不良地质条件隧道施工.ppt

1、不良地质条件隧道施工不良地质条件隧道施工主讲人主讲人项目副总工项目副总工不良地质中隧道施工的一般原则：充分利用各种手段和方法，尽可能准确掌握不良地质的情况；根据掌握的不良地质情况，制定相应的施工方案和处理措施；随着施工揭露地质，并根据施工安全性和支护措施的效果，及时修正，保证施工安全和隧道质量。l 不良地质条件施工一般原则不良地质条件施工一般原则 在隧道施工中，往往会遇到断层破碎带、富水软岩及大量涌水地段，这些地段往往不是单独出现，不少情况是同时存在的。因此三者之间既有联系，又各有特点，其施工措施也是既有共性，又各有侧重。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况 断层破碎带是常见的不良地质

2、段，断层带内岩体破碎，呈块石、破碎或角砾状，甚至呈断层泥，岩体强度低，围岩自稳能力差，施工困难。其施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层本身的活动性以及隧道轴线和断层构造线方向的组合关系等因素。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况（一）断层破碎带（一）断层破碎带 隧道轴线接近于垂直构造线方向时，断层规模较小，破碎带不宽，且含水量较小时，条件比较有利可随挖随撑。当隧道轴线斜交或者平行于构造方向时，则隧道穿过破碎带的长度增大，施工难度大。见下页图。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况（一）断层破碎带（一）断层破碎带l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概

3、况（一）断层破碎带（一）断层破碎带隧道中线与断层带的位置隧道中线与断层带的位置 富水软岩是指各类土质、软岩、极严重的风化的各种岩层、极软弱破碎的断层带以及堆积、坡积层，在富含地下水的情况下，岩体强度很低，自稳能力极差的围岩。施工难度极大，俗称“烂洞子”。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况（二）富水软岩（二）富水软岩 大量涌水也是常见的不良地质现象。在雨量充沛和地下水丰富的地区，隧道穿过断层破碎带、裂隙密集带、不同岩层接触带或岩溶发育地段时，施工中往往会发生地下水和承压水大量涌出的现象。l 富水断层破碎围岩概况富水断层破碎围岩概况（三）大量涌水（三）大量涌水l 富水断层破碎围岩概况富水

4、断层破碎围岩概况（三）大量涌水（三）大量涌水斜井洞内涌水斜井洞内涌水 对于富水软弱破碎围岩隧道，设计一般根据地表探测和少量的地质钻孔，来推断地下深处的隧道地质条件，往往与实际地质条件存在差异。因此，准确预报施工掌子面前方的地质条件就非常必要，应把地质超前预报作为一个工序纳入生产过程。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（一）超前地质预报（一）超前地质预报 地质预报方法主要有：钻孔超前探测；超前地质导坑；地震波、声波、地质雷达等物理探测。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（一）超前地质预报（一）超前地质预报重点预报内容：开挖面前方的地质情况；围岩整体性、断层、软弱破碎带在前方的

5、位置和对施工的影响；地下水活动情况等。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（一）超前地质预报（一）超前地质预报 地下水处理原则：以堵截为主，排引为辅。堵截地下水方法：一类是整个富水段注浆止水，加固围岩，相当于提高围岩等级；如深孔劈裂、挤压注浆。一类沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆，形成止水帷幕，防止或减少地下水进入开挖面；如浅孔注浆、管棚注浆、小导管注浆等。排水辅助措施：导坑、钻孔；目的是排水降压。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（二）注浆堵水并加固围岩（二）注浆堵水并加固围岩 虽地层经注浆加固，为确保施工安全，一般在开挖前采用超前支护，如超前锚杆、超前小导管等；地下水较大

6、的隧道，开挖前采取排水降压措施，排水主要采用钻孔，钻孔深度应超出注浆范围。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（三）开挖及支护（三）开挖及支护 开挖方法视围岩稳定情况，有：台阶法、正台阶预留核心土开挖法、双侧壁导坑法。开挖手段有两种：一是非爆破开挖，如十字镐、风镐或小型挖装机开挖；二是控制爆破，如松动爆破、微振动爆破。目的是尽可能减少开挖对围岩的扰动。l 富水断层破碎围岩施工富水断层破碎围岩施工（三）开挖及支护（三）开挖及支护 我国是碳酸盐分布极广泛的国家，覆盖及出露的碳酸盐总面积约占我国领土面积的1/5。在岩溶地质地区形成的各种溶蚀形式中，对隧道工程影响严重的主要是溶洞和暗河。介绍岩

7、溶地质最常见的溶蚀形式和对隧道工程影响最严重的溶洞问题。l 岩溶地质岩溶地质 溶洞（karst cave）是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本沿水平方向延伸的通道。溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。死、干、小的溶洞比较容易处理，而活、湿、大的溶洞处理方法则较为复杂。l 溶洞的类型及对隧道施工的影响溶洞的类型及对隧道施工的影响（一）溶洞的类型（一）溶洞的类型 当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌；有的溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，隧道基底难于处理；有时遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥沙夹水大量涌入隧道。l 溶洞的类型及对隧道施工的影响溶洞的类型及对

8、隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响 有时遇到填满饱含水分的充填物溶槽，坑道掘进至边缘时，充填物不断涌入坑道，难以遏止，甚至地表开裂下沉，山体压力剧增；有的溶洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围宽广，处理十分困难。l 溶洞的类型及对隧道施工的影响溶洞的类型及对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响渝怀铁路板桃隧道渝怀铁路板桃隧道 岩溶对隧道工程的影响主要有四个方面：洞害 水害 洞顶地表沉陷 洞穴充填物及坍塌l 溶洞的类型及对隧道施工的影响溶洞的类型及对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响（二）溶洞对隧道施工的影响 隧道在溶洞地段施工

9、时，应根据设计文件有关资料及现场实际情况，查明溶洞分布范围、类型情况（如大小、有无水，溶洞是否在发育中，以及其充填物）、岩层的稳定程度和地下水流情况（有无长期不计来源、雨季水量有无增长）等，分别以引、堵、越、绕引、堵、越、绕等措施进行处理。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施 当暗河和溶洞有水流时，宜排不宜堵。在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施，宣泄水流或开凿泄水洞，将水排出洞外。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（一）引排水（一）引排水 当水流的位置在隧道上部或高于隧道时，应在适当的距离外，开凿引水斜洞（或引水槽）将水位降低到隧道底部位置

10、以下再引排。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（一）引排水（一）引排水 对已停止发育、跨径较小、无水的溶洞，可根据其与隧道的相交位置及其填充情况，采用混凝土、浆砌片石、或干砌片石予以回填封闭，根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填溶洞位于隧道底部溶洞位于隧道底部l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填溶洞位于隧道侧面溶洞位于隧道侧面l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填溶洞贯穿整个隧道溶洞

11、贯穿整个隧道 当隧道拱部有空溶洞时，可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞顶部采用锚杆或喷锚网加固，必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱及对拱顶进行回填处理。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（二）堵填（二）堵填喷锚加固与浆砌（混凝土）护拱喷锚加固与浆砌（混凝土）护拱 当溶洞较大、较深，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座应置于稳固可靠的基石上，必要时用圬工加固。隧道在不同部位遇到溶洞采取不同的跨越措施。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越 当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过。

12、l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越加加深深边边墙墙基基础础 当隧道底部遇有较大溶洞并无流水时，可在隧道底下砌筑浆砌片石支墙，支承隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越支墙内套设涵管支墙内套设涵管 当隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或在隧道底以下筑拱通过。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越筑筑拱拱跨跨过过 当隧道中部及底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处

13、理措施（三）跨越（三）跨越架梁跨过架梁跨过 溶洞上大下小，且有部分填充物时，可将隧道顶部的充填物清除，然后在隧道底部标高以下设置钢筋混凝土横梁及纵梁，横梁两端嵌入岩层。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（三）跨越（三）跨越钢筋混凝土横梁及纵梁钢筋混凝土横梁及纵梁 在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。l 隧道遇到岩溶的处理措施隧道遇到岩溶的处理措施（四）绕行施工（四）绕行施工 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

14、岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，这时围岩表面发生爆裂声，随之有大小不等的片状岩块弹射剥落出来，这种现象称之为岩爆。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（一）岩爆的概念（一）岩爆的概念 常见的岩爆以顶部或拱腰部位为多。图中阴影部分表示即将暴落的岩片，断续线条代表岩片在脱落之前岩体产生的裂缝。“A”“B”，表示即将暴落的岩块。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（一）岩爆的概念（一）岩爆的概念岩爆在未发生前并无明显的预兆。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则片状。岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖面较远处。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（二）

15、岩爆的特点（二）岩爆的特点地层的岩性条件和地应力大小是产生岩爆与否的两个决定性因素。能量的观点：岩爆的形成过程是岩体中的能量从储存在释放直到最终使岩体破坏而脱离母岩的过程。岩爆是否发生的条件：岩体中是否储存足够能量、是否具有释放能量的条件、及能量释放的方式。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（三）岩爆产生的条件（三）岩爆产生的条件防止岩爆的措施：一、强化围岩。如喷射混凝土、锚杆加固、喷锚支护、钢支撑网喷联合、紧跟衬砌混凝土。二、弱化围岩。如注水、超前预裂爆破、排孔法、切缝法。l 岩爆及其防治措施岩爆及其防治措施（四）岩爆防治的措施（四）岩爆防治的措施 一般来说，地温超过30度，称为高地温。隧

16、道越长，埋深越大，高地温越严重。地温随隧道埋深而升高，埋深小于1000m时，地温起伏不大；当大于1500m时，埋深增加地温急剧升高。岩体温度达到35度，湿度达80%时，高地温就非常严重。l 高地温隧道高地温隧道（一）高地温的产生（一）高地温的产生 恶化施工环境，严重威胁施工人员健康和安全；影响施工材料的选取，如耐高温炸药、止水带、排水盲管及防水板等；产生的附加温度应力可能引起衬砌开裂，对衬砌结构的耐久性不利；高温导致隧道内机械设备的工作条件恶化，效率降低，故障增多。l 高地温隧道高地温隧道（二）高地温对隧道的不利影响（二）高地温对隧道的不利影响1、通风降温、通风降温 增大通风量，则气流温度大幅度下降，并且该温度的下降程度在通风量达到一定量时有急剧加快之势，如果风量再增加则气流温度的下降又逐渐缓慢下来。热害不太严重的情况下，加大风量降低作业区段环境温度是有效的。l 高地温隧道高地温隧道（三）高地温隧道施工应对措施（三）高地温隧道施工应对措施2、个体防护、个体防护 个体防护的主要措施是工人穿冷却服，冷却服的工作介质有干冰、压缩空气、冷水等。在分散的高温作业地点，不便采取集中降温措施时，可采