學(xué)習(xí)情境八-隧道施工不良地質(zhì)地段施工

1、第一節(jié)　概 述,第八章 不良地質(zhì)段施工,一、不良和特殊地質(zhì)地段施工一般規(guī)定 (一)不良地質(zhì)地段,不良地質(zhì)地段是指滑坡、崩塌、巖堆、偏壓地層、巖溶、高應(yīng)力、高強(qiáng)度地層、松散地層、軟土地段等不利于隧道工程的不良地質(zhì)環(huán)境。,(二)特殊地質(zhì)地段,特殊地質(zhì)地段是指膨脹地層、軟弱黃土地層、含水未固結(jié)圍巖、溶洞、斷層、巖爆、流沙等地段以及瓦斯溢出地層等。,二、不良和特殊地質(zhì)地段隧道工程,隧道通過不良、特殊地質(zhì)地段，其施工有關(guān)注意事項(xiàng)如下：1.編

2、制施工計(jì)劃注意的事項(xiàng) 在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)圍巖級(jí)別結(jié)合施工單位的具體情況，綜合考慮各方面的因素，擬定施工方案。,2.選擇施工方法注意事項(xiàng) 特殊地質(zhì)地段隧道施工，以“先治水、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤檢查、穩(wěn)步前進(jìn)”為指導(dǎo)原則。 隧道選擇施工方法(包括開挖及支護(hù))時(shí)，應(yīng)以安全及工程質(zhì)量為前提，綜合考慮隧道工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、斷面形式、尺寸、埋置深度、施工機(jī)械裝備、工期要求、經(jīng)濟(jì)和技

3、術(shù)的可行性等因素而定。同時(shí)應(yīng)考慮圍巖變化時(shí)施工方法的適應(yīng)性及其變更的可能性，以兔造成工程失誤和增加投資。,3.加強(qiáng)監(jiān)控和量測(cè)工作 4.使用噴錨技術(shù)注意事項(xiàng) 施工時(shí)應(yīng)符合下列要求： (1)爆破后如開挖工作面有坍塌可能時(shí)，應(yīng)在清除危石后及時(shí)噴射混凝土護(hù)面。(2)錨噴支護(hù)后仍不能提供足夠的支護(hù)能力時(shí)，應(yīng)及早裝設(shè)鋼拱架支撐加強(qiáng)支護(hù)。5.采用臨時(shí)支護(hù)時(shí)注意事項(xiàng)不宜采用錨噴支護(hù)的特殊地質(zhì)地段，應(yīng)用構(gòu)件支撐作臨時(shí)支護(hù)，并應(yīng)符合下

4、列要求： (1)支撐要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受開挖后的圍巖壓力。,(2)圍巖出現(xiàn)底部壓力，產(chǎn)生底膨現(xiàn)象或可能產(chǎn)生沉陷時(shí)應(yīng)加設(shè)底梁；(3)當(dāng)圍巖極為松軟破碎時(shí)，應(yīng)采用先護(hù)后挖，暴露面應(yīng)用支撐封閉嚴(yán)密；(4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，可結(jié)合管棚或超前錨桿等支護(hù)，形成聯(lián)合支撐；(5)支護(hù)作業(yè)應(yīng)迅速、及時(shí)，以充分發(fā)揮構(gòu)件支撐的作用。,6.選用掘進(jìn)方法時(shí)注意事項(xiàng) 特殊地質(zhì)地段隧道施工時(shí)，不宜采用全斷面開挖。應(yīng)視地質(zhì)、環(huán)境、安全、工程質(zhì)量

5、等條件合理選用。,7.掘進(jìn)時(shí)遇有圍巖壓力過大注意事項(xiàng) 拱部擴(kuò)挖前發(fā)現(xiàn)頂部下沉，應(yīng)先挑頂后擴(kuò)挖。當(dāng)擴(kuò)挖后發(fā)現(xiàn)頂部下沉，應(yīng)立好拱架和模板先灌筑滿足設(shè)計(jì)斷面部分的拱圈，待混凝土達(dá)到所需強(qiáng)度并加強(qiáng)拱架支撐后，再行挑頂灌筑其余部分。挑頂作業(yè)宜先護(hù)后挖，暴露面應(yīng)用支撐封閉嚴(yán)密。,8.遇有松散、自穩(wěn)差的圍巖掘進(jìn)時(shí)注意事項(xiàng) 采用壓注水泥砂漿或化學(xué)漿液加固圍巖的方法，以提高其自穩(wěn)性。,9.襯砌出現(xiàn)開裂或下沉?xí)r注意事項(xiàng)

6、 當(dāng)拱腳、墻基松軟時(shí)，灌筑混凝土前應(yīng)采取措施加固基底。,一、膨脹性圍巖的基本特征與分級(jí),(一)膨脹巖基本特征(1)質(zhì)軟，強(qiáng)度低 ；(2)自由膨脹率高；(3)空隙率大 ；(4)易風(fēng)化、崩解性強(qiáng) ；(5)膨脹壓力大 ；(二)膨脹巖的判別與分級(jí) 膨脹巖的判別，大體上依據(jù)以下兩個(gè)方面：一是間接反應(yīng)巖石膨脹指標(biāo) ；二是直接定量反應(yīng)巖石膨脹力學(xué)指標(biāo)以及不同荷載下的膨脹率大小的指標(biāo) 。,第二節(jié)　膨脹性圍巖地段隧道施工,膨脹

7、巖按其膨脹性的大小可劃分為弱膨脹巖、中等膨脹巖和強(qiáng)膨脹巖3級(jí)，見表。,膨脹巖等級(jí)是以膨脹巖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，參照表劃分，只須滿足其中2項(xiàng)即應(yīng)劃為該級(jí)別的膨脹巖。,二、膨脹性圍巖對(duì)隧道施工的危害,(一)圍巖普通開裂 隧道開挖后，由于開挖面上巖體原始應(yīng)力釋放產(chǎn)生脹裂；另外，因?yàn)楸韺油馏w風(fēng)干而脫水，產(chǎn)生收縮裂縫。,(二)坑道下沉 由于坑道下部膨脹巖體的承載力較低，加之坑道上部圍巖壓力過大，坑道下沉變形明顯。另外，隧道只能

8、采用分部開挖，在后部工序開挖暴露的圍巖出現(xiàn)風(fēng)化膨脹，產(chǎn)生較大的收縮地壓力，加上坑道的下沉，往往造成支撐過渡變形、失效，進(jìn)而引起土體坍塌、擠壓和膨脹變形等現(xiàn)象。 (三)圍巖膨脹突出和坍塌 隧道開挖過程中或開挖后，圍巖產(chǎn)生膨脹變形，周邊土體向洞內(nèi)膨脹突出，造成開挖斷面縮小。在土體喪失支撐或支撐力不夠的狀態(tài)下，由于圍巖壓力和膨脹壓力的綜合作用，使土體產(chǎn)生局部破壞形成坍塌現(xiàn)象。,(四)隧道底部隆起 隧道底部開挖后，洞

9、底圍巖的上部壓力解除，又無仰拱支護(hù)體約束時(shí)，由于應(yīng)力釋放，洞底圍巖產(chǎn)生卸荷膨脹，加之坑道積水，使洞底圍巖產(chǎn)生浸水膨脹，造成洞底圍巖隆起變形。 (五)襯砌變形和破壞 在整體式(模筑混凝土)襯砌中，常發(fā)生下列現(xiàn)象:(1)在先拱后墻法施工中，拱部襯砌完成后至開挖馬口的這段時(shí)間，由于圍巖和膨脹壓力，常常產(chǎn)生拱腳內(nèi)移，同時(shí)發(fā)生不均勻下沉，拱腳支撐受力大，發(fā)生扭曲、變形或折斷。,(2)拱頂受擠壓下沉，也有向上凸起。拱頂外緣經(jīng)常出現(xiàn)縱向貫通拉

10、裂縫，而拱頂內(nèi)緣出現(xiàn)擠裂、脫皮、掉塊現(xiàn)象。(3)在拱腰部位出現(xiàn)縱向裂縫，這些裂縫有時(shí)可逐漸發(fā)展到張開、錯(cuò)臺(tái)。(4)當(dāng)采用直墻式邊墻時(shí)，邊墻常受膨脹側(cè)壓而開裂，甚至張開、錯(cuò)臺(tái)，少數(shù)曲墻也有出現(xiàn)水平裂縫的情況。(5)當(dāng)?shù)撞课醋鲅龉盎騼H做一般鋪底時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)底部膨起，鋪底被破壞。,三、膨脹性圍巖隧道設(shè)計(jì),(一)荷載的確定 膨脹性圍巖除“松弛效應(yīng)”外，還有膨脹壓力。由于膨脹性圍巖巖性復(fù)雜，產(chǎn)生膨脹壓力的機(jī)理復(fù)雜，很難用適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)

11、公式確定其膨脹力引起的荷載變化。因此對(duì)不同程度的膨脹巖，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先核準(zhǔn)其膨脹特性，然后采用以工程類比法為主的方法，確定支護(hù)與襯砌的設(shè)計(jì)參數(shù)，施工中通過監(jiān)控量測(cè)加以修改。 (二)膨脹巖隧道斷面型式 膨脹性隧道斷面型式一般應(yīng)采用圓形、橢圓形和馬蹄形，仰拱應(yīng)與支護(hù)襯砌等厚。,(三)膨脹性隧道支護(hù)形式與參數(shù) 膨脹巖隧道支護(hù)應(yīng)適應(yīng)膨脹巖特性：①在不使圍巖失穩(wěn)條件下，允許圍巖有一定變形；②支護(hù)形式特征適應(yīng)圍巖膨脹速度變

12、化；③支護(hù)變形時(shí)間應(yīng)適應(yīng)圍巖膨脹收斂持續(xù)時(shí)間。為此，膨脹巖隧道支護(hù)形式可采用可壓縮支護(hù)、可拆換支護(hù)與增補(bǔ)支護(hù)。(四)預(yù)留變形量 考慮膨脹巖對(duì)襯砌變形影響，隧道凈空應(yīng)根據(jù)其膨脹特性預(yù)留5~20cm的變形量。(五)防排水 無論何種礦物成分的膨脹圍巖，如果沒有水的作用，圍巖就不會(huì)產(chǎn)生膨脹和收縮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)圍巖防水和結(jié)構(gòu)防水。,四、膨脹性圍巖隧道施工要點(diǎn),1.加強(qiáng)調(diào)查、量測(cè)圍巖的壓力和流變 在施工

13、過程中應(yīng)對(duì)圍巖壓力及其流變情況進(jìn)行充分的調(diào)查和量測(cè)，分析其變化規(guī)律。對(duì)地下水亦應(yīng)探明分布范圍及規(guī)律，了解水對(duì)施工的影響程度，以便根據(jù)圍巖動(dòng)態(tài)采取相應(yīng)的施工措施。 2.合理選擇施工方法 在施工中應(yīng)以盡量減少對(duì)圍巖產(chǎn)生擾動(dòng)和防止水的浸濕為原則，宜采用無爆破掘進(jìn)法。在開挖過程中盡可能縮短圍巖暴露時(shí)間，并及時(shí)襯砌。開挖方法宜不分部或少分部，多采用正臺(tái)階法、側(cè)壁導(dǎo)坑法和“眼鏡法”。,3.防止圍巖濕度變化 隧道開挖后及時(shí)

14、噴射混凝土，封閉和支護(hù)圍巖。在有地下水滲流的隧道，應(yīng)采取切斷水源并加強(qiáng)洞壁與坑道防、排水措施，防止施工積水對(duì)圍巖的浸濕等。 4.合理進(jìn)行圍巖支護(hù) 在施工時(shí)應(yīng)往意以下幾點(diǎn)：(1)噴錨支護(hù)，穩(wěn)定圍巖；(2)襯砌結(jié)構(gòu)及早閉合。,第三節(jié) 黃土地段隧道施工,(一)黃土分類,黃土按其形成年代可分為：老黃土：形成于下更新世Q1的午城黃土和中更新世Q2的離石黃土；新黃土：上更新世Q3的馬蘭黃土及全新世Q´4下部的次生黃土；新近

15、堆積黃土：Q4的最新堆積物，多為近幾十年至近幾百年形成的。,一、黃土分類及其對(duì)隧道工程的影響,根據(jù)其物理性質(zhì)不同，按塑性指數(shù)(Ip)的大小可分為黃土質(zhì)粘砂土(1＜Ip≤7)，黃土質(zhì)砂粘土(7＜Ip≤17)及黃土質(zhì)粘土(17＜Ip)。,(二)黃土地層對(duì)隧道工程的影響,(1)黃土節(jié)理影響 在隧道開挖時(shí)，土體容易順著節(jié)理張松或剪斷。如果這種地層位于坑道頂部，則極易產(chǎn)生“塌頂”。如果位于側(cè)壁，則普遍出現(xiàn)側(cè)壁掉土，若施工時(shí)處理不當(dāng)，

16、常會(huì)引起較大的坍塌。,(2)黃土沖溝地段對(duì)施工的影響 當(dāng)隧道在較長(zhǎng)的范圍內(nèi)沿著沖溝或塬邊平行走向，而覆蓋較薄或偏壓很大的情況下，容易發(fā)生較大的坍塌或滑坡現(xiàn)象。(3)黃土溶洞與陷穴影響 黃土溶洞與陷穴，是黃土地區(qū)經(jīng)常見到的不良地質(zhì)現(xiàn)象，隧道若建在其上方，則有基礎(chǔ)下沉的危害。隧道若修建在其下方，常有發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)。隧道若修建在其鄰側(cè)，則有可能承受偏壓，使圍巖與襯砌處于不利的受力狀態(tài)。,(4)水對(duì)黃土隧道施工的影響

17、 在含有地下水的黃土層中修建隧道，由于黃土在干燥時(shí)很堅(jiān)固，承壓力也較高，施工可順利進(jìn)行。當(dāng)其受水浸濕后，呈不同程度的濕陷性，會(huì)突然發(fā)生下沉現(xiàn)象，使開挖后的圍巖迅速喪失自穩(wěn)能力，如果支護(hù)措施滿足不了變化后的情況，極容易造成坍塌。,二、黃土隧道的施工方法,(1)黃土隧道施工，應(yīng)做好黃土中構(gòu)造節(jié)理的產(chǎn)狀與分布狀況的調(diào)查。,(2)施工中應(yīng)遵循“短開挖、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)、實(shí)回填、嚴(yán)治水、勤量測(cè)”的施工原則，緊湊施工工序，精心組織施工。

18、(3)開挖方法宜采用短臺(tái)階法或分部開挖法(留核心法)，初期支護(hù)應(yīng)緊跟開挖面施作。(4)黃土圍巖開挖后暴露時(shí)間過長(zhǎng)，圍巖周壁風(fēng)化至內(nèi)部，圍巖體松弛加快，進(jìn)而發(fā)生坍方。(5)做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌。,(1)施工中如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)用噴射混凝土封閉、加設(shè)錨桿、架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù) 。(2)施工時(shí)特別注意拱腳與墻腳處斷面，如超挖過大，應(yīng)用漿砌片石回填

19、。如發(fā)現(xiàn)該處土體承載力不夠，應(yīng)立即加設(shè)錨桿或采取其它措施進(jìn)行加固。 (3)黃土隧道施工宜先作仰拱，如果不能先作仰拱時(shí)，可在開挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內(nèi)位移，應(yīng)加設(shè)支撐。(4)錨桿宜采用藥包式或早強(qiáng)砂漿錨桿。(5)施工中如發(fā)現(xiàn)不安全因素，應(yīng)暫停開挖，加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)，以便采取適應(yīng)性的工序安排。,三、黃土隧道施工的注意事頂,第四節(jié) 溶洞地段隧道施工,溶洞是以巖溶水的溶蝕作用為主，間有潛蝕和機(jī)械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。

20、溶洞是巖溶現(xiàn)象的一種。,一、溶洞的類型及對(duì)隧道施工的影響,溶洞一般有死、活、干、濕、大、小幾種。死、干、小的浴洞比較容易處理，而活、濕、大的溶洞，處理方法則較為復(fù)雜。 巖溶對(duì)隧道工程的影響主要有四個(gè)方面：洞害、水害、洞穴充填物及坍塌、洞頂?shù)乇沓料莸取?(1)有的巖溶洞穴深或基底充填物松軟；有的頂板高懸不穩(wěn)，有嚴(yán)重崩墜之虞；有的巖溶發(fā)育情況復(fù)雜，洞穴、暗河上下迂回交錯(cuò)，通道重疊；有的溶蝕大廳長(zhǎng)、寬上百米，高達(dá)幾十米；如當(dāng)隧道通

21、過，其工程艱巨，結(jié)構(gòu)處理復(fù)雜，施工困難。(2)在巖溶地區(qū)修建隧道，施工中常遇水囊或暗河巖溶水的突然襲擊，往往泥沙涌流，堵塞坑道，給施工安全造成威脅。(3)由于洞穴圍巖節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石破碎或充填物松軟，在施工中極易發(fā)生坍塌，危害施工安全。,二、隧道遇到溶洞的處理措施,當(dāng)隧道施工遇到巖溶危害時(shí)，可按巖溶對(duì)隧道的不同影響情況及施工條件，采取引流、跨越、加固、清除、注漿等不同措施或綜合治理。 (1)隧道通過巖溶區(qū)，應(yīng)查明溶洞分布范圍和

22、類型，巖層的完整穩(wěn)定程度、填充物和地下水情況，據(jù)以確定施工方法。(2)隧道穿過巖溶區(qū)，如巖層比較完整、穩(wěn)定，溶洞已停止發(fā)育，有比較堅(jiān)實(shí)的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地質(zhì)情況。如有變化應(yīng)采取相應(yīng)的措施。,(3)巖溶地段隧道常用處理溶洞的方法，有“引、堵、越、繞”四種。①引排水 遇到暗河或溶洞有水流時(shí)，宜排不宜堵。應(yīng)在查明水源流向及其與隧道位置的關(guān)系后，用暗管、涵洞、小橋等設(shè)施渲泄水流或開鑿泄水洞將水排除

23、洞外(圖1)，或開鑿泄水洞，將水排出洞外(圖2)。當(dāng)巖溶水流的位置在隧道頂部或高于隧道頂部時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)距離外，開鑿引水斜洞(或引水槽)將水位降低到隧底標(biāo)高以下，再行引排(圖3)。當(dāng)隧道設(shè)有平行導(dǎo)坑時(shí)，可將水引入平行導(dǎo)坑排出。,②堵填 對(duì)已停止發(fā)育、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(圖4、圖5、圖6)；根據(jù)地質(zhì)情況決定是否需要加深邊墻基礎(chǔ)。當(dāng)隧道拱頂部有空

24、溶洞時(shí)，可視溶洞的巖石破碎程度在溶洞頂部采用錨桿或錨噴網(wǎng)加固，必要時(shí)可考慮注漿加固并加設(shè)隧道護(hù)拱及拱頂回填進(jìn)行處理(圖7、圖8)。,③跨越 當(dāng)隧道一側(cè)遇到狹長(zhǎng)而較深的溶洞，可加深該側(cè)的邊墻基礎(chǔ)通過(圖9)。隧道底部遇有較大溶洞并有流水時(shí)，可在隧道底部以下砌筑圬工支墻，支承隧道結(jié)構(gòu)，并在支墻內(nèi)套設(shè)涵管引排溶洞水(圖10)。隧道邊墻部位遇到較大、較深的溶洞，不宜加深邊墻基礎(chǔ)時(shí)，可在邊墻部位或隧底以下筑拱跨過(圖11)。當(dāng)隧道中部及底部遇有

25、深狹的溶洞時(shí)，可加強(qiáng)兩邊墻基礎(chǔ)，并根據(jù)情況設(shè)置橋臺(tái)架梁通過(圖12)。隧道穿過大溶洞，情況較為復(fù)雜時(shí)，可根據(jù)情況，采用邊墻梁、行車梁等。,④繞行施工 在巖溶區(qū)施工，個(gè)別溶洞處理耗時(shí)且困難時(shí)，可采取迂回導(dǎo)坑繞過溶洞，繼續(xù)進(jìn)行隧道施工，并同時(shí)處理溶洞，以節(jié)省時(shí)間，加快施工進(jìn)度。繞行開挖時(shí)，應(yīng)防止洞壁失穩(wěn)。,三、溶洞地段隧道施工的注意事項(xiàng),(1)當(dāng)施工達(dá)到溶洞邊緣，各工序應(yīng)緊密銜接，支護(hù)和襯砌趕前。同時(shí)應(yīng)利用探孔或物探作超前預(yù)

26、報(bào)，設(shè)法探明溶洞的形狀、范圍、大小、充填物及地下水等情況，據(jù)以制定施工處理方案及安全措施。(2)施工中注意檢查溶洞頂部，及時(shí)處理危石。當(dāng)溶洞較大、較高且頂部破碎時(shí)，應(yīng)先噴射混凝土加固，再在靠近溶洞頂部附近打入錨桿，并應(yīng)設(shè)置施工防護(hù)架或鋼筋防護(hù)網(wǎng)。,(3)在溶洞地段的爆破作業(yè)應(yīng)盡量做到多打眼、打淺眼，并控制爆破藥量且減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。防止在一次爆破后溶洞內(nèi)的填充物突然大量涌入隧道，或溶洞水突然襲擊隧道，造成嚴(yán)重?fù)p失。(4)在溶洞充填體

27、中掘進(jìn)，如充填物松軟，可用超前支護(hù)施工。如充填物為極松散的礫石、塊石堆積或流塑狀粘土及砂粘土等可在開挖前采用地表注漿、洞內(nèi)注漿或地表和洞內(nèi)注漿相結(jié)合加固。如遇顆粒細(xì)、含水量大的流塑狀土壤，可采用劈裂注漿技術(shù)，注入水泥漿或水泥水玻璃雙液漿進(jìn)行加固。,(5)溶洞未做出處理方案前，不要將棄渣隨意傾填于溶洞中。因棄渣覆蓋了溶洞，不但不能了解其真實(shí)情況，反而會(huì)造成更多困難。,第五節(jié) 巖爆,埋深較深的隧道工程，在高應(yīng)力、脆性巖體中，由于施工爆破擾

28、動(dòng)原巖，巖體受到破壞，使掌子面附近的巖體突然釋放出潛能，產(chǎn)生脆性破壞，這時(shí)圍巖表面發(fā)生爆裂聲，隨之有大小不等的片狀巖塊彈射剝落出來，這種現(xiàn)象稱之巖爆。,一、隧道內(nèi)巖爆的特點(diǎn),(1)巖爆在未發(fā)生前并無明顯的預(yù)兆。(2)巖爆時(shí)，巖塊自洞壁圍巖母體彈射出來，一般呈中厚邊薄的不規(guī)則片狀。 (3)巖爆發(fā)生的地點(diǎn)，多在新開挖工作面及其附近，個(gè)別的也有距新開挖工作面較遠(yuǎn)處。巖爆發(fā)生的頻率隨暴露后的時(shí)間延長(zhǎng)而降低。,二、巖爆產(chǎn)生的主要條件,地層的巖

29、性條件和地應(yīng)力的大小是產(chǎn)生巖爆與否的兩個(gè)決定性因素。,三、巖爆的防治措施,防治巖爆發(fā)生的措施主要有二：一是強(qiáng)化支護(hù)，二是弱化圍巖。 強(qiáng)化支護(hù)的措施很多，如噴射混凝土或噴鋼纖維混凝土、錨桿加固、錨噴支護(hù)、錨噴網(wǎng)聯(lián)合、鋼支撐網(wǎng)噴聯(lián)合，緊跟混凝土襯砌等。這些措施的出發(fā)點(diǎn)是給圍巖一定的徑向約束，使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)較快地從平面轉(zhuǎn)向三維應(yīng)力狀態(tài)，以達(dá)到延緩或抑制巖爆發(fā)生的目的。,弱化圍巖的主要措施是注水、超前預(yù)裂爆破、排孔法、切縫法等。注

30、水的目的是改變巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，降低巖石的脆性和儲(chǔ)存能量的能力。后三者的目的是解除能量，使能量向有利的方向轉(zhuǎn)化和釋放。,四、巖爆地段隧道施工的注意事項(xiàng),(1)平導(dǎo)應(yīng)掘進(jìn)超前正洞一定距離，以了解地質(zhì)。(2)爆破應(yīng)選用預(yù)先釋放部分能量的方法，先期將巖層的原始應(yīng)力釋放一些，以減少巖爆的發(fā)生。,(3)根據(jù)巖爆發(fā)生的頻率和規(guī)模情況，考慮縮短爆破循環(huán)進(jìn)尺。初期支護(hù)和襯砌要緊跟開挖面，以盡可能減少巖層的暴露面和暴露時(shí)間，防止巖爆的發(fā)生。(4)巖

31、爆引起坍方時(shí)，應(yīng)迅速將人員和機(jī)械撤到安全地段；充分作好巖爆現(xiàn)象觀察記錄；采用聲波探測(cè)預(yù)報(bào)巖爆工作。,第六節(jié) 瓦斯地層隧道施工,瓦斯是地下坑道內(nèi)有害氣體的總稱。,(1)瓦斯(沼氣)為無色、無臭、無味的氣體，由于空氣中瓦斯?jié)舛仍黾?，氧氣相?yīng)減少，很容易使人室息或發(fā)生死亡事故。 (2)瓦斯比重為0.554僅占空氣一半。(3)瓦斯不能自燃，但極易燃燒，其燃燒的火焰顏色，隨瓦斯?jié)舛鹊脑龃蠖兊諝庵泻猩倭客咚箷r(shí)火焰呈蘭色，濃度達(dá)5％左右

32、時(shí)，火焰呈淡青色。,一、瓦斯的性質(zhì),二、瓦斯的燃燒和爆炸性,當(dāng)坑道中的瓦斯，濃度小于5％遇到火焰時(shí)，瓦斯只是在火源附近燃燒而不會(huì)爆炸；瓦斯?jié)舛仍?％~6％到14％~16％時(shí)，遇到火源具有爆炸性；瓦斯?jié)舛却笥?4％~16％時(shí)，一般不爆炸，但遇火能平靜地燃燒。 瓦斯燃燒時(shí)，遇到障礙而受壓縮，即能轉(zhuǎn)燃燒為爆炸。瓦斯爆炸時(shí)爆炸波運(yùn)動(dòng)造成暴風(fēng)在前，火焰在后，暴風(fēng)遇到積存瓦斯，使它先受到壓力，然后火焰點(diǎn)燃發(fā)生爆炸。第二次瓦斯受到的壓力

33、比原來的大，因此爆炸后的破壞力也更劇烈。,三、瓦斯放出的類型,發(fā)生瓦斯放出有三個(gè)主要因素：地應(yīng)力、瓦斯和圍巖結(jié)構(gòu)，而地應(yīng)力和圍巖中瓦斯的存在是引起瓦斯放出的主要因素。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,四、防止瓦斯事故的措施,(1)隧道穿過瓦斯溢出地段，應(yīng)預(yù)先確定瓦斯探測(cè)方法，并制訂瓦斯稀釋措施、防爆措施和緊急救援措施等。(2)隧道通過瓦斯地區(qū)的施工方法，宜采用全斷面開挖法。(

34、3)加強(qiáng)通風(fēng)是防止瓦斯爆炸最有效的辦法。(4)洞內(nèi)空氣中允許的瓦斯?jié)舛葢?yīng)控制在規(guī)定值以下。,(5)開挖工作面風(fēng)流中和電機(jī)附近20m以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5％時(shí)，必須停工、停機(jī)，撤出人員，切斷電源，進(jìn)行處理。(6)瓦斯隧道必須加強(qiáng)通風(fēng)，防止瓦斯積聚。 (7)如開挖進(jìn)入煤層，瓦斯排放量較大，使用一般的通風(fēng)手段難以稀釋到安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可使用超前周邊全封閉預(yù)注漿。 (8)采用防爆設(shè)施 。,五、嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)制度,(1)瓦斯檢查制度：指定

35、專人、定時(shí)和經(jīng)常進(jìn)行檢查，測(cè)量風(fēng)流和瓦斯含量，嚴(yán)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(cè)裝置、定點(diǎn)報(bào)警儀和手持式光波干涉儀。隨時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)報(bào)告技術(shù)主管負(fù)責(zé)人，采取措施進(jìn)行處理。(2)洞內(nèi)嚴(yán)禁使用明火，嚴(yán)禁將火柴、打火機(jī)、手電簡(jiǎn)及其他易燃品帶入洞內(nèi)。 (3)進(jìn)洞人員必須經(jīng)過瓦斯知識(shí)和防止瓦斯爆炸的安全教育。搶救人員未經(jīng)專門培訓(xùn)不準(zhǔn)在瓦斯爆炸后進(jìn)洞搶救。,(4)瓦斯檢查人員必須挑選工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、有一定業(yè)務(wù)能力、經(jīng)

36、過專業(yè)培訓(xùn)、考試合格者，方可進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。,第七節(jié) 隧道施工坍方處理措施,隧道開挖時(shí)，導(dǎo)致坍方的原因有多種，概括起來可歸結(jié)為：一是自然因素，即地質(zhì)狀態(tài)、受力狀態(tài)、地下水變化等；二是人為因素，即不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，或不適當(dāng)?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法等。,一、發(fā)生坍方的主要原因,(1)不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件①隧道穿過斷層及其破碎帶，或在薄層巖體的小曲褶、錯(cuò)動(dòng)發(fā)育地段；通過各種堆積體 ；在軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育或泥質(zhì)充填物過多地段。 ②隧道穿越地層覆蓋過薄地段

37、。 ③水是造成坍方的重要原因之一。(2)隧道設(shè)計(jì)考慮不周 ①隧道選定位置時(shí)，地質(zhì)調(diào)查不細(xì)，未能作詳細(xì)的分析，或未能查明可能坍方的因素，沒有繞開可以繞避的不良地質(zhì)地段。,②缺乏詳細(xì)的的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，引起施工指導(dǎo)或施工方案的失誤。 (3)施工方法和措施不當(dāng) ①施工方法與地質(zhì)條件不相適應(yīng)；地質(zhì)條件發(fā)生變化，沒有及時(shí)改變施工方法；工序間距安排不當(dāng)；施工支護(hù)不及時(shí)，支撐架立不合要求，或抽換不當(dāng)“先拆后支”；地層暴露

38、過久，引起圍巖松動(dòng)、風(fēng)化、導(dǎo)致坍方。②噴錨支護(hù)不及時(shí)，噴射混凝土的質(zhì)量、厚度不符合要求。,③新奧法施工的隧道，沒有按規(guī)定進(jìn)行量測(cè)，或信息反饋不及時(shí)，決策失誤、措施不力。④圍巖爆破用藥量過多，因震動(dòng)引起坍塌。 ⑤對(duì)危石檢查不重視、不及時(shí)，處理危石措施不當(dāng)，引起巖層坍塌。,二、預(yù)防坍方的施工措施,(1)隧道施工預(yù)防坍方，選擇安全合理的施工方法和措施至關(guān)重要。應(yīng)采取“先排水、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤量測(cè)”的施工方法。,(2)

39、加強(qiáng)坍方的預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)坍方常用的幾種方法： ①觀察法 ②一般量測(cè)法 ③微地震學(xué)測(cè)量法和聲學(xué)測(cè)量法 (3)加強(qiáng)初期支護(hù)，控制坍方。,三、隧道坍方的處理措施,(1)隧道發(fā)生坍方，應(yīng)及時(shí)迅速處理。(2)處理坍方應(yīng)先加固未坍塌地段，防止繼續(xù)發(fā)展。并可按下列方法進(jìn)行處理：,①小坍方，縱向延伸不長(zhǎng)、坍穴不高。首先加固坍體兩端洞身，并抓緊噴射混凝土或采用錨噴聯(lián)合支護(hù)封閉坍穴頂部和側(cè)部，再進(jìn)行清渣。 ②大坍方坍穴高、坍渣數(shù)量大，坍渣體完全堵住

40、洞身時(shí)，宜采取先護(hù)后挖的方法。 ③坍方冒頂，在清渣前應(yīng)支護(hù)陷穴口，地層極差時(shí)，在陷穴口附近地面打設(shè)地面錨桿，洞內(nèi)可采用管棚支護(hù)和鋼架支撐。 ④洞口坍方，一般易坍至地表，可采取暗洞明作的辦法。,(3)處理坍方的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)防排水工作。 ①地表沉陷和裂縫，用不透水土壤夯填緊密，開挖截水溝，防止地表水滲入坍體。②坍方通頂時(shí)，應(yīng)在陷穴口地表四周挖溝排水，并設(shè)雨棚遮蓋穴頂。陷穴口回填應(yīng)高出地面并用粘土或圬工封口，做好排水。③坍體內(nèi)有地下