【公路實務】安慧 教材精講班教案 101-第4章-4.4、4.5-特殊地段施工、隧道工程質量通病及防治措施

4.4特殊地段施工4.4.1涌水地段施工4.4.2塌方地段施工4.4.3巖溶地段施工4.4.4瓦斯地段施工4.4.5流沙地段施工4.4.6巖爆地段施工4.4.7膨脹巖土地段施工4.4.8軟巖大變形地段施工近五年考試分值匹配情況考點20232022202120202019單選多選案例單選多選案例單選多選案例單選多選案例單選多選案例涌水地段施工塌方地段施工1巖溶地段施工瓦斯地段施工9流沙地段施工巖爆地段施工膨脹巖土地段施工軟巖大變形地段施工4.4.1涌水地段施工1.施工調查處理涌水可用下列輔助施工辦法：超前鉆孔或輔助坑道排水；超前小導管預注漿堵水；超前圍巖預注漿堵水；輕型井點降水及深井降水2.采用輔助坑道排水時應符合的要求(1）坑道應和正洞平行或接近平行。(2）坑道底標高應低于正洞底標高。(3）坑道應超前正洞10～20m，至少應超前1～2個循環(huán)進尺。3.采用超前鉆孔排水時應符合的要求（1）應使用輕型探水鉆機或鑿巖機鉆機。（2）鉆孔孔位應在水流上方。鉆孔時孔口應有保護裝置，以防人身及機械事故。（3）采取排水措施，保證鉆孔排出的水迅速排出洞外。（4）超前鉆孔的孔底應超前開挖面1~2個循環(huán)進尺。4.超前圍巖預注漿堵水應符合的規(guī)定（1）注漿段的長度應根據(jù)地質條件、涌水量、機具設備能力等因素確定，一般宜在30~50m之間。（2）鉆孔及注漿順序應由外圈向內圈進行，同一圈鉆孔應間隔施工。（3）漿液宜采用水泥漿液或水泥—水玻璃漿液。5.輕型井點降水施工應符合的規(guī)定（1）井點的布置應符合設計要求。當降水寬度小于6m，深度小于5m時，可采用單排井點。井點間距宜為1~1.5m。（2）有地下水的黃土地段，當降水深為3~6m時，可采用輕型井點降水；當降水深度大于6m時，可采用深井井點降水。（4）井點系統(tǒng)安裝完畢后，應進行抽水試驗，檢查有無漏氣、漏水情況。（5）抽水作業(yè)開始后，宜連續(xù)不間斷地進行抽水，并隨時觀測附近區(qū)域地表是否產(chǎn)生沉降，必要時應采取防護措施。6.深井井點降水施工應符合的要求（1）在隧道兩側地表布置井點，間距為25~35m。井底應在隧底以下3~5m。（2）做好深井抽水時地面的排水工作。（3）降水期間，應對抽水含砂率、地下水位、流量和各類降水設備運轉情況進行檢測。4.4.2塌方地段施工隧道開挖時，導致塌方的原因有多種：一是自然因素，即地質狀態(tài)、受力狀態(tài)、地下水變化等；二是人為因素，即不適當?shù)脑O計，或不適當?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法等。1.發(fā)生塌方的主要原因1）不良地質及水文地質條件2）隧道設計考慮不周3）施工方法和措施不當2.隧道塌方的預防措施1）選擇安全合理的施工方法和措施至關重要。在掘進到地質不良圍巖破碎地段，應采取“先治水、短開挖、弱爆破、強支護、早襯砌、勤量測”的施工方法。3.隧道塌方的處理措施(1）隧道塌方應根據(jù)發(fā)生的部位、規(guī)模及地質條件，采取“治塌先治水、治塌先加強”的原則。2）處理塌方前，應采取下列技術措施，加強防排水工作：（1）地表沉陷和裂縫，應采用注漿填充和加固，或采用不透水土壤夯填緊密，開挖截水坑，防止地表水下滲進入塌體。（2）通頂陷穴口的地表四周應挖溝排水，搭設防雨棚遮蓋穴頂；洞內襯砌通過塌方后，陷穴應及時回填，回填應高出原地面，并用黏土或漿砌片石封閉穴口，做好排水。（3）坍體內有地下水活動時，采用管、槽引至排水溝排出，無法進行引排時可采用注漿堵水。(3）隧道洞口塌方的處理要求（1）中小型坍方應將坍體自上而下全部清除。根據(jù)坍方后坡面的情況，可選用刷坡卸載的方法，同時應對仰坡面自上而下進行噴錨網(wǎng)加固。（2）大型坍方的坍體不必全部清除，可采取先挖臺階的形式清除一部分，再進行噴錨網(wǎng)加固，并在仰坡上適當位置設漿砌片石擋墻防護。（3）仰坡加固完成后，洞口段已露空洞身可采用暗洞明做或改為明洞襯砌，拱圈上部可回填土石或漿砌片石。（4）根據(jù)仰坡坍方的規(guī)模及穩(wěn)定性情況，對洞內二次襯砌應進行加強。4）當坍方是由于洞口附近的滑動體引起，滑動體尚未穩(wěn)定時，必須先對滑動體進行加固，然后再處理坍方，主要技術措施有自進式錨桿、預應力錨索以及抗滑樁。(5）巖石類塌方的圍巖級別一般為II～IV，巖體以未風化或輕度風化的巖層為主，節(jié)理較發(fā)育，塌體呈碎石狀、黏土及砂的含量較少，一般不超過30%，未塌方的圍巖呈相對穩(wěn)定狀態(tài)。塌方規(guī)模一般為中、小型，個別為大型塌方，塌方數(shù)量不超過5000m3，處理時應符合下列規(guī)定：①根據(jù)塌體內塌腔的矢跨比，采取不同的處理措施：A.當矢跨h/B＜0.7時，可采用外層初期支護（w）加內層初期支護（N）再加防護（F）的方法進行處理；B.當矢跨比h/B～0.7時，可采用外層初期支護（w）加防護（F）的方法進行處理。②巖石類塌方已塌至隧道上方的原地面時，應及時處理地面塌口，后處理洞內塌方。處理洞內塌方時，應采用注漿加管棚整體加固的處理方法，并應以滲透注漿為主，管棚應為長大管棚。（6）土質類塌方的圍巖級別一般為IV～VI級，隧道的圍巖以土質或風化巖石為主，塌體呈土狀，含有大量的黏土、砂質土（≥70%）及少量的石屑和孤石，塌方范圍以外的未塌部分呈相對不穩(wěn)定狀態(tài)，塌方規(guī)模一般較大，主要為大型和特大型塌方。處理時應符合下列規(guī)定：①土質隧道塌方不宜采用清渣的方式處理。②土質隧道塌方可采用注漿加管棚的處理方法。隧道發(fā)生塌方的主要原因有（）。A.不良地質及水文地質條件 B.初期支護背后有較小空洞C.隧道設計考慮不周 D.施工方法和措施不當E.局部錨桿長度不夠答案：ACD解析：隧道開挖時，導致塌方的原因有多種：一是自然因素，即地質狀態(tài)、受力狀態(tài)、地下水變化等；二是人為因素，即不適當?shù)脑O計，或不適當?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法等。由于塌方往往會給施工帶來很大困難和很大經(jīng)濟損失。―、發(fā)生塌方的主要原因1.不良地質及水文地質條件2.隧道設計考慮不周3.施工方法和措施不當4.4.3巖溶地段施工2.隧道遇到溶洞的處理措施（1）隧道通過巖溶區(qū)，施工前應根據(jù)設計資料并結合施工現(xiàn)場情況，采用綜合超前地質預報，探明溶洞分布范圍、類型、規(guī)模、發(fā)育程度、地下水的情況（有無長期補給來源、雨季水量有無增長等）及巖層的穩(wěn)定程度等，按照以疏為主、堵排結合、因地制宜、綜合治理的原則，分別以“疏導、堵填、注漿加固、跨越、宣泄”等措施進行處理。2）巖溶地區(qū)隧道開挖應符合的要求（1）開挖方法宜采用分部開挖法。在Ⅱ~Ⅳ級圍巖條件下，中小跨度隧道、溶洞僅占隧道開挖斷面內一小部分時，可采用全斷面法開挖。當溶洞出現(xiàn)在隧道一側，應先開挖該側，待支護完成后，再開挖另一側。（3）涌水可能增大時，應加強超前鉆孔探測。對于巖溶發(fā)育地區(qū)的隧道，施工中應建立以長距離物探（地震波法）為宏觀控制、鉆探法為主，其他物探方式為輔，紅外線探測連續(xù)施測的綜合預報管理體系。（4）巖溶段爆破開挖時，宜采用多打孔、打淺孔、多分段的措施，嚴格控制單段起爆藥量和總裝藥量，控制爆破震動。3）隧道施工遇到溶洞時應采取的處理措施（1）如果溶洞規(guī)模較大，內部充填了大量的泥砂，并含有豐富的地下水，揭穿后很可能發(fā)生大規(guī)模的突水、突泥，應采用封閉注漿進行加固處理。（2）溶洞空腔、暗河的處理應首先選擇連通方案，不改變地下水總的流動趨勢；各類新建的排水暗管應有一定的坡度，以預防泥沙淤積。（3）當隧道穿越有堆積物溶洞時，如果堆積物較大，清理時會造成隨清隨塌的大型坍塌體，宜采用超前預支護、注漿等措施加固周圍的堆積物。（4）對已停止發(fā)育的、跨徑較小、無水的溶洞，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，同時根據(jù)地質情況決定是否加深邊墻基礎。拱部以上干、空溶洞，可采用噴錨支護加固、注漿、加設護拱及拱頂回填的方法進行處理。底板下溶洞，宜采用漿砌片石回填，但不得阻斷過水通道。（5）施工中遇到一時難以處理的溶洞時，可采用迂回導坑繞過溶洞區(qū)，繼續(xù)進行隧道施工，再行處理溶洞。（6）巖溶地區(qū)隧道支護和二次襯砌應根據(jù)溶洞情況予以加強。二次襯砌施工前，應采用物探手段檢查隧道周邊環(huán)形加固層及層外圍巖情況，重點檢查拱部、底板、側邊墻5m以內是否存在有害空洞，隧道底部是否密實。4.4.4瓦斯地段施工瓦斯是地下坑道內有害氣體的總稱，其成分以沼氣（甲烷CH4）為主，一般習慣稱沼氣為瓦斯。1.瓦斯的燃燒和爆炸性當坑道中的瓦斯?jié)舛刃∮?%，遇到火源時，瓦斯只是在火源附近燃燒而不會爆炸；瓦斯?jié)舛仍?%~6%到14%~16%時，遇到火源具有爆炸性瓦斯?jié)舛却笥?4%~16%時，一般不爆炸，但遇火能平靜地燃燒2.瓦斯放出的類型從巖層中放出瓦斯，可分為三種類型：（1）瓦斯的滲出。（2）瓦斯的噴出。（3）瓦斯的突出。以上三種瓦斯放出形式，以第一種放出的瓦斯量為大。3.防止瓦斯事故的措施1）瓦斯隧道施工組織應符合的規(guī)定（1）施工前應編制防治瓦斯的專項施工方案、超前地質預報方案、通風設計方案、瓦斯監(jiān)測方案、應急預案和作業(yè)要點手冊等。（2）成立負責通風、瓦斯檢測、防治處理瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出、救護等的專門機構。高瓦斯工區(qū)及瓦斯突出工區(qū)應配備救護隊。（3）設置滅火器、消防水池、消防用沙等消防設施。2）瓦斯隧道鉆爆作業(yè)應符合的規(guī)定（1）工作面附近20m以內風流中瓦斯?jié)舛缺仨毿∮?%，必須采用濕式鉆孔，炮孔深度不應小于0.6m，裝藥前炮孔應清除干凈。（2）必須采用煤礦許用炸藥和煤礦許用電雷管，嚴禁反向裝藥。（3）爆破網(wǎng)絡必須采用串聯(lián)連接方式，不得并聯(lián)或串并聯(lián)。（4）起爆電源必須使用防爆型起爆器，應安裝在新鮮風流中，并與開挖面保持200m左右距離，同一開挖面不得同時使用兩臺及以上起爆器起爆。（5）炮孔封泥不嚴或不足時，不得進行爆破，炮泥應采用黏土炮泥，嚴禁用煤粉、塊狀材料或其他可燃性材料作炮泥。（7）通風30min后，由瓦斯檢測人員檢測工作面、回風道瓦斯?jié)舛龋斖咚節(jié)舛刃∮?%、二氧化碳濃度小于1.5%時，解除警戒，允許施工人員進入作業(yè)面。（8）隧道內各作業(yè)面應配備瓦斯檢測儀，高瓦斯工點和瓦斯突出地段應配置高濃度瓦斯檢測儀和自動檢測報警斷電裝置，瓦斯隧道人員聚集處應設置瓦斯自動報警儀。4）嚴格執(zhí)行有關制度（1）瓦斯檢查制度：指定專人定時和經(jīng)常進行檢查，測量風流和瓦斯含量，嚴格執(zhí)行瓦斯允許濃度的規(guī)定。瓦斯檢查手段可采用瓦斯遙測裝置、定點報警儀和手持式光波干涉儀。（2）動火管理制度：洞內嚴禁使用明火，嚴禁將火柴、打火機、手電筒及其他易燃品帶入洞內。（3）教育培訓制度：進洞人員必須經(jīng)過瓦斯知識和防止瓦斯爆炸的安全教育。搶救人員未經(jīng)專門培訓不準在瓦斯爆炸后進洞搶救。（4）持證上崗制度：瓦斯檢查人員必須挑選工作認真負責、有一定業(yè)務能力、經(jīng)過專業(yè)培訓的考試合格者，進行監(jiān)測工作。4.4.5流沙地段施工治理流沙必先治水，以減少沙層的含水量為主。宜采取以下措施進行治理：一、加強調查，制定方案二、因地制宜，綜合治水1、防。建立地表溝槽導排系統(tǒng)及仰坡地表局部防滲處理，防止降雨和地表水下滲。2、截。在正洞之外水源一側，采用深井降水，將儲藏豐富構造裂隙水，通過深井抽水排走，減少正洞的靜水和動水壓力，對地下水起到攔截作用。3、排。有條件的隧道在正洞水源下游一側開挖一條洞底低于正洞仰拱的泄水洞，用以降排正洞的地下水，或采用水平超前鉆孔真空負壓抽水的辦法，排除正洞的地下水。4、堵。采用注漿方法充填裂隙，形成止水帷幕，減少或堵塞滲水通道。三、先護后挖，加強支護四、盡早襯砌，封閉成環(huán)4.4.6巖爆地段施工1.巖爆預報方法隧道開挖過程中，可采用下列方法進行巖爆預報：(1）以超前探孔為主，輔以地震波法、電磁波法、鉆速測試等手段。(2）觀察巖體表面的剝落、監(jiān)聽巖體內部發(fā)生的聲響，通過地質的觀察、素描，分析巖石的“動態(tài)特性”。（3）采用工程類比法進行宏觀預報。2.巖爆隧道施工技術措施（1）輕微巖爆地段開挖可正常掘進，可直接在開挖面上灑水，軟化表層，促使應力釋放和調整。（2）中等巖爆地段，除可采用輕微巖爆地段的措施外，還可采用超前注水、防巖爆錨桿等措施。（3）強烈?guī)r爆地段，除可采用輕微巖爆地段和中等巖爆地段的措施外，還可采用在地面鉆孔注水的方法大范圍軟化圍巖、超前應力解除爆破、小導洞超前、超前錨桿、鋼架支撐等措施。3.巖爆隧道施工要求（1）做好發(fā)生巖爆的時間、位置、強度、類型及數(shù)量等記錄，總結巖爆規(guī)律。（2）采用光面爆破技術，使隧道周邊圓順，減少應力集中；嚴格控制裝藥量，減少對圍巖的擾動。（3）控制循環(huán)進尺，采用短進尺，一般情況下，每循環(huán)進尺宜控制在1.0~1.5m，最大不得大于2m。（4）中等強度以上巖爆地段宜采用鑿巖臺車及噴混凝土臺車施工；臺車及裝渣機械、運輸車輛上宜加裝防護鋼板，避免巖爆彈射塊體傷及操作人員和砸壞施工設備。（5）超前注水孔宜布置在隧道邊墻及拱部開挖斷面輪廓線外100~150mm范圍內，并向孔內灌高壓水，軟化圍巖，加快圍巖內部的應力釋放。（6）開挖后應及時噴纖維混凝土封閉，厚度宜為50~80mm。（7）應力釋放孔直徑不宜小于φ70mm。（8）防巖爆錨桿可采用楔管式、縫管式、水脹式等能及時受力的錨桿，以調整圍巖應力分布及加固圍巖。錨桿長度宜為2m左右，間距宜為0.5~1.0m。4.發(fā)生巖爆應采取的處理措施（1）停機待避，待安全后進行工作面的觀察、記錄，如巖爆的位置、強度、類型、數(shù)量以及山鳴等。（2）增加及時受力的摩擦型錨桿（不能代替系統(tǒng)錨桿），錨桿應裝墊板。（3）及時噴纖維混凝土，厚度宜為50~80mm。4.4.7膨脹巖土地段施工1.膨脹巖土隧道開挖應符合的規(guī)定（1）宜采用開挖分步少、可盡快全斷面閉合的開挖方法。（2）施工時應采取措施預防因分步開挖而引起圍巖壓力及偏壓力增大。（3）短進尺逐次開挖各分步斷面，應依序緊跟，不得超前獨進。（4）隧道周壁開挖應圓順，可優(yōu)先采用人工或機械開挖。（5）開挖后，應及時封閉暴露的巖體。（6）預留變形量應適當加大，根據(jù)現(xiàn)場情況進行調整。2.膨脹巖土隧道施工防排水應符合的規(guī)定（1）隧道開挖前，根據(jù)設計要求填平淺埋地段地表低洼處、封閉洞頂小河溝谷。（2）洞內出露的地下水應及時歸入溝、管、槽，引排至洞內水溝。（3）順坡施工排水，嚴禁挖溝直接排放，應設置防滲漏排水溝槽。反坡施工排水應采用設備完好、系統(tǒng)完善的抽排水設施，嚴禁水滲流至開挖工作面。（4）襯砌的施工縫、變形縫應根據(jù)防水要求，結合地下水情況、防水材料特點等因素合理設置。3.膨脹巖土隧道初期支護及二襯施工應符合的規(guī)定（1）采用封閉型鋼架時，初期支護應及時封閉成環(huán)。（2）采用可縮鋼架時，其滑動節(jié)的個數(shù)與整個布點的活動量，應滿足膨脹巖土的膨脹量與約束量。（3）可采用長錨桿、可拉伸錨桿和臨時仰拱等措施。（4）噴射混凝土可采用逐次加噴或預留縱向變形縫，滿足膨脹巖土的膨脹量。（5）采用掛網(wǎng)噴射混凝土時，應先噴一層約40mm的混凝土，并安設鋼筋網(wǎng)，再補噴到設計的厚度。（6）支護的總壓縮量應與預留變形量一致。（7）滲水地段應及時引、排水，噴射混凝土應調整配合比，使噴射混凝土與圍巖密貼。（8）襯砌結構應與圍巖充分密貼、及早閉合。當襯砌混凝土的強度達到設計要求時，方可拆模。4.4.8軟巖大變形地段施工軟巖大變形地段隧道開挖和支護應符合下列規(guī)定：（2）應適當加大預留變形量，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，及時調整開挖預留變形量。（4）初期支護應及時施作。加長錨桿、雙層初支等控制變形措施，應嚴格按設計要求施工。（5）上臺階宜采用擴大拱腳措施加強對鋼架的支撐。（6）應采用鎖腳導管等方式加強鎖腳。（8）仰拱宜緊跟掌子面施工，仰拱與掌子面距離一般不超過2倍隧道開挖寬度。（9）應根據(jù)設計預留變形空間，釋放彈性變形能；宜合理預留補強空間。（10）應做好監(jiān)控量測工作，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，動態(tài)調整支護參數(shù)。（11）二次襯砌應根據(jù)“適當釋放、控制變形、實時封閉”的原則和設計要求確定施工時機，洞口段施作不宜拖后。4.5隧道工程質量通病及防治措施4.5.1隧道水害、凍害防治4.5.2隧道襯砌病害防治4.5.3隧道震害防治近五年考試分值匹配情況考點20232022202120202019單選多選案例單選多選案例單選多選案例單選多選案例單選多選案例隧道水害、凍害防治隧道襯砌病害防治2隧道震害防治4.5.1隧道水害、凍害防治1.隧道水害防治1）原因分析（1）隧道穿過含水的地層（2）隧道襯砌防水及排水設施不完善2.隧道凍害防治1）原因分析（1）寒冷氣溫（2）季節(jié)凍結圈的形成（3）圍巖的巖性對凍脹的影響（4）隧道設計和施工的影響2）防治措施（1）綜合治水（2）更換或改造土壤（3）保溫防凍（4）結構加強（5）防止融坍4.5.2隧道襯砌病害防治1.隧道襯砌腐蝕病害