特殊地质段隧道的施工

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,隧道工程,3 特殊地段隧道的施工,一、不良和特殊地质地段施工一般规定,(一)不良地质地段,不良地质地段是指滑坡、崩塌、岩堆、偏压地层、岩溶、高应 力、高强度地层、松散地层、软土地段等不利于隧道工程的不良 地质环境。,(二)特殊地质地段,特殊地质地段是指膨胀地层、软弱黄土地层、含水未固结 围 岩、溶洞、断层、岩爆、流沙等地段以及瓦斯溢出地层等。,第一节 概 述,一、膨胀性围岩的根本特征与分级,(一)膨胀岩根本特征,(1)质软，强度低,(2)自由膨胀率高,(3)空隙率大,(4)易风化、崩解性强,(5)膨胀压力大,第二节 膨胀性围岩地段隧道施工,(二)膨胀岩的判别与分级,一是间接反响岩石膨胀指标；,二是直接定量反响岩石膨胀力学指标以及不同荷载下的膨胀率大小的指标。,二、膨胀性围岩对隧道施工的危害,(一)围岩普通开裂,(二)坑道下沉,(三)围岩膨胀突出和坍塌,(四)隧道底部隆起,(五)衬砌变形和破坏,三、膨胀性围岩隧道施工要点,1.加强调查、量测围岩的压力和流变,2.合理选择施工方法,3.防止围岩湿度变化,4.合理进行围岩支护,膨胀性围岩支护必须适应围岩的膨胀特性。在施工时应往意以下几 点：,(1)喷锚支护，稳定围岩,(2)衬砌结构及早闭合,一、黄土分类及其对隧道工程的影响,(一)黄土分类,根据其物理性质不同，按塑性指数(I p)的大小可分为黄土质粘砂土(1I p 7，黄土质砂粘土(7I p 17)及黄土质粘土(17I p)。,第三节 黄土地段隧道施工,(二)黄土地层对隧道工程的影响,(1)黄土节理影响 在隧道开挖时，土体容易顺着节理张松或剪断。,(2)黄土冲沟地段对施工的影响 当隧道在较长的范围内沿着冲沟或塬边平行走向，而覆盖较 薄或偏压很大的情况下，容易发生较大的坍塌或滑坡现象。,(3)黄土溶洞与陷穴影响隧道假设建在其上方，那么有根底下沉的危害。隧道假设修建在其下 方，常有发生冒顶的危险。隧道假设修建在其邻侧，那么有可能承 受偏压，使围岩与衬砌处于不利的受力状态。,(4)水对黄土隧道施工的影响,二、黄土隧道的施工方法,(1)黄土隧道施工，应做好黄土中构造节理的产状与分布状况 的调查。,(2)施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治 水、勤量测的施工原那么，紧凑施工工序，精心组织施工。,(3)开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法(留核心法)，初 期支护应紧跟开挖面施作。,(4)黄土围岩开挖后暴露时间过长，围岩周壁风化至内部，围岩体松弛加快，进而发生坍方。(5)做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理 好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。,三、黄土隧道施工的注意事顶,(1)施工中如发现工作面有失稳现象，应及时用喷射混凝土封 闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。,(2)施工时特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌 片石回填。如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取 其它措施进行加固。,(3)黄土隧道施工宜先作仰拱，如果不能先作仰拱时，可在开挖 与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，应加设支撑。,(4)锚杆宜采用药包式或早强砂浆锚杆。,(5)施工中如发现不平安因素，应暂停开挖，加强临时支护，以 便采取适应性的工序安排。,一、溶洞的类型及对隧道施工的影响,溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。,岩溶对隧道工程的影响主要有四个方面：洞害、水害、洞穴充 填物及坍塌、洞顶地表沉陷等。,第四节 溶洞地段隧道施工,二、隧道遇到溶洞的处理措施,可按岩溶对隧道的不同影响情况及施工条件，采取引流、跨 越、加固、去除、注浆等不同措施或综合治理。,(1)隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完 整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。,(2)隧道穿过岩溶区，如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发 育，有比较坚实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探 等方法，探明地质情况。,(3)岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕 四种。,引排水,遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。用暗管、涵洞、小桥 等设施渲泄水流或开凿泄水洞将水排除洞外(图8-4-1)，或开凿泄 水洞，将水排出洞外(图8-4-2)。,堵填,对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的 位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填 封闭(图8-4-4、图8-4-5、图8-4-6),必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱及拱顶回填进行处理(图 8-4-7、图8-4-8)。,跨越,当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙根底通过(图8-4-9)。隧道底部遇有较大溶洞并有流水时，可在隧道底部以下 砌筑圬工支墙，支承隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水(图8-4-10)。隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙 根底时，可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过(图8-4-11)。当隧道中部及底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙根底，并根据情况设置 桥台架梁通过(图8-4-12)。,绕行施工,三、溶洞地段隧道施工的本卷须知,(1)当施工到达溶洞边缘，各工序应紧密衔接，支护和衬砌赶前。,(2)施工中注意检查溶洞顶部，及时处理危石。,(3)在溶洞地段的爆破作业应尽量做到多打眼、打浅眼，并控制爆 破药量且减少对围岩的扰动。(4)在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护施工。,(5)溶洞未做出处理方案前，不要将弃渣随意倾填于溶洞中。,一、发生坍方的主要原因,(1)不良地质及水文地质条件,隧道穿过断层及其破碎带，或在薄层岩体的小曲褶、错动 发育地段,隧道穿越地层覆盖过薄地段,水是造成坍方的重要原因之一。,第五节 隧道施工坍方处理措施,(2)隧道设计考虑不周,隧道选定位置时，地质调查不细，未能作详细的分析，或 未能查明可能坍方的因素，没有绕开可以绕避的不良地质地段。,缺乏详细的的地质及水文地质资料，引起施工指导或施工 方案的失误。,(3)施工方法和措施不当,施工方法与地质条件不相适应,喷锚支护不及时，喷射混凝土的质量、厚度不符合要求。,新奥法施工的隧道，没有按规定进行量测，或信息反响不 及时，决策失误、措施不力。,围岩爆破用药量过多，因震动引起坍塌。,对危石检查不重视、不及时，处理危石措施不当，引起岩层 坍塌。,二、预防坍方的施工措施,(1)采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测 的施工方法。,(2)加强坍方的预测。,观察法,一般量测法,微地震学测量法和声学测量法,(3)加强初期支护，控制坍方,三、隧道坍方的处理措施,(1)隧道发生坍方，应及时迅速处理。,(2)处理坍方应先加固未坍塌地段，防止继续开展。,小坍方，纵向延伸不长、坍穴不高。,大坍方坍穴高、坍渣数量大，坍渣体完全堵住洞身时，宜采取先护后挖的方法。,坍方冒顶，在清渣前应支护陷穴口,洞口坍方，一般易坍至地表，可采取暗洞明作的方法。,(3)处理坍方的同时，应加强防排水工作。,一、瓦斯的性质,(1)瓦斯(沼气)为无色、无臭、无味的气体，与碳化氢或疏化氢 混合在一起,(2)瓦斯比重为0.554仅占空气一半,(3)瓦斯不能自燃，但极易燃烧，其燃烧的火焰颜色,二、瓦斯的燃烧和爆炸性,瓦斯浓度爆炸界限见下表。,第六节 瓦斯地层隧道施工,三、瓦斯放出的类型,(1)瓦斯的渗出,(2)瓦斯的喷出,(3)瓦斯的突出,四、防止瓦斯事故的措施,(1)隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订 瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施等。,(2)隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采用全断面开挖，因其工 序简单、面积大、通风好,(3)加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的方法。,(4)洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在上述规定以下,(5)开挖工作面风流中和电动机附近20m以内风流中瓦斯浓度到达 1.5时，必须停工、停机，撤出人员，切断电源，进行处理。,(6)瓦斯隧道必须加强通风，防止瓦斯积聚。,(7)如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难 以稀释到平安标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。,(8)采用防爆设施,埋深较深的隧道工程，在高应力、脆性岩体中，由于施工 爆破扰动原岩，岩体受到破坏，使掌子面附近的岩体突然释放 出潜能，产生脆性破坏，这时围岩外表发生爆裂声，随之有大 小不等的片状岩块弹射剥落出来，这种现象称之岩爆。,第七节 岩爆,一、隧道内岩爆的特点,(1)岩爆在未发生前并无明显的预兆(虽然经过仔细找顶并无空 响声)。,(2)岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，一般呈中厚边薄的 不规那么片状。,(3)岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近,二、岩爆产生的主要条件,地层的岩性条件和地应力的大小是产生岩爆与否的两个决 定性因素。,三、岩爆的防治措施,一是强化围岩，二是弱化围岩。,弱化围岩的主要措施是注水、超前预裂爆破、排孔法、切缝 法等。,