【鐵路實(shí)務(wù)】陳士甲 教材精講班課件 26-第5章-5.6-特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工

5.6

特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工5.6.1特殊巖土隧道施工一、風(fēng)積沙和含水砂層1.隧道通過風(fēng)積沙和含水砂層時，應(yīng)采取超前支護(hù)措施止水和加固地層，可采用超前小導(dǎo)管、管棚、插板、預(yù)注漿、凍結(jié)等方法。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工2.風(fēng)積沙和含水砂層隧道的開挖應(yīng)符合下列要求：（1）風(fēng)積沙層隧道開挖先支護(hù)后開挖；含水砂層隧道開挖先治水、后開挖。（2）根據(jù)隧道斷面大小，宜采用中隔法或臨時仰拱臺階法開挖。（3）風(fēng)積沙層隧道應(yīng)邊挖邊噴混凝土及時封閉，支護(hù)縫隙漏沙應(yīng)及時封堵。（4）風(fēng)積沙層隧道噴混凝土宜釆用掛設(shè)鋼絲網(wǎng)等措施增加基面可噴性。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工二、黃土黃土隧道施工方法選擇應(yīng)根據(jù)隧道斷面大小、圍巖級別、土層含水量、監(jiān)控量測情況綜合考慮，一般情況下可采用臺階法施工，對淺埋、偏壓及地表有沉降要求地段隧道可采取中隔法、交叉中隔法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工1.黃土隧道洞口工程施工應(yīng)符合下列要求：（1）洞口工程施工前，應(yīng)先核查邊、仰坡周圍山體穩(wěn)定情況，清除松散體及不穩(wěn)定土體；對洞口附近黃土陷穴、人為坑洞和裂縫應(yīng)提前夯填、灌注水泥漿、施作防滲水溝引排地表水等方式進(jìn)行處理。（2）進(jìn)洞前應(yīng)按設(shè)計做好洞頂、洞門及洞口防排水系統(tǒng)，排水溝應(yīng)進(jìn)行防滲鋪砌。洞門不宜在雨期施工。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（3）洞口段加強(qiáng)初期支護(hù)，仰拱緊跟，及時形成封閉結(jié)構(gòu)，二次襯砌應(yīng)盡早施作。（4）當(dāng)洞口受地形限制出現(xiàn)高陡坡、仰坡時，應(yīng)盡早完成明洞工程。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工2.黃土隧道開挖應(yīng)符合下列要求：（1）各分部宜采取弧形導(dǎo)坑并預(yù)留核心土，核心土長度宜3～5m，面積不宜小于開挖面的50%。（2）上臺階長3～5m，中臺階長5～8m；上臺階開挖高度3.0～4.0m，下臺階高度3.0～3.5m；仰拱距掌子面距離宜20~30m。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（3）上臺階開挖循環(huán)進(jìn)尺以一榀拱架間距為宜，小、中跨度間距為1.0～1.2m,大跨度間距為0.8～1.0m,特大跨度間距為0.5～0.8m；中、下臺階的開挖進(jìn)尺、淺埋地段與上臺階進(jìn)尺相同，深埋地段不大于上臺階一次進(jìn)尺的2倍。（4）開挖方式宜采用機(jī)械開挖，墻腳、拱腳等隅角處應(yīng)預(yù)留60～70cm厚土體，采用小型設(shè)備或人工開挖，且不應(yīng)超挖。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工3.黃土隧道支護(hù)施工應(yīng)符合下列要求：（1）開挖后應(yīng)立即噴混凝土封閉開挖工作面，及時施作鋼架、鋼筋網(wǎng)、錨桿及復(fù)噴混凝土。（2）鋼架基腳或分部開挖基腳等處應(yīng)設(shè)置鎖腳錨桿（錨管），并設(shè)置墊板。每側(cè)鎖腳錨桿不少2根，鎖腳錨桿直徑不小于22mm，長度不少于3.5m，外插角35°～40°。拱腳、墻腳宜采用大拱腳。垂直節(jié)理地段，應(yīng)在拱腳設(shè)置測點(diǎn)，監(jiān)控拱腳下沉狀態(tài)。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工4.黃土隧道基底處理應(yīng)符合下列要求：（1）明洞工程濕陷性黃土地基：換填法、擠密樁法或混凝土灌注樁法等進(jìn)行處理。（2）當(dāng)場地內(nèi)有易形成集中入滲通道陷穴、坑洞：洞內(nèi)換填、樁基處理等措施。（3）新近堆積黃土及飽和黃土地基不滿足承載力要求時，可采取換填、樹根樁（小直徑的鉆孔灌注樁）或混凝土樁等一種或多種相結(jié)合處理方法。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工5.黃土隧道二次襯砌施工應(yīng)符合下列要求：仰拱應(yīng)超前，并應(yīng)一次灌注成型，仰拱距離掌子面宜控制在30m以內(nèi)。拱墻襯砌應(yīng)整體灌注，并及時施作。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工三、高原凍土高原凍土隧道洞口應(yīng)根據(jù)季節(jié)溫度變化，進(jìn)行保溫施工。供水設(shè)施宜布置在洞內(nèi)，并通過增壓泵、高壓風(fēng)等加壓措施來保證施工需求。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工1.洞口施工應(yīng)符合下列要求：（1）邊、仰坡應(yīng)快開挖、快防護(hù)、縮短暴露時間，并應(yīng)分段、分層進(jìn)行。施工中應(yīng)對坡面穩(wěn)定情況加強(qiáng)監(jiān)測和檢查。（2）開挖爆破應(yīng)采取預(yù)留光爆層、間隔裝藥、減少同段起爆炸藥量等措施，控制爆破對凍土的擾動。（3）明洞開挖應(yīng)搭設(shè)遮陽棚，厚層地下冰暴露部分應(yīng)采取保溫措施，邊坡應(yīng)噴混凝土及時封閉，凍脹地基可采用粗顆粒土換填并封閉。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工2.二次襯砌施工應(yīng)符合下列要求：（1）二次襯砌宜緊跟工作，采用低溫早強(qiáng)混凝土，應(yīng)連續(xù)、對稱澆筑。（2）相鄰接觸面溫度在-5℃以下澆筑低溫早強(qiáng)混凝土，應(yīng)采取措施加熱接觸面，并提高入模溫度和加強(qiáng)覆蓋保溫。（3）低溫早強(qiáng)混凝土拌和溫度不應(yīng)高于30℃，加氣劑宜在混凝土拌和30s后加入，抗凍劑應(yīng)溶于拌和水摻入。（4）混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)保持溫度，防止凍害。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工5.6.2不良地質(zhì)隧道施工一、富水軟弱破碎圍巖1.富水軟弱破碎圍巖隧道開挖應(yīng)符合下列要求：（1）應(yīng)采取超前支護(hù)措施，保障開挖工作面穩(wěn)定。（2）涌水較大宜采用注漿堵水措施，隧道埋深在20m以內(nèi)，可釆用地表注漿，隧道埋深超過20m,宜采用開挖工作面預(yù)注漿。（3）單線隧道宜采用預(yù)留核心土臺階法開挖，雙線和多線隧道宜采用中隔壁法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖。初期支護(hù)應(yīng)盡早封閉成環(huán)。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工二、巖溶1.巖溶作用是指地下水或地表水對可溶巖石進(jìn)行以溶蝕為主，機(jī)械侵蝕和重力作用為輔，引起巖石的破壞及物質(zhì)帶出、轉(zhuǎn)移和再沉積的綜合地質(zhì)作用。由巖溶作用形成的地形及堆積物稱為巖溶地貌及巖溶堆積物。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工2.防排水應(yīng)以疏為主、堵排結(jié)合、因地制宜、綜合治理。巖溶處理可采用疏導(dǎo)、堵填、注漿加固、跨越（橋梁、涵洞）、宣泄（泄水洞）等措施。

5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工3.巖溶隧道施工要求：（1）巖溶發(fā)育隧道，地質(zhì)預(yù)報應(yīng)建立以長距離物探和鉆探為主其他物探方式為輔，紅外線探測連續(xù)施測的綜合預(yù)報體系。（2）開挖宜采取臺階法，必要時采用中隔壁法。在II、Ⅲ級圍巖條件下，且溶洞僅穿過隧道底部小部分?jǐn)嗝鏁r，可采用全斷面法。（3）溶洞位于隧道一側(cè)時，應(yīng)先開挖該側(cè)，等支護(hù)完成后再開挖另一側(cè)。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（4）暗河段施工，以排為主，不得進(jìn)行封堵，造成排水受阻，增大對正洞襯砌壓力。（5）二次襯砌施工前，應(yīng)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(diǎn)檢查拱部、底板、邊墻5m內(nèi)是否存在有害空洞，隧道底部是否密實(shí)。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工三、瓦斯1.一般規(guī)定（1）開工前，施工單位應(yīng)對施工作業(yè)人員及管理人員進(jìn)行專項(xiàng)安全技術(shù)培訓(xùn)。瓦斯檢測、爆破作業(yè)、安全員、領(lǐng)工員等管理作業(yè)人員均應(yīng)通過專項(xiàng)技術(shù)培訓(xùn)，并持證上崗。（2）瓦斯隧道煤系地層宜采用臺階法施工，上下斷面距離應(yīng)根據(jù)圍巖穩(wěn)定和通風(fēng)需要確定。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工2.瓦斯工區(qū)鉆孔作業(yè)應(yīng)符合的要求（1）瓦斯工區(qū)鉆孔作業(yè)必須采用濕式鉆孔；（2）炮眼深度不宜小于0.6m

。（3）必須采用煤礦許用炸藥，瓦斯突出地段必須使用安全等級不低于三級煤礦許用含水炸藥。（降低瓦斯引爆的風(fēng)險）（4）瓦斯工區(qū)必須采用電力起爆，必須采用煤礦許用電雷管（保證起爆的精準(zhǔn)性和安全性）。使用毫秒延期電雷管時末段延期時間不得大于130ms（這個時間瓦斯?jié)舛炔蛔阋砸l(fā)爆炸），嚴(yán)禁使用秒或半秒級電雷管。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（5）瓦斯區(qū)段嚴(yán)禁反向裝藥起爆。反向裝藥缺點(diǎn)：但反向爆破不僅需要較長的腳線而且不夠安全反向起爆時，容易引爆瓦斯，所以高瓦斯礦不允許反向起爆。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（6）爆破網(wǎng)路必須采用串聯(lián)連接方式，嚴(yán)禁將瞬發(fā)電雷管與毫秒電雷管在同串聯(lián)網(wǎng)路中使用。（7）必須使用防爆型起爆作為起爆電源，一個開挖面不得同時使用兩臺及以上起爆器起爆。串聯(lián)連接可以確保所有雷管在同一時間被激發(fā)，從而提高爆破效果。瞬發(fā)電雷管和毫秒電雷管的激發(fā)特性不同，同時使用可能導(dǎo)致爆破效果不穩(wěn)定，甚至可能引發(fā)安全事故。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（8）在非瓦斯突出工區(qū)進(jìn)行爆破作業(yè)時，爆破15min后應(yīng)巡視爆破點(diǎn)，檢查通風(fēng)瓦斯、煤塵、瞎炮、殘炮等情況，如有危險必須立即處理。（9）在瓦斯突出工區(qū)，揭煤爆破15min后，應(yīng)由救護(hù)隊(duì)員佩戴防毒面具或自救器到工作面對爆破效果、瓦斯?jié)舛鹊冗M(jìn)行檢查，確認(rèn)安全后方可通知送電、開動局部通風(fēng)機(jī)；通風(fēng)30min后，由瓦斯檢測人員檢測工作面、回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?；在瓦斯?jié)舛刃∮?%，二氧化碳濃度小于1.5%后，方可解除警戒，允許工作人員進(jìn)人開挖工作面。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工3）瓦斯突出隧道施工，應(yīng)采用的防突技術(shù)措施（1）接近突出煤層前，必須對設(shè)計標(biāo)示的各突出煤層位置進(jìn)行超前探測，標(biāo)定各突出煤層準(zhǔn)確位置，掌握其儲存情況及瓦斯?fàn)顩r。（2）施工時，應(yīng)至少選用瓦斯壓力法、綜合指標(biāo)法、鉆屑指標(biāo)法、鉆孔瓦斯涌出初速度法和“R”值指標(biāo)法5種方法的兩種方法對突出危險性進(jìn)行預(yù)測，并相互驗(yàn)證。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工4）瓦斯隧道施工通風(fēng)應(yīng)符合的要求（1）低瓦斯工區(qū)可用便攜式瓦檢儀，高瓦斯工區(qū)和瓦斯突出工區(qū)除便攜式瓦檢儀外，尚應(yīng)配置高濃度瓦檢儀和瓦斯自動檢測報警斷電裝置。（2）瓦斯隧道各掘進(jìn)工作面應(yīng)獨(dú)立通風(fēng)，通風(fēng)方式均應(yīng)選擇壓人式，嚴(yán)禁任何兩個工作面之間串聯(lián)通風(fēng)。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（3）瓦斯隧道壓入式通風(fēng)主風(fēng)機(jī)風(fēng)管末端距離開挖工作面宜為30m左右，主風(fēng)機(jī)網(wǎng)管末端位置應(yīng)設(shè)局扇，局扇工作時風(fēng)管口距離開挖工作面不宜大于5m。（4）瓦斯工區(qū)的通風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)兩路電源，并裝設(shè)風(fēng)電閉鎖裝置。當(dāng)一路電源停止供電時，另一路應(yīng)在15min內(nèi)接通，使風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工四、巖爆巖爆是地下工程在開挖過程中，脆性巖體在高應(yīng)力的條件下，由于施工爆破擾動原巖，使其內(nèi)部存儲的彈性應(yīng)變能急劇釋放出來，造成開挖空間周圍部分巖石產(chǎn)生爆裂松脫、剝落、彈射甚至拋擲的一種動態(tài)力學(xué)現(xiàn)象。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工1.不同強(qiáng)度等級巖爆可采取下列技術(shù)措施：（1）輕微巖爆地段開挖可正常掘進(jìn)，并采用局部錨桿、應(yīng)力釋放等措施。（2）中等巖爆地段，除可采用輕微巖爆地段措施外，還可采用超前注水、防巖爆錨桿等措施。（3）強(qiáng)烈?guī)r爆地段，除可采用中等巖爆地段措施外，還可采用超前應(yīng)力解除爆破、小導(dǎo)洞超前、超前錨桿、鋼架支撐等措施。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工2.巖爆隧道的施工應(yīng)符合下列要求：（1）應(yīng)做好發(fā)生巖爆時間、位置、強(qiáng)度、類型及數(shù)量等記錄，總結(jié)巖爆規(guī)律。（2）應(yīng)采用光面爆破技術(shù)，使隧道周邊圓順，減少應(yīng)力集中；嚴(yán)格控制裝藥量，減少對圍巖擾動。（3）控制循環(huán)進(jìn)尺，循環(huán)進(jìn)尺不宜大于3m。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（4）中等強(qiáng)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(jī)械、運(yùn)輸車輛上宜加裝防護(hù)鋼板，避免巖爆彈射塊體傷及操作人員和砸壞施工設(shè)備。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（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10～15cm范圍內(nèi)，并向孔內(nèi)灌高壓水，軟化圍巖，加快圍巖內(nèi)部應(yīng)力釋放。（6）開挖后應(yīng)及時噴纖維混凝土封閉，厚度宜為5~8cm。（7）應(yīng)力釋放孔直徑不宜小于70mm。5.6特殊巖土及不良地質(zhì)隧道施工（8）防巖爆錨桿可采用楔管式、縫管式、水脹式等能及時受力錨桿，以調(diào)整圍巖應(yīng)力分布及加固圍巖。錨桿長度宜2m左右，間距宜為0.5～1.0m。水脹式：通過高壓水使其膨脹，在膨脹過程中產(chǎn)生永久變