為Ⅳ級(jí)圍巖。該隧道為目前國(guó)內(nèi)最大斷面黃土隧道，開挖斷面積為163m2，洞室最大寬度15.18m、最大高度13.32m。隧道縱坡為3‰、5‰和6‰的上坡，洞門采用斜切式洞門。洞口Ⅴ級(jí)圍巖DK333+390~465在超前管棚預(yù)支護(hù)下進(jìn)洞，并在超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)下采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖。開挖至DK333+465進(jìn)入過渡段施工，DK333+465~+500段Ⅴ級(jí)圍巖拱部120°范圍內(nèi)超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)下采用CRD法施工。黃土隧道坍方處理實(shí)例工程地質(zhì)條件該隧道進(jìn)口段位于黃河二級(jí)階地上，第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土厚度10~18m，堅(jiān)硬~硬塑；沖積砂質(zhì)黃土厚度大于15m，硬塑，局部軟塑。砂質(zhì)黃土具Ⅲ~Ⅳ級(jí)（嚴(yán)重）自重濕陷性，濕陷性土層厚約22m。DK333+430~DK333+545受錯(cuò)落體影響，為不良地質(zhì)地段。塌方經(jīng)過2006年8月12日晚上23:00左右，CRD法右洞DK333+470~487處發(fā)生坍塌，右洞坍方堆積體腳部里程DK333+463，洞頂漏頂里程DK333+467~+489，洞頂坍坑橫向?qū)挾茸畲?6m、深5.4m。坍方后造成CRD法左洞DK333+465~+489.4（掌子面）段初期支護(hù)和中隔壁臨時(shí)支護(hù)體DK333+474處噴射混凝土面開裂，部分鋼支撐發(fā)生變形。原因分析經(jīng)過塌方段現(xiàn)場(chǎng)勘察和查閱設(shè)計(jì)資料，該隧道受黃土錯(cuò)落體影響，具有淺埋、偏壓等不良地質(zhì)特點(diǎn)。該段為砂質(zhì)黃土，具有Ⅲ~Ⅳ級(jí)（嚴(yán)重）自重濕陷性，加之濕陷性黃土土體松散，濕陷性土層厚約22m。土體結(jié)構(gòu)和成分復(fù)雜，自穩(wěn)能力差等特點(diǎn)是造成結(jié)構(gòu)物不穩(wěn)定的重要因素。線路左側(cè)地表有一沖溝，隧道穿過的黃土錯(cuò)落體位于隧道洞身上部，影響里程范圍為DK333+430~+545。(3)隧道進(jìn)口線路DK333+465中心正上方上有當(dāng)?shù)卮迕窀珊禃r(shí)用來灌溉所用的蓄水池（12m×6m×1.5m）,水池為土坑壁上直接用1cm水泥砂漿抹面，長(zhǎng)期滲漏，造成水池周邊及其下方土體長(zhǎng)期受水浸泡，部分濕陷性黃土在水的長(zhǎng)期作用下形成懸空體，橫豎向裂隙加大，極易造成圍巖失穩(wěn)。(4)本區(qū)段為多年墓地群，而且在老墓地基礎(chǔ)上曾經(jīng)再次填土，部分墓穴沒有暴露出來，上下墓穴重疊分布，部分墓穴連通，在雨水作用下，使?jié)裣菪渣S土產(chǎn)生濕陷，造成墓穴空洞加大，形成懸空體，在重力和洞內(nèi)開挖后應(yīng)力重新分布的共同作用，土體平衡發(fā)生突變，造成上部土體垮塌，形成巨大沖擊荷載，圍巖失穩(wěn)，隧道突然坍塌。綜上所述，某某隧道進(jìn)口工區(qū)為超大斷面結(jié)構(gòu)，CRD法右線DK333+470~487坍塌段局部出現(xiàn)地質(zhì)條件異常現(xiàn)象，淺埋、偏壓、錯(cuò)落體等不良地質(zhì)構(gòu)造，以及地表分布上下重疊墓穴，且受地表水池滲漏長(zhǎng)期浸泡及降雨的影響，部分墓穴連通，形成懸空體，在洞身開挖時(shí)，發(fā)生突發(fā)性坍塌，是本次事故發(fā)生的直接原因和主要原因。施工單位缺乏對(duì)這種突變性情況的預(yù)見性，是本次事故發(fā)生的間接原因。坍方處理方案(1)洞內(nèi)右洞坍塌體反壓及左洞支護(hù)加固用裝滿砂土的編織袋對(duì)CRD法右洞DK333+460~+470段塌方土體進(jìn)行封堵、反壓。然后對(duì)左洞DK333+465~489.4段內(nèi)套型鋼鋼架，墻角打設(shè)鎖腳錨管，確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定，且能與既有支護(hù)體系組成整體受力結(jié)構(gòu)，加固既有支護(hù)結(jié)構(gòu)限制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形。(2)地表加固處理在地表塌陷坑范圍及地表裂縫以外5m范圍，地表采用φ42mm鋼花管對(duì)土體進(jìn)行注漿加固。隨后將地表塌陷坑內(nèi)回填密實(shí)。(3)洞內(nèi)塌方體加固、超前支護(hù)保護(hù)下穿越坍方體、及時(shí)施做塌方段二次襯砌。在CRD法右洞內(nèi)對(duì)坍塌體采用超前管棚與小導(dǎo)管聯(lián)合注漿預(yù)加固，然后進(jìn)行坍方土體的清理及支護(hù)。在塌方地段處理的同時(shí)首先進(jìn)行DK333+380~+390段明洞二襯混凝土施工，同時(shí)安排DK333+390~+460段的仰拱及填充混凝土施工，然后按既定的雙側(cè)壁段臨時(shí)支撐拆除方案進(jìn)行臨時(shí)支撐拆除,每次拆除長(zhǎng)度為5m，隨后二襯緊跟,每組二襯施工長(zhǎng)度為5m。2006年11月15日，洞內(nèi)按照正常斷面及CRD法組織施工。

1.隧道通過黃土地質(zhì)地段施工時(shí)應(yīng)注意的問題。2.隧道通過巖溶地質(zhì)地段施工時(shí)應(yīng)注意的問題。內(nèi)容回顧第六節(jié)高地應(yīng)力(巖爆)硬巖地質(zhì)埋深較大的隧道工程，在高應(yīng)力、脆性巖體中，由于施工爆破擾動(dòng)原巖，巖體受到破壞，使掌子面附近的巖體突然釋放出潛能，產(chǎn)生脆性破壞，這時(shí)圍巖表面發(fā)生爆裂聲，隨之有大小不等的片狀巖塊彈射剝落出來，這種現(xiàn)象稱之巖爆。一、巖爆的概念第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工二、隧道內(nèi)巖爆的特點(diǎn)

(1)巖爆在未發(fā)生前并無(wú)明顯的預(yù)兆(雖然經(jīng)過仔細(xì)找頂并無(wú)空響聲)。

(2)巖爆時(shí)，巖塊自洞壁圍巖母體彈射出來，一般呈中厚邊薄的不規(guī)則片狀。

(3)巖爆發(fā)生的地點(diǎn)，多在新開挖工作面及其附近。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工三、巖爆產(chǎn)生的機(jī)理巖石的全應(yīng)力——應(yīng)變曲線

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S2

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S1f1f2第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工三、巖爆產(chǎn)生的機(jī)理應(yīng)力重新分布必然會(huì)使圍巖中產(chǎn)生應(yīng)力集中圍巖產(chǎn)生拉——剪破壞巖爆產(chǎn)生機(jī)理內(nèi)因——決定因素地層的巖性條件地應(yīng)力外因——誘導(dǎo)因素爆破震動(dòng)巖爆產(chǎn)生條件第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、巖爆預(yù)測(cè)巖爆預(yù)測(cè)的主要判據(jù)Russenes判據(jù)無(wú)巖爆弱巖爆中巖爆強(qiáng)巖爆第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、巖爆預(yù)測(cè)巖爆預(yù)測(cè)的主要判據(jù)能量判據(jù)無(wú)巖爆中、低烈度巖爆嚴(yán)重巖爆

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Φstf1f2Φsp(0.7~0.8)Rb0.05Rb第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、巖爆預(yù)測(cè)巖爆預(yù)測(cè)的主要判據(jù)巖性判據(jù)臨界深度判據(jù)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、巖爆預(yù)測(cè)巖爆的現(xiàn)場(chǎng)預(yù)測(cè)微震法(A-E法)

Acoustic—Emission方法，又稱為亞聲頻探測(cè)法或聲發(fā)射法。當(dāng)巖石臨近破壞之際，A—E(微震)噪音讀數(shù)迅速增加，如果地音探測(cè)器平均噪音讀數(shù)大于預(yù)定的目標(biāo)，就意味著有巖爆來臨。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、巖爆預(yù)測(cè)巖爆的現(xiàn)場(chǎng)預(yù)測(cè)電磁輻射監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)法

依據(jù)完整煤(巖)壓縮變形破壞過程中，彈性范圍內(nèi)不產(chǎn)生電磁輻射，峰值強(qiáng)度附近的電磁輻射最強(qiáng)烈，軟化后無(wú)電磁輻射的原理，采用特制的儀器，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)煤(巖)體變形破裂過程中發(fā)出的電磁輻射。脈沖信號(hào)，通過數(shù)據(jù)處理和分析研究，來預(yù)報(bào)煤(巖)爆。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、巖爆預(yù)測(cè)巖爆的現(xiàn)場(chǎng)預(yù)測(cè)鉆屑法

鉆屑法是通過向巖體鉆小直徑鉆孔，根據(jù)鉆孔過程中單位孔深排粉量的變化規(guī)律和打鉆過程中各種動(dòng)力現(xiàn)象，了解巖體應(yīng)力集中狀態(tài)，達(dá)到預(yù)報(bào)巖爆的目的。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工強(qiáng)度較低的巖體在巖爆危險(xiǎn)地段打鉆時(shí)，鉆孔排粉量劇增，最多可達(dá)正常值10倍以上，一般認(rèn)為排粉量為正常值的2倍以上時(shí)，即有發(fā)生巖爆的危險(xiǎn)。強(qiáng)度較高的巖體通過巖心柄化現(xiàn)象判斷。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工五、巖爆的防治措施強(qiáng)化圍巖，出發(fā)點(diǎn)是給圍巖一定的徑向約束，使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)較快地從平面轉(zhuǎn)向三維應(yīng)力狀態(tài)，以達(dá)到延緩或抑制巖爆發(fā)生的目的。弱化圍巖的主要措施是注水、超前預(yù)裂爆破、排孔法、切縫法等。弱化圍巖，目的是改變巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，降低巖石的脆性和儲(chǔ)存能量的能力?；蚴墙獬芰?，使能量向有利的方向轉(zhuǎn)化和釋放?；痉椒ǖ诎苏虏涣己吞厥獾刭|(zhì)地段隧道施工五、巖爆的防治措施防治措施微弱型巖爆跡象：距掌子面約1～3倍洞徑范圍內(nèi)，爆破后出現(xiàn)聲小且頻率低的爆裂聲，隨后片狀巖塊從拱部或側(cè)墻墜落下來，巖片厚度1cm～3cm不等，大小在10cm～40cm左右，持續(xù)時(shí)問一般在20min以內(nèi)。防治措施：可向工作面及隧道壁面噴水來促進(jìn)圍巖軟化，從而消除或緩解巖爆程度。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工中等型巖爆跡象：距掌子面約1~3倍洞徑范圍內(nèi)，爆破后10min~20min，將聽到巖體外露面巖體爆裂的聲音，聲音與前者相比偏大且頻率偏高。緊接著垂直于巖體節(jié)理面的方向?qū)l(fā)生彈射的巖片。伴隨著可聽到類似打槍“啪、啪、啪”的響聲，隨后在1min~2min以內(nèi)將發(fā)生巖塊爆裂墜落現(xiàn)象，這時(shí)爆下來的巖塊相對(duì)來說較厚較大，厚度一般達(dá)10cm以上，長(zhǎng)×寬達(dá)40×10cm2以上，一般為長(zhǎng)條片狀型，這種現(xiàn)象有時(shí)持續(xù)幾分鐘，有時(shí)持續(xù)1h~2h。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工中等型巖爆防治措施：可停止施工作業(yè)，退后100m待避，可設(shè)法遠(yuǎn)距離向巖爆區(qū)巖面噴射水，待巖爆緩解，基本無(wú)巖爆跡象后進(jìn)行找頂，撬除已松裂的巖片、巖塊，進(jìn)行噴混凝土。隨后在巖爆區(qū)鉆孔安裝錨桿、掛網(wǎng)噴混凝土。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工較強(qiáng)型巖爆跡象：一般發(fā)生在距工作面8m~50m的范圍內(nèi)。除有中等強(qiáng)度的巖爆跡象外，主要特征：從巖爆開始，約lh-2h后，巖爆變劇，聲音也較響，可聽到巖體內(nèi)部巖石因斷裂而發(fā)出的“嘣、嘣、嘣”類似悶炮聲響，爆裂下來的巖片也比較大，厚約10cm~15cm以上，長(zhǎng)×寬約為60cm×25cm以上，最大的巖塊將近1m，爆下來巖石量也較多。一般達(dá)到5~6m3以上，最大時(shí)達(dá)到10m3以上。個(gè)別片狀巖塊由于受擠壓破壞掉下后呈微拱形狀；有時(shí)巖塊在脫離母巖的瞬間發(fā)生爆裂，呈粉碎狀彈射下來；有時(shí)拌有“嘣嘣”的巨晌，表面上看起來巖體較完整，其實(shí)內(nèi)部已爆裂，敲擊巖面可聽到空響聲；在現(xiàn)場(chǎng)還可以看至4在兩節(jié)理面交接處巖石受擠壓破壞成粉碎現(xiàn)象。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工較強(qiáng)型巖爆防治措施：停止施工作業(yè)，退后200nl待避待巖爆自然緩解后，用機(jī)械手找頂，撬除松裂巖石．及時(shí)噴鋼纖維混凝土。在邊墻及拱部成放射狀傾斜向巖體內(nèi)部鉆孔．并向孔內(nèi)灌高壓水，使巖體有一定程度軟化，加快圍巖內(nèi)部的應(yīng)力釋放隨后安裝錨桿、掛鋼筋網(wǎng)，噴鋼纖維混凝土。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工強(qiáng)烈型巖爆跡象：除較強(qiáng)型巖爆所述現(xiàn)象之外，巖爆發(fā)生將更頻繁，巖爆下來的巖石量更多，施工開挖極不安全。防治措施：(1)必須配合鉆孔爆破卸載法，盡可能使圍巖內(nèi)部的應(yīng)力得以釋放。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工強(qiáng)烈型巖爆防治措施：(2)預(yù)鉆孔法，在工作面周圍(設(shè)計(jì)斷面以外)成放射狀傾斜向巖體內(nèi)部鉆孔，以2排為好，主動(dòng)給巖體提供變形空間，使其內(nèi)部的高應(yīng)力得到有效的釋放。必要時(shí)可配合向孔內(nèi)灌注高壓水，此時(shí)釋放應(yīng)力的效果更好。(3)采用分部開挖的方案：先開挖導(dǎo)坑，待周圍圍巖應(yīng)力釋放巖爆自然緩解后再出碴，而后擴(kuò)大開挖，循環(huán)漸進(jìn)。施工不受工期控制時(shí)可采用此方法。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工六、巖爆地段隧道施工的注意事項(xiàng)

(1)如設(shè)有平行導(dǎo)坑，則平導(dǎo)應(yīng)掘進(jìn)超前正洞一定距離，以了解地質(zhì)，分析可能發(fā)生巖爆的地段，為正洞施工達(dá)到相應(yīng)地段時(shí)加強(qiáng)防治，采取必要措施。

(2)爆破應(yīng)選用預(yù)先釋放部分能量的方法，如超前預(yù)裂爆破法、切縫法和排孔法等，先期將巖層的原始應(yīng)力釋放一些，以減少巖爆的發(fā)生。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工六、巖爆地段隧道施工的注意事項(xiàng)

(3)根據(jù)巖爆發(fā)生的頻率和規(guī)模情況，必要時(shí)應(yīng)考慮縮短爆破循環(huán)進(jìn)尺。

(4)巖爆引起坍方時(shí)，應(yīng)迅速將人員和機(jī)械撤到安全地段。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工七、巖爆工程實(shí)例——關(guān)村壩隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

成昆鐵路關(guān)村壩隧道位于中國(guó)四川省峨邊縣境內(nèi)，單線鐵路隧道。隧道全長(zhǎng)6107m，最大埋深1650m。是發(fā)生強(qiáng)烈?guī)r爆較早的鐵路隧道之一。

該隧道于1961年7月開工，1963年2月停工，完成工程12％。后于1964年11月復(fù)工，1966年5月竣工。1973年又在昆明端洞口外建明洞80米。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

隧道穿過的地層為震旦系石灰?guī)r，石質(zhì)堅(jiān)硬，層厚而完整，層理接近水平。Rb＝120~140MPa，σmax＝35.0MPa，σmin=26.2MPa，昆明端于1965年1~3月巖爆嚴(yán)重，當(dāng)時(shí)由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，曾多次發(fā)生人身事故，威脅施工安全，影響施工進(jìn)度。

隧道采用漏斗棚架先墻后拱法施工。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

巖爆情況一：巖石爆破時(shí)，有煙狀粉末散出，聲響較大，爆落的石塊較小，一般為幾厘米長(zhǎng)寬的碎屑薄片，常與開挖斷面成明顯角度彈射出來，幾乎與巖石的開裂同時(shí)發(fā)生。多發(fā)生在導(dǎo)坑頂部和擴(kuò)大牛角彎處。

巖爆情況二：巖石的爆裂聲響較小，爆裂的石塊需經(jīng)一段時(shí)間后才從母巖彈射或自由下落，塊度較大，常見于導(dǎo)坑的頂部，也有在兩側(cè)壁發(fā)生的。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

巖爆大多發(fā)生在鉆爆后2~3h內(nèi)的開挖面及附近頂板與牛角彎處，但也有距工作面較遠(yuǎn)的。已襯砌地段未發(fā)生因巖爆而開裂現(xiàn)象。

經(jīng)反復(fù)實(shí)踐，對(duì)巖爆的防護(hù)除加強(qiáng)安全技術(shù)教育外，改進(jìn)擴(kuò)大開挖的辦法，勤檢查、勤找頂及澆水，并采用金屬錨桿掛網(wǎng)的支護(hù)辦法，效果較好，保證了施工安全。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工八、工程實(shí)例——二灘電站的左導(dǎo)流洞二灘電站左導(dǎo)流洞全長(zhǎng)1087.5m，最大開挖高度35.2m，開挖寬度18.7m，開挖面積628m2，最大埋深170~200m，最小51.5m，主要巖體為堅(jiān)硬致密的玄武巖和灰色正長(zhǎng)巖，I、II級(jí)。Rb＝170~220MPa，σmax＝52.5MPa，σmin=31.6MPa，鉆爆法施工。先開挖50m2小導(dǎo)坑，再順次進(jìn)行拱部擴(kuò)挖，然后是I部臺(tái)階、II部臺(tái)階。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

該導(dǎo)流洞處于偏壓狀態(tài)，因而

巖爆具有一定特征：巖爆發(fā)生部位多集中在靠江側(cè)(AB

、BC)，起拱點(diǎn)附近最為強(qiáng)烈；在接近斷層涌水帶之前，較頻繁發(fā)生；距開挖掌子面距離一般在2~10m范圍內(nèi)；時(shí)間短者2~3d，長(zhǎng)者達(dá)兩個(gè)月；在工作面上有某種程度的節(jié)理和龜裂現(xiàn)象發(fā)生；爆破以后最強(qiáng)烈，隨時(shí)間推移而減小，斷續(xù)山鳴

聲持續(xù)2~3d。最大巖爆掉塊達(dá)5.0m3；脆裂與片裂兩種形式均存在。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

施工中針對(duì)巖爆采取的主要措施：超前鉆孔、灌注高壓水；短進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)；松動(dòng)爆破和震動(dòng)爆破；開挖面灑水；噴素混凝土和鋼纖維混凝土；掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、復(fù)噴；施設(shè)短錨桿或加密錨桿。構(gòu)造錨桿：普通砂漿錨桿，φ22，長(zhǎng)5、6.5m兩種，間距2m，布置于拱部。局部錨桿，普通砂漿錨桿，φ22，長(zhǎng)3、4m兩種，用于靠江側(cè)邊墻和拱部。一、瓦斯的性質(zhì)

(1)瓦斯為無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的氣體

(2)瓦斯比重為0.554僅占空氣一半

(3)瓦斯不能自燃，但極易燃燒

碳質(zhì)頁(yè)巖存貯瓦斯第七節(jié)煤系地層第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

瓦斯是坑道內(nèi)有害氣體的總稱，其成分以沼氣(甲烷CH4)為主，還有少量氫氣(H2)、硫化氫(H2S)等?？赡艹霈F(xiàn)的地層：煤層、油頁(yè)巖或含瀝青等巖層。二、瓦斯的燃燒和爆炸性第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工三、瓦斯放出的類型

(1)瓦斯的滲出

(2)瓦斯的噴出

(3)瓦斯的突出第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、瓦斯隧道的分類根據(jù)瓦斯涌出量分為低瓦斯隧道高瓦斯隧道瓦斯突出隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工非瓦斯工區(qū)低瓦斯工區(qū)<0.5m3/min高瓦斯工區(qū)≥0.5m3/min瓦斯突出工區(qū)按絕對(duì)瓦斯涌出量隧道工區(qū)可分為第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工瓦斯突出工區(qū)的判定瓦斯壓力P≥0.74MPa瓦斯放散初速度△P≥10煤的堅(jiān)固性系數(shù)f≤5煤的破壞類型為Ⅲ類及以上第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、防止瓦斯事故的措施

(1)隧道穿過瓦斯溢出地段，應(yīng)預(yù)先確定瓦斯探測(cè)方法，并制訂瓦斯稀釋措施、防爆措施和緊急救援措施等。

(2)隧道通過瓦斯地區(qū)的施工方法，宜采用全斷面開挖，因其工序簡(jiǎn)單、面積大、通風(fēng)好。

(3)施工前必須進(jìn)行培訓(xùn)，爆破、電工、瓦斯檢測(cè)等作業(yè)人員必須持證上崗。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

(4)鉆爆作業(yè)符合下列規(guī)定濕式鑿巖炮眼深度不小于0.6m，必須堵塞采用煤礦許用炸藥采用煤礦許用電雷管，最后一段延期時(shí)間小于130ms.嚴(yán)禁使用秒或半秒級(jí)電雷管嚴(yán)禁反向裝藥采用串聯(lián)連接方式使用防爆型起爆器第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

(5)瓦斯突出隧道采用以下防突措施必須單獨(dú)編制實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)必須進(jìn)行超前探測(cè)必須對(duì)突出性進(jìn)行預(yù)測(cè)瓦斯壓力法綜合指標(biāo)法鉆屑指標(biāo)法鉆孔瓦斯涌出初速度法“R”指標(biāo)法第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

(5)瓦斯突出隧道采用以下防突措施鉆孔排放效果檢驗(yàn)

(6)石門揭煤施工注意事項(xiàng)必須留巖墻煤層壓力大于1MPa時(shí)，先排放后爆破煤層壓力小于1MPa時(shí)，采用震動(dòng)放炮洞外起爆，洞內(nèi)停電、停止一切作業(yè)，人員撤出隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

(7)支護(hù)、襯砌施工注意事項(xiàng)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工表1瓦斯地段等級(jí)地段等級(jí)噸煤瓦斯含量(m3/t)瓦斯壓力(MPa)三＜0.5＜0.15二≥0.5≥0.15且＜0.74一-≥0.74注：當(dāng)按噸煤瓦斯含量及瓦斯壓力確定的地段等級(jí)不一致時(shí)，應(yīng)取較高者

(7)支護(hù)、襯砌施工注意事項(xiàng)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工表2瓦斯地段等級(jí)封閉措施瓦斯地段等級(jí)三二一圍巖注漿--采用噴射混凝土中摻氣密劑-選用采用設(shè)置瓦斯隔離層-采用采用模筑混凝土中摻氣密劑采用采用采用模筑混凝土中摻鋼纖維--采用施工縫氣密處理采用采用采用

(7)支護(hù)、襯砌施工注意事項(xiàng)使用超前周邊全封閉預(yù)注漿。及時(shí)施做初期支護(hù)和二次襯砌仰拱超前施工二次襯砌預(yù)留注漿孔全包防水層氣密性混凝土第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工加強(qiáng)監(jiān)測(cè)通風(fēng)方式

(8)通風(fēng)要求非瓦斯工區(qū)采用壓入式和混合式低瓦斯工區(qū)采用壓入式或巷道式高瓦斯工區(qū)或瓦斯突出工區(qū)采用巷道式各工作面獨(dú)立通風(fēng)通風(fēng)計(jì)算需考慮瓦斯絕對(duì)涌出量第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

(8)通風(fēng)要求洞內(nèi)空氣中允許的瓦斯?jié)舛燃疤幚泶胧┑诎苏虏涣己吞厥獾刭|(zhì)地段隧道施工序號(hào)地點(diǎn)限值超限處理措施1低瓦斯工區(qū)任意處0.5%超限處20m范圍內(nèi)立即停工，查明原因，加強(qiáng)通風(fēng)2局部瓦斯積累(體積大于0.5m3)2.0%超限處附近20m停工，斷電，撤人，進(jìn)行處理，加強(qiáng)通風(fēng)3開挖工作面風(fēng)流中1.0%停止電鉆鉆孔1.5%超限處停工，撤人，切斷電源，查明原因，加強(qiáng)通風(fēng)等4回風(fēng)巷或工作面回風(fēng)流中1.0%停工，撤人，處理5放炮地點(diǎn)附近20m風(fēng)流中1.0%嚴(yán)禁裝藥放炮6煤層放炮后工作面風(fēng)流中1.0%繼續(xù)通風(fēng)、不得進(jìn)入7局扇及電氣開關(guān)10m范圍內(nèi)0.5%停機(jī)、通風(fēng)、處理8電動(dòng)機(jī)及開關(guān)附近20m范圍內(nèi)1.5%停工、撤人、斷電、進(jìn)行處理9竣工后洞內(nèi)任意處0.5%查明漏點(diǎn)，進(jìn)行整治采用防爆設(shè)施設(shè)兩路電源，連續(xù)通風(fēng)采用抗靜電、阻燃的風(fēng)管第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八節(jié)隧道施工坍方處理措施導(dǎo)致坍方的原因有多種，概括起來可歸結(jié)為：一是自然因素，即地質(zhì)狀態(tài)、受力狀態(tài)、地下水變化等；二是人為因素，即不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，或不適當(dāng)?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法等。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

(1)不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件一、發(fā)生坍方的主要原因①隧道穿過斷層及其破碎帶，或在薄層巖體的小曲褶、錯(cuò)動(dòng)發(fā)育地段②隧道穿越地層覆蓋過薄地段③水是造成坍方的重要原因之一第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

(2)隧道設(shè)計(jì)考慮不周①隧道選定位置時(shí)，地質(zhì)調(diào)查不細(xì)，未能作詳細(xì)的分析，或未能查明可能坍方的因素，沒有繞開可以繞避的不良地質(zhì)地段。

②缺乏詳細(xì)的的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，引起施工指導(dǎo)或施工方案的失誤。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

(3)施工方法和措施不當(dāng)①施工方法與地質(zhì)條件不相適應(yīng)②噴錨支護(hù)不及時(shí)，噴射混凝土的質(zhì)量、厚度不符合要求。③新奧法施工的隧道，沒有按規(guī)定進(jìn)行量測(cè)，或信息反饋不及時(shí)，決策失誤、措施不力。④圍巖爆破用藥量過多，因震動(dòng)引起坍塌。⑤對(duì)危石檢查不重視、不及時(shí)，處理危石措施不當(dāng)，引起巖層坍塌。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工二、預(yù)防坍方的施工措施

(1)采取“先排水、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤量測(cè)”的施工方法。

(2)加強(qiáng)坍方的預(yù)測(cè)①觀察法②一般量測(cè)法③微地震學(xué)測(cè)量法和聲學(xué)測(cè)量法

(3)加強(qiáng)初期支護(hù)，控制坍方第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工三、隧道坍方的處理措施

(1)隧道發(fā)生坍方，應(yīng)及時(shí)迅速處理。

(2)處理坍方應(yīng)先加固未坍塌地段，防止繼續(xù)發(fā)展。①小坍方，縱向延伸不長(zhǎng)、坍穴不高②大坍方坍穴高、坍渣數(shù)量大，坍渣體完全堵住洞身時(shí)，宜采取先護(hù)后挖的方法。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工③坍方冒頂，在清渣前應(yīng)支護(hù)陷穴口④洞口坍方，一般易坍至地表，可采取暗洞明作的辦法。(3)處理坍方的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)防排水工作。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第五節(jié)巖溶地質(zhì)一、巖溶地質(zhì)的概念、分類及特征概念

巖溶(Karst)：可溶性巖石以被水溶解為主的化學(xué)溶蝕作用，并伴隨以機(jī)械作用而形成溝槽、裂隙、洞穴，以及由于洞頂塌落而使地表產(chǎn)生陷穴等一系列現(xiàn)象和作用的總稱。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工分類１、按形態(tài)及規(guī)模大小分類洞穴型巖溶、裂隙型巖溶、管道型巖溶、大型溶洞２、按充填性特征分類充填型巖溶、半充填型巖溶、無(wú)充填型巖溶３、按充填物性質(zhì)分類充填黏土、淤泥、粉細(xì)砂、塊石土、礫石、水第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工４、按巖溶涌水量特大涌水－＞10000m3/h－暗河或巖溶管道涌水大量涌水－1000~10000m3/h－巖溶管道涌水中等涌水－100~1000m3/h－脈狀巖溶管道涌水少量涌水－1~100m3/h－脈狀巖溶管道涌水微量涌水－＜1m3/h－巖溶裂隙涌水第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工５、按涌水動(dòng)態(tài)變化特征分類水文型巖溶、穩(wěn)定型巖溶、突發(fā)型巖溶６、按地質(zhì)構(gòu)造特征分類向斜軸部高壓涌水型巖溶、背斜賦水型巖溶等第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工穿山公園石林石峰第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工武隆芙蓉洞第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工芙蓉洞石簾第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工武隆天生三橋第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工二、巖溶突水對(duì)隧道施工的影響誘發(fā)工程災(zāi)害和人員傷亡大瑤山隧道、圓梁山隧道、武隆隧道、野三關(guān)隧道、南嶺隧道等引起地面塌陷和地表沉降造成水資源減少或枯竭導(dǎo)致水質(zhì)污染第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工宜萬(wàn)鐵路魯竹壩2號(hào)隧道開挖中遭遇溶洞情況

第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工地面塌陷破壞農(nóng)田第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工南嶺隧道巖溶地面塌陷泰安車站

巖溶地面塌陷隧道通過巖溶地區(qū)時(shí)，施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，采用綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，探明溶洞的分布范圍、類型、規(guī)模、發(fā)育程度、填充物、地下水的情況（有無(wú)長(zhǎng)期補(bǔ)給來源、雨季有無(wú)增長(zhǎng)等）及巖層的穩(wěn)定程度等，按照以疏導(dǎo)為主、堵排結(jié)合、因地制宜、綜合治理的原則，分別以“疏導(dǎo)、堵填、注漿加固、跨越、宣泄”等措施進(jìn)行處理。三、隧道遇到溶洞的處理措施隧道巖溶地段應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)施工前應(yīng)詳細(xì)山頂?shù)乇硭⒊鏊c(diǎn)情況，有條件時(shí)采取地表注漿等措施對(duì)地表進(jìn)行必要處理。(2)應(yīng)提早作好處理巖溶的方案，并準(zhǔn)備足夠數(shù)量的排水設(shè)備和物資。(3)對(duì)于巖溶發(fā)育地區(qū)的隧道，施工中應(yīng)建立以長(zhǎng)距離物探(地震波法)為宏觀控制、鉆探法為主，其他物探方式為輔，紅外線探測(cè)連續(xù)施測(cè)的綜合預(yù)報(bào)管理體系。(4)開挖方法宜采用臺(tái)階法，必要時(shí)采用CD法。在II、III級(jí)圍巖條件下，且溶洞僅穿過隧道底部一小部分?jǐn)嗝鏁r(shí)，可采用全斷面法。(5)爆破開挖時(shí)，按“密布眼、少裝藥”的原則進(jìn)行，遇有滲漏水時(shí)應(yīng)小心施爆。(6)當(dāng)隧道只有一側(cè)遇到溶洞時(shí)，應(yīng)先開挖該側(cè)，待支護(hù)完成后再開挖另一側(cè)。(3)對(duì)于巖溶發(fā)育地區(qū)的隧道，施工中應(yīng)建立以長(zhǎng)距離物探(地震波法)為宏觀控制、鉆探法為主，其他物探方式為輔，紅外線探測(cè)連續(xù)施測(cè)的綜合預(yù)報(bào)管理體系。(4)開挖方法宜采用臺(tái)階法，必要時(shí)采用CD法。在II、III級(jí)圍巖條件下，且溶洞僅穿過隧道底部一小部分?jǐn)嗝鏁r(shí)，可采用全斷面法。①引排水暗管、涵洞或小橋漿砌片石橋涵渲泄水流遇到暗河或溶洞有水流時(shí)，宜排不宜堵。可用暗管、涵洞、小橋等設(shè)施渲泄水流將水排出洞外第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工道隧開鑿泄水洞引水也可開鑿泄水洞將水排出洞外。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工也可開鑿泄水洞將水排出洞外。貴昆線梅花山隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工當(dāng)巖溶水流的位置在隧道頂部或高于隧道頂部時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)距離外，開鑿引水斜洞(或引水槽)將水位降低到隧底標(biāo)高以下，再行引排。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工當(dāng)巖溶水流的位置在隧道頂部或高于隧道頂部時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)距離外，開鑿引水斜洞(或引水槽)將水位降低到隧底標(biāo)高以下，再行引排。引水槽涵管或小橋混凝土厚0.5~1.0m漿砌石片引水槽(洞)引出或橫向引入消水洞第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工截水溝排水貴昆線巖腳寨隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工②堵填溶洞堵填方法之一漿砌片石混凝土填實(shí)對(duì)已停止發(fā)育、跨徑較小，無(wú)水的溶洞，可根據(jù)其與隧道相交的位置及其充填情況，采用混凝土、漿砌片石或干砌片石予以回填封閉。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工溶洞堵填方法之二干砌片石混凝土填實(shí)溶洞堵填方法之三漿砌片石第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工當(dāng)隧道拱頂部有空溶洞時(shí)，可視溶洞的巖石破碎程度在溶洞頂部采用錨桿或錨噴網(wǎng)加固，必要時(shí)可考慮注漿加固并加設(shè)隧道護(hù)拱及拱頂回填進(jìn)行處理。必要時(shí)加設(shè)錨桿干砌片石壓漿漿砌片石厚1.0m片石、碎石回填密實(shí)噴錨加固與漿砌護(hù)拱之一③拱頂防護(hù)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工必要時(shí)加錨桿干砌片石壓漿混凝土套拱噴錨加固與漿砌護(hù)拱之二第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工④跨越當(dāng)隧道一側(cè)遇到狹長(zhǎng)而較深的溶洞，可加深該側(cè)的邊墻基礎(chǔ)通過。漿砌片石混凝土墻基加深邊墻基礎(chǔ)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工隧道底部遇有較大溶洞并有流水時(shí)，可在隧道底部以下砌筑圬工支墻，支承隧道結(jié)構(gòu)，并在支墻內(nèi)套設(shè)涵管引排溶洞水。支墻內(nèi)套設(shè)涵管漿砌片石漿砌片石支墻第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工隧道邊墻部位遇到較大、較深的溶洞，不宜加深邊墻基礎(chǔ)時(shí)，可在邊墻部位或隧底以下筑拱跨過。筑拱跨過隧道中線隧底混凝土隧底溶洞填充溶洞第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工當(dāng)隧道中部及底部遇有深狹的溶洞時(shí)，可加強(qiáng)兩邊墻基礎(chǔ)，并根據(jù)情況設(shè)置橋臺(tái)架梁通過。架梁跨過第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工川黔線蝦子梁隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工黔桂線觀音閣隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工黔桂線觀音閣隧道左側(cè)邊墻處理第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工湘黔線馬旺2號(hào)隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工盤西線沙坡隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工⑤繞行施工在巖溶區(qū)施工，個(gè)別溶洞處理耗時(shí)且困難時(shí)，可采取迂回導(dǎo)坑繞過溶洞，繼續(xù)進(jìn)行隧道施工，并同時(shí)處理溶洞，以節(jié)省時(shí)間，加快施工進(jìn)度。繞行開挖時(shí)，應(yīng)防止洞壁失穩(wěn)。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工⑥洞穴充填物處理樁基當(dāng)溶洞內(nèi)堆積物不易清除且不流失時(shí)，可采用端承樁或摩擦樁加固地基南嶺隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工⑥洞穴充填物處理枝柳線祥秘隧道第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工⑥洞穴充填物處理注漿換填第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工三、溶洞地段隧道施工的注意事項(xiàng)

(1)施工前應(yīng)了解山頂?shù)乇硭?、出水地點(diǎn)的情況，并首先對(duì)地表進(jìn)行必要的處理。

(2)在下坡地段遇到溶洞時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備足夠數(shù)量的排水設(shè)備。

(3)建立綜合預(yù)報(bào)體系

(4)開挖方法宜采用臺(tái)階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。

(5)當(dāng)施工達(dá)到溶洞邊緣，各工序應(yīng)緊密銜接，支護(hù)和襯砌趕前。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工三、溶洞地段隧道施工的注意事項(xiàng)

(6)施工中注意檢查溶洞頂部，及時(shí)處理危石。

(7)在溶洞地段的爆破作業(yè)應(yīng)盡量做到多打眼、打淺眼，并控制爆破藥量且減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。

(9)在溶洞充填體中掘進(jìn)，如充填物松軟，可用超前支護(hù)施工。

(10)溶洞未做出處理方案前，不要將棄渣隨意傾填于溶洞中。

(8)當(dāng)隧道一側(cè)遇到溶洞時(shí)，應(yīng)先開挖該側(cè)，待支護(hù)開挖完成后再開挖另一側(cè)。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工四、工程實(shí)例——武隆隧道

(一)工程概況武隆隧道號(hào)稱“鐵路修建史上的地質(zhì)博物館”，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜。

溶洞規(guī)模巨大

此前國(guó)內(nèi)外最大溶腔長(zhǎng)度僅為89m，本隧道溶腔長(zhǎng)度210m。如此大規(guī)模的暗河溶洞群在隧道建設(shè)史上是前所未有的。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工210m溶腔2#3#第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工涌水量大

此前國(guó)內(nèi)外隧道最大涌水量?jī)H為129萬(wàn)m3/d，武隆隧道最大涌水量達(dá)718萬(wàn)m3/d，如此大的涌水量在國(guó)內(nèi)外隧道建設(shè)史上未見報(bào)道。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工(二)研究的總體思路第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

首先利用TSP-202超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)距離較為準(zhǔn)確的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)；在TSP-202預(yù)測(cè)資料分析的基礎(chǔ)上，在掌子面距異常區(qū)域15m范圍內(nèi)，利用SIR－20型地質(zhì)雷達(dá)對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)掌子面前方和隧道周邊15m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況變化，確定巖溶、暗河及裂隙的大小范圍及充水情況；在巖溶地質(zhì)揭露之后采用ZGS1610智能工程探測(cè)聲波儀進(jìn)行近距離的地質(zhì)預(yù)報(bào)，根據(jù)三種不同的地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)手段，確定了‘先長(zhǎng)后短，先局部后碎部’的基本原則，充分利用地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)資源，進(jìn)一步合理調(diào)整施工方案。三種預(yù)測(cè)方法相互驗(yàn)證補(bǔ)充，為施工提供了準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，保證了安全和快速施工。(三)巖溶系統(tǒng)綜合探測(cè)技術(shù)第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工巖溶系統(tǒng)綜合探測(cè)技術(shù)

為了解決巖溶系統(tǒng)探測(cè)難題，采用三種預(yù)報(bào)方法相互補(bǔ)充，智能化綜合評(píng)判，確定巖溶系統(tǒng)的分布及形式。長(zhǎng)距預(yù)報(bào)采用TSP子系統(tǒng)，預(yù)測(cè)隧道前方150m的地質(zhì)情況；第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工切面預(yù)報(bào)用聲波儀對(duì)巖溶空腔范圍進(jìn)行探測(cè)。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工近距預(yù)報(bào)用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行精確探測(cè)。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工(四)暗河地段涌水預(yù)測(cè)及治理方案涌水量預(yù)測(cè)

對(duì)隧道標(biāo)高附近及其以上龐大空間范圍內(nèi)的巖溶水系統(tǒng)識(shí)別與劃分，根據(jù)水力學(xué)特征，采用系統(tǒng)辨識(shí)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，理論涌水量為650萬(wàn)m3/d(實(shí)際涌水量為718萬(wàn)m3/d)。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工暗河地段涌水的治理方案

烏江集水廊道行洪道泄水洞武隆隧道2#暗河3#溶腔第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工溶洞段隧道施工技術(shù)探測(cè)前加固方案：襯砌防護(hù)、地基加固、換填、拱橋跨越等。第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工溶洞段隧道施工技術(shù)探測(cè)前加固方案：襯砌防護(hù)、地基加固、換填、拱橋跨越等。溶洞段隧道施工技術(shù)探測(cè)后優(yōu)化方案：由于拱橋方案無(wú)法克服巖溶水涌入隧道影響運(yùn)營(yíng)安全的弊端，且無(wú)法滿足基礎(chǔ)承載力要求。優(yōu)化為樁基托梁跨越。托梁樁基第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第八章不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工第四節(jié)黃土地質(zhì)按塑性指數(shù)(I