软弱围岩隧道施工技术Word文档格式.docx

1、 1.1事故案例郑西客专南山口隧道大坍方（2007年7月15日发生）。坍方段埋深86米，地质为强风化粉砂岩及卵石土，采取台阶法施工。掌子面初期支护首先出现掉块、开裂，3天后发生大坍方，坍方长度146米，洞内初期支护全部破坏，造成地表房屋开裂，经济损失较大。坍方原因：快速封闭不到位、衬砌跟进不到位、量测未到位。（上台阶开挖83米，仰拱距掌子面126米，二衬距掌子面146米）。幻灯片6南山口隧道大坍方照片幻灯片7幻灯片8 贵广铁路东科岭隧道涌砂坍方（2010年1月19日发生）。坍方段埋深21m（属浅埋），地质为向斜构造全风化花岗岩，呈砂状，开挖扰动后呈流塑状，地表为水田和常年流水水沟。进口开挖到3

2、98米处，掌子面施作超前小导管时，突然发生涌砂坍方，涌砂量约800立方，随后地面出现坍陷，坍坑直径约35米。涌砂坍方原因：未进行超前预报、未进行超前加固、未进行超前支护幻灯片9东科岭隧道涌砂坍方照片幻灯片10东科岭隧道地面坍坑照片幻灯片11 张集铁路旧堡隧道初期支护开裂变形（2010年2月26日发生）。变形段隧道埋深约300米，地质为麻粒岩夹辉绿岩脉，处于F3断层影响带，构造节理发育，岩体破碎。进口开挖到4136米处，初期支护工25b钢架发生变形，变形速率151mm/d，随后掌子面后方30米范围内初期支护扭曲变形，喷射混凝土开裂、掉块，渗水量增大。该段变形原因：由于对工程地质特性认识不足，工法

3、选择不到位、支护措施不到位。幻灯片12 新旗下营隧道坍方照片幻灯片151.2事故统计与分析 统计2006年至今软弱围岩隧道发生事故 2010年1月14日:南广线白云隧道突水突泥，5人死亡。3月19日:集包线新旗下营隧道坍方，10人死亡。7月11日:南黎线那适2号隧道坍方，10人死亡。截止目前，2010年发生事故3起，已造成25人死亡 2009年2月17日:包西线寨山村隧道坍方，2人死亡。3月8日:石武客专木兰隧道坍方，2死2伤。3月16日:向莆线宝台山隧道坍方，3死1伤。7月19日:襄渝二线杨家沟隧道坍方，2人死亡。8月1日:湘桂线梅子坳隧道洞口坍方，3人死亡。10月29日:包西线新响沙湾隧道

4、坍方，人员逃脱。12月19日:包西线邓家楼一号隧道坍方，6人受困。 2009年发生事故7起，造成12死3伤6人受困 2008年1月9日:兰青二线杨家店隧道坍方，2人死亡。 1月20日:郑西客专盘东隧道坍方，3人死亡。3月21日:田德线百安隧道坍方，2死3伤。3月25日:包西线活沙兔隧道坍方，4人死亡。7月15日:洛湛线古榄隧道坍方，1人死亡。8月29日:西格二线克土隧道坍方，4死7伤。 2008年发生事故6起，造成16死10伤 2007年4月30日:太中银吴堡隧道坍方，4死1伤。郑西客专南山口隧道大坍方146米。8月6日:石太客专南庄隧道坍方，2人死亡。广深港客专水田隧道洞口坍方，2人死亡。9

5、月2日:合宁线亭子山二号隧道坍方，5人死亡。9月30日:兰青二线八盘峡二号隧道坍方，8人受困。 2007年发生事故7起，造成13死2伤8人受困 别岩槽隧道F1断层全断面注浆照片幻灯片32齐岳山隧道F11断层信息化注浆照片幻灯片33 注浆加固范围 纵向加固长度应根据钻机能力和地层特点确定，一般为2030m。特殊地层条件下，应及时调整纵向注浆加固长度，否则既影响进度，又影响质量。环向加固厚度一般为35m，局部可增加到58m。幻灯片34中国产MGJ-50钻机 中国产XY-2PCG钻机 该类钻机最大扭矩20003000Nm 钻进速度35m/h 幻灯片35中国产MZ200钻机最大扭矩3400Nm 钻进速

6、度515m/h幻灯片36日本产RDP-150钻机最大扭矩8000Nm 钻进速度1520m/h 幻灯片37 日本矿岩RPD-180C多功能钻机m，钻进速度1520m/h幻灯片38意大利C6钻机最大扭矩13550Nm 钻进速度2030m/h幻灯片39意大利产SM400钻机最大扭矩13630Nm 钻进速度2030m/h 幻灯片40德国KR805钻机最大扭矩27000Nm 钻进速度2530m/h幻灯片413.3超前支护 常用的超前支护方式有超前大管棚和超前小导管两种。 超前大管棚：超前大管棚一般是在对沉降有严格要求时使用，适宜于浅埋洞口、堆积体、砂土质地层、断层破碎带地层，以及下穿公路、铁路、地面建筑

7、物时采用。大管棚一般采用70mm159mm的钢管，纵向长度10100m根据工程需要设置。幻灯片42洞内大管棚照片幻灯片43设管棚工作间：一般施作管棚时都要设置管棚工作间，管棚工作间按钻机特点设计，比隧道断面加宽5070cm，工作间长度710m，如果只进行一个循环管棚施作，管棚工作间比较简单。但如果循环多时，施作多个管棚工作间就存在着三个问题。幻灯片44齐岳山隧道F11断层前期管棚工作间照片幻灯片45 一是为施作工作间，隧道断面加大后，开挖难度加大，开挖安全风险增加。 二是若循环注浆后未能按设计开挖到位，工作间尺寸将满足不了要求，将无法进行正常管棚作业。 三是由于管棚工作间采取扩挖断面方法，既增

8、加了开挖费用，又增加了回填混凝土的费用，浪费大。幻灯片46无工作间管棚施作技术：在标准断面采用顶进器将管棚顶到开挖断面外。该技术不需要扩大断面，不切割大量的管棚，降低了施工风险，提高了工效，节约了投资，应大力推广。幻灯片47齐岳山隧道F11断层后期无管棚工作间照片幻灯片48 超前小导管：超前小导管是在对施工安全要求较高的条件下使用。在破碎围岩、堆积体、砂土质地层、断层破碎带中普遍采用。当地层卡钻严重时，可采用自进式锚杆。小导管一般采用32mm60mm的钢管，纵向长度2.56m根据工程需要设置。小导管布设后根据地层稳定情况，如需要可进行注浆，加固周边地层。幻灯片49洞内超前小导管施工照片幻灯片5

9、0水平旋喷支护：软塑土体、含水砂层等可采用水平旋喷进行超前加固与支护。幻灯片51 预切槽支护：用特制的链式机械切刀沿断面周边连续切割出一条厚约数十厘米，深数米的窄槽，同时应用与切刀一体化的混凝土灌注设备注入混凝土，形成一个连续的，起预先支护作用的混凝土拱壳。然后在“拱壳”支护下进行工作面的全断面机械挖掘 幻灯片52预切槽法三维示意幻灯片53 3.4开挖工法 常用的开挖工法有台阶法、环形导坑（预留核心土）法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等。 开挖工法应根据地质情况和地层加固情况确定。实施中根据地质情况和量测成果及时调整工法。 开挖工法选择时，原则上在确保安全条件下，应从简单到复杂，尽量减少开挖

10、步骤。现场施工应严格执行设计工法，不得擅自更改。幻灯片54台阶法：该工法一般适合于级围岩，要求台阶长度不大于1倍洞径，仰拱距掌子面距离不大于2倍洞径。幻灯片55环形导坑（预留核心土）法：该方法利用核心土稳定掌子面，然后开挖两侧边墙、中部核心土，最后开挖仰拱。该工法步骤多，工艺要求高。幻灯片56 目前，软弱围岩大断面隧道多采用环形导坑法（三台阶七步流水法），出现的问题也最多，对该工法技术要求如下（双线隧道）： 上台阶每循环开挖进尺、级围岩不大于1榀钢架，级不大于2榀。 边墙开挖进尺不大于2榀。 仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆（管），每循环开挖进尺不大于3m。 初期支护封闭成环位置距掌子面距离原则

11、上不宜不大于2倍洞径。 根据地质、量测情况，设置临时仰拱或横撑。幻灯片57环形导坑（预留核心土法）照片幻灯片58CD法（中隔壁法）：该工法适合于浅埋地段或穿越建（构）筑物时采用，以减少沉降，防止坍方。该工法是将隧道分为左右两部分进行开挖，先在一侧采用台阶法分层开挖及支护，再开挖隧道另一侧。每台阶纵向长度35m。初期支护仰拱紧跟下台阶，封闭成环。幻灯片59CRD法（交叉中隔壁法）：该工法在特殊条件下采用。该工法是将大断面隧道上、下、左、右分块开挖，并施作初期支护和临时横撑（临时仰拱），每台阶纵向长度35m，步步封闭成环。幻灯片60CRD工法开挖照片幻灯片61双侧壁导坑法：该工法在特大断面等特殊条

12、件下采用。该工法先开挖隧道两侧导坑，再进行中部开挖支护。工法特点：控制沉降变形好，但连接点多，受力复杂，对工艺要求高。幻灯片62双侧壁导坑工法开挖照片幻灯片63对于岩石强度低，环境要求高的隧道应采用单臂掘进机、铣挖机、机械破碎等开挖。幻灯片64 3.5初期支护 初期支护方式：锚网喷；锚网喷+钢拱架，钢架形式有格栅钢架、工字钢、H型钢。特殊地质条件下使用喷钢纤维混凝土。初期支护受力特征：隧道开挖后短时间或变形量小时，初期支护与地层共同承受形变压力。支护不及时或支护后变形量过大，岩体松动后荷载加大，由初期支护完全被动地承受松动压力。因此，必须保证初期支护的强度和刚度，及时支护，控制变形。幻灯片65

13、初期支护仰拱（临时仰拱）及时闭合极其重要，闭合成环后，提高了结构的承载能力，从而有效地控制变形、避免坍方。幻灯片66 技术要求 双线隧道、级围岩采用台阶法开挖时，必须设置锁脚锚杆（管）等控制拱（墙）脚位移的措施。 双线隧道级围岩应设置横向临时支撑或临时仰拱，临时支撑采用型钢，纵向每2榀设1处。 钢拱架宜采用八字节格栅拱架。 钢拱架应工厂化制造，出厂前必须进行检验、试拼装。喷混凝土原则上采用湿喷工艺，特殊地质条件下可另行设计。幻灯片673.6监控量测 监控量测是软弱围岩隧道安全施工的“眼睛”，是判断结构稳定性、指导软弱围岩隧道安全施工“最重要”的信息化手段。不进行监控量测，将无法保证软弱围岩的安

14、全施工。很多隧道的变形与坍方是因为没有进行量测、或没有使用量测成果才产生的，教训深刻。幻灯片68 监控量测主要包括拱顶下沉和水平收敛，浅埋段应进行地表沉降量测。目前采用有尺量测的较多。由于隧道断面大，采取有尺量测时，施工干扰大、耗时长。应大力推广采用全站仪利用贴片反射进行量测。幻灯片69 技术要求 建立等级管理、信息反馈和报告制度。 隧道监控量测必须设置专职人员，培训后上岗，实行专业化管理，城市隧道要引入第三方监测。 量测断面布置间距级围岩10m（规程1030m）、级围岩5m（规程510m）。 拱顶下沉或水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，要暂停施工，分析产生原因，提出处理措施。

15、采用有尺量测时，测点挂钩要做成闭合三角形，保证不变形、点接触。幻灯片70拱顶下沉量测照片幻灯片71水平收敛量测照片幻灯片72全站仪量测照片幻灯片733.7二次衬砌 由于目前初支二衬共同承载的设计方法，适时进行二次衬砌对安全施工十分重要，根据部有关要求：级围岩二衬距掌子面距离不大于90m，级、级不大于70m，这些经验数据是十分重要的，现场必须严格执行。幻灯片74 下面介绍一下隧道洞口施工、高地应力地层施工应注意的几个问题，以及新意法施工技术。 关于隧道洞口施工应注意的几个问题 “早进晚出”，对洞口不良地质可采取加长明洞、管棚法进洞等措施。 一次刷坡到位，不允许上半断面刷坡后进洞，这样，进洞后再刷

16、下半断面时易引起洞口滑坍。尽早施作洞口工程。幻灯片75洞口坍方照片幻灯片76 高地应力软岩隧道施工的几个问题 超前预报。目前尚未系统开展掌子面地应力测试，这就给工程措施的制定造成困难。 锚杆加固。及时施作长锚杆加固围岩，必要时采用预应力锚杆。 初期支护刚度。合理选取支护刚度参数，防止变形侵限。必要时可施作双层初期支护。超前释放应力。目前现场进行了超前钻孔、超前导洞释放应力试验，都没有很好的效果，应继续开展工程实践及研究。幻灯片77岩土控制变形分析法: 对掌子面超前加固后可全断面机械化施工，不但可加快进度，而且施工安全度高，应在工程中应用和推广。幻灯片78 结 语 近年来，软弱围岩隧道事故频繁发生，不但造成了财产损失和工期延误，而且造成了较大的人员伤亡和巨大的社会影响。 软弱围岩地质条件复杂，施工工序繁多，工艺要求严格，技术含量高。如果能认清软弱围岩“变形与坍方的发展过程和变化规律”，严格执行“三超前、四到位、一强化”的施工方针，完全能够避免软弱围岩隧道事故的发生，确保工程安全和生命安全。幻灯片79谢谢大家！