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1、隧道施工安全管理第一章 绪论2第二章 隧道施工主要内容、方法及要点3第一节 地质超前预报3一、预报内容3二、预报方法4三、预报分级4四、预报要点5第二节 超前支护6一、超前小导管注浆6二、大管棚7第三节 隧道开挖方法7一、全断面法7二、台阶法8三、环形开挖预留核心土法10四、弧形导坑左右台阶错开开挖支护法10五、中隔壁法(CD法)11第四节 初期支护14一、喷射混凝土14二、锚杆15三、钢架15四、钢筋网16第五节 防排水17一、洞口及地表防排水17二、洞内排水17三、结构防排水18第六节 仰拱及二次衬砌19一、仰拱19二、二次衬砌20第三章 不良地质与特殊地质隧道施工安全技术21第一节 不良
2、地质与特殊地质隧道施工概述21一、不良地质与特殊地质地段施工的一般规定21二、不良和特殊地质地段隧道施工安全技术22第二节 黄土隧道施工方法与技术要求24一、黄土隧道施工方法24二、黄土围岩隧道施工技术要求25第三节 松散地层施工安全技术26一、超前支护施工安全技术27二、降水、堵水施工安全28第四节 断层施工安全技术29一、断层对隧道施工的主要影响29二、断层地带隧道施工一般步骤29第五节 溶洞施工安全技术32一、岩溶对隧道施工的主要影响32二、隧道遇到溶洞的安全处理措施32三、岩溶地段隧道施工注意事项34第六节 岩爆施工安全35一、岩爆的主要特点35二、施工安全注意事项36第七节 坍方施工
3、安全技术36一、发生坍塌方的主要原因36二、坍塌方前的征兆38三、预防坍塌方的施工安全措施38四、隧道坍塌方安全处理措施39第八节 瓦斯地层施工安全技术42一、瓦斯的主要性质42二、瓦斯的燃烧与爆炸性43三、瓦斯放出的分类43四、防止瓦斯事故的安全措施44五、严格执行相关制度46第九节 通风与防尘安全技术47一、施工通风的目的及要求47二、通风方式48三、通风管理51四、防尘安全技术52第一章 绪论随着国民经济的快速增长，铁路、公路、水电、市政工程项目的设计标准不断提高，长、大、新隧道工程所占比重越来越大，城市地下工程、越海穿江隧道也越来越多。当前，隧道施工中事故较多，有些造成了不良的社会影响
4、，因此做好隧道施工安全管理是施工企业重中之重的任务。隧道工程施工的主要特点是：1、不确定因素多：地质方面的有松散地层、断层、溶洞地下水等。还有瓦斯气体和有害气体益处等不确定因素。设计文件提供的地质资料，施工前所制定的施工方法和防范措施及对策，不可能自始至终完全符合实际情况。2、施工难度大：工序多、施工机械多、施工场地狭小，交叉作业互相干扰大。3、工期短。一、铁路隧道的等级划分1.长度在500m及以下为短隧道；2. 长度在500m以上至3000m为中长隧道；3.长度在3000m以上至10000m为长隧道；4.长度在10000m以上为特长隧道。二、铁路隧道的开挖断面等级划分1.断面积在10及以下为
5、小断面；2.断面积在10以上至50 为中等断面；3.断面积在50以上至100为大断面；4.断面积在100以上为特大断面。第二章 隧道施工主要内容、方法及要点第一节 地质超前预报一、预报内容(1)地层岩性，特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报。(2)地质构造，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报。(3)不良地质，特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体及高地应力等发育情况的预测预报。(4)地下水，特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层等的预测预报。二、预报方法(1)超前地质预报方法按预报原理可分为地质分析法、钻探法、物探法和超前
6、导坑法。地质分析法，包括地层分界线、构造线，地下和地表相关性分析、地质作图等。钻探法，包括深孔水平钻探、58m加深炮孔探测及孔内摄影。物探法，包括地震波反射法、声波反射法、电磁波反射法、红外探测法等。超前导坑法，包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法。(2)超前地质预报按预报长度可分为长距离预报(大于200m)、中长距离预报(30200m)和短距离预报(小于30m)。(3)超前地质预报按采用的预报手段数量可分为单一方法地质预报和综合超前地质预报。三、预报分级(1)根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为以下四级：A级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎
7、、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段，高地应力、瓦斯、天然气、放射性问题严重的地段以及人为坑洞等。B级：中、小型突水突泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。C级：水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。D级：非可溶岩地段，发生突水突泥的可能性极小。(2)不同地质风险地段的预报方式为：A级预报：采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。首先以地质分析法进行长距离预报，然后采用中长距离地震波反射法或声波反射法和
8、一种或几种短距离物探方法相结合进行预报，同时进行多孔超前钻探探查。B级预报：采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法，辅以红外探测、地质雷达，进行必要的超前水平钻孔。当发现局部地段工程地质条件复杂时，按A级要求实施。C级预报：以地质分析法为主。对重要的地质(层)界面、断层或物探异常地段可采用地震波反射法或声波反射法进行探测，必要时采用红外探测和超前水平钻孔。D级预报：采用地质分析法。四、预报要点(1)研究区域地质、工程地质资料，必要时进行地表补充测绘和勘探，对整个地区地质情况做到比较全面和深刻的队识，分析主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程，制定预报方案。(2
9、)根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度和工程设计资料，对不同地段地质预报分级，不同类型和级别的地段采取不同的预报手段。(3)隧道施工前制定好不良地质地段应急预案，采用浅孔钻探发现地质突变或含水时，立即采取处理措施。(4)及时配备先进仪器，结合有丰富经验的地质、施工人员进行综合分析论证。第二节 超前支护 一、超前小导管注浆超前小导管注浆是在隧道开挖前，沿隧道开挖轮廓线外按一定角度打入直径为3270mm，长度35m的带孔钢管，利用钢管注浆，并与钢架连成一体进行围岩加固的超前支护方式。施工要点1、超前小导管支护参数根据地质条件、隧道断面大小及支护结构型式选用。2、采用风钻或凿岩台车成孔，沿隧道周边布
10、设，环向间距不大于40cm，外插角控制在1015。3、钻至设计孔深后，用吹管将碎碴吹出清孔，防止孔位坍塌。4、顶入加工好的注浆钢花管，小导管周圈缝隙用塑胶泥封堵，并用棉纱将孔口堵塞，喷射混凝土封闭工作面，孔口露出喷射混凝土面15cm。5、连接注浆管路，进行压水试验，注浆压力控制在1.OMPa以内，观察工作面及管路漏浆情况，并及时封堵。6、根据地质情况选用单液水泥浆、超细水泥浆、水泥(超细水泥)水玻璃浆、改性水玻璃浆或化学浆液。二、大管棚大管棚是在隧道开挖前，沿隧道开挖轮廓线外利用钻机或夯管按一定角度打入直径大于70mm，长度大于20m的钢管，通过钢管注浆预加固隧道拱部地层，并将钢管内采用砂浆充
11、填密实以减少地层沉降的超前地层加固方式。施工要点1、小直径管棚通常用钻机成孔，大直径管棚可用夯管或顶管方式布设。2、管棚环向间距3050cm，超浅埋地带也可采用密排方式，一般沿隧道周边布设，外倾角15，管棚开孔径向误差不应大于5cm。3、控制钻机立轴方向，钻进中经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。4、管棚采用热轧无缝钢管，壁厚不小于6mm，节长36m。接头宜采用丝扣连接，丝扣长15cm，隧道纵向同一截面内接头数不大于 50，相邻钢管的接头至少应错开l米。5、开孔管棚压注单液水泥浆，无孔管棚压注水泥砂浆，注浆初压应控制在0.51.OMPa以内，终压应控制在2.OM
12、Pa以内。6、洞内施作大管棚时除采用特殊工艺外一般设置扩大洞室。第三节 隧道开挖方法一、全断面法全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型，再施做支护和衬砌的隧道开挖方法，一般适用于地质条件较好的级围岩，也可用在单线铁路隧道级围岩地段。 光面爆破效果，全断面衬砌施工要点1、配备钻孔台车或多功能台架及高效率装运机械设备，缩短循环作业时间，合理采用平行交叉作业工序，提高施工进度。2、利用深孔爆破增加循环进尺，控制周边眼间距及角度改善光面爆破效果，减少超欠挖。3、及时施做初期支护，围岩条件变化时及时调整施工方法。4、有条件时采用导洞超前的开挖方法，合理组织施工保证隧道施工安全。5、二次衬砌及时施作，
13、级围岩距掌子面距离200m，级围岩90m。二、台阶法台阶开挖法是将隧道设计断面分两次或三次开挖，台阶间控制一定距离，采用同时并进的隧道开挖施工方法，一般用在级围岩，也可用在单线铁路隧道级围岩地段。台阶法开挖及施工图片施工要点1、根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶长度一般为35m，台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定，上台阶高度宜为2.5m。2、上台阶施作钢拱架时，采用扩大拱脚和锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形，必要时施作临时仰拱。3、下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70以上时开挖，当岩体不稳定时需缩短进尺，必要时下台阶分左、右两部错开开挖，并及时施做初期
14、支护和仰拱。4、施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动。5、下台阶施工时要保证初支钢架整体顺接平直，螺栓连接牢靠。6、仰拱及填充超前二次衬砌且分别全幅浇筑，仰拱距掌子面距离：级围岩90m，级围岩70m，二次衬砌及时施作。三、环形开挖预留核心土法环形开挖预留核心土法及施工图片环形开挖预留核心土法是先开挖上部导坑弧形断面留核心土平台，再开挖下部两侧边墙、中部核心土的隧道开挖方法。一般适用在单线隧道级围岩，也可用在双线隧道一级围岩地段。施工要点1、开挖前应在拱部进行超前支护，环形开挖每循环长度0.5 1m，开挖后及时施作喷锚支护、安装钢架支撑。2、每两榀钢架之间采
15、用钢筋连接，并设置锁脚锚杆，全断面初期支护封闭距拱部开挖面不超过15m。3、预留核心土面积大小根据围岩地质情况，便于施工和满足开挖面的稳定。4、上部弧形，左、右侧墙部，中部核心土开挖各错开35m进行平行作业。5、仰拱及填充超前二次衬砌且分别全幅浇筑，距离掌子面 70m。全断面衬砌时间根据监控量测稳定情况及时施作。四、弧形导坑左右台阶错开开挖支护法弧形导坑左右台阶错开开挖支护法及施工图片在隧道开挖过程中，在三个台阶上分七个工作面，以前后七个不同位置相互错开同时开挖，然后分部及时支护，形成支护整体。缩小作业循环时间，逐步向纵深推进的隧道开挖施工方法，一般适用于黄土地区隧道施工，也可用于其它一级围岩
16、地段。施工要点1、施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织。2、做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，妥善处理好陷穴、裂缝。在含有地下水的黄土层中施工时，洞内应施作良好的排水设施。3、台阶长度控制在35m，及时施作初期支护，配合锁脚锚杆封闭成环，初期支护钢架背后严禁出现空洞。4、工作面若有失稳现象，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。5、应及早施作仰拱和二次衬砌，防止大断面隧道边墙向内位移。 五、中隔壁法(CD法)中隔壁法中隔壁法(CD法)是将隧道分为左右两大部分进行开挖，先在隧道一侧采用二或三台阶分层开挖，施作初期支
17、护和中隔墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支护的施工方法。一般适用于地质条件为级围岩，也适用于浅埋地层隧道暗挖。中隔壁法施工图片施工要点1、左右部的台阶开挖高度根据地质情况、隧道断面大小和施工设备而定。2、台阶开挖长度35m，及时施作初期支护和中隔壁临时支护，左、右两侧洞体施工纵向拉开间距不大于15m。3、后一侧开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。4、中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖面初期支护连接平顺，确保钢架连接状态良好。5、初期支护稳定后分段拆除中隔壁临时支护，一次拆除长度应根据变形监控量测信息确定，但不宜超过15m，并加强拆除过程监控量测。6、临时支护
18、拆除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。第四节 初期支护一、喷射混凝土喷射混凝土是在地下工程施工中，为尽快使开挖工作面稳定的一种支护措施。它是借助喷射机械，将水泥、砂、石子、水按比例配合成拌合料(并掺加速凝剂)，以高速喷射到受喷面上，依靠高速喷射时集料的反复连续撞击压密混凝土硬化而成的支护方式，其喷射的混凝土能够在几分钟内终凝，且强度增长快，并与其它支护措施如锚杆、钢筋网联合形成支护整体，抑制围岩变形，达到围岩快速稳定。施工要点1、喷射机具应具有良好的密封性能，输料连续、均匀，满足喷射作业要求。2、确定合理的水胶比、用水量、胶凝材料用量以及砂率，保证和易性和早期强度。3、分段分片自下而上顺序喷射，一
19、次喷射厚度拱部不得超过 lOcm，边墙不得超过15cm，喷嘴与岩面保持垂直，距受喷面0.8 1.2m。4、喷射压力宜控制在0.150.2MPa，混凝土喷射终凝2h后，应进行湿润养护，养护时间不得少于14d。5、喷射作业人员应带防尘口罩、防护帽、防护眼镜、防尘面具等防护用具，作业人员应避免直接接触碱性液体速凝剂，不慎接触后应立即用清水冲洗，喷射混凝土作业完成后应及时对机具进行清洗。6、喷射混凝土表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷混凝土(或砂浆)对基面进行找平处理，平整度用2m靠尺检查，表面平整度允许偏差满足验标相关要求。二、锚杆锚杆是在围岩开挖时，为避免岩体松散塌陷，在岩体中打入实心或空心的
20、钢材加工的杆体，起到对土体的加筋和联结成整体的作用，锚杆与围岩间采用砂浆或其它材料固结，并设置钢垫板固定。施工要点1、锚杆采用专用机械成孔打入，用一般风动凿岩机时应配备专用冲击器，2、按设计要求定出位置，孔位允许偏差不大于土lOOmm，杆体插入长度不得短于设计长度的95。3、杆体插入锚杆孔时，应保持位置居中，插入深度应满足设计要求。4、砂浆锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实，砂浆或水泥浆内可添加适量的微膨胀剂和速凝剂。5、药包型锚杆、树脂锚杆在杆体插入过程中应注意旋转，使粘结剂充分搅拌。锚杆安设后不得随意敲击，其端部在填充砂浆终凝前不得悬挂重物。6、锚杆安设后其填充砂浆终凝后应立即安装托板，拧紧螺帽。
21、三、钢架钢架是在隧道开挖初期支护期间，为使围岩保持稳定而按照隧道开挖轮廓线布设的钢格栅或型钢、钢轨等制成的支护骨架结构，钢架安装后可达到支撑围岩稳定，限制围岩变形的目的，它通常与钢筋网、喷射混凝土等结合在一起共同受力。施工要点1、钢架应在初喷混凝土后及时架设。2、钢架不宜在受力较大的拱顶及其它受力较大的部位分节，格栅钢架的主筋直径不宜小于18mm，钢筋间焊接牢靠。3、每节钢架间应以螺栓连接。连接板应密贴，缝隙不超过2mm。4、钢架外缘应用钢楔或混凝土预制块楔紧，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm，钢架与围岩间的间隙必须喷混凝土密实。5、钢架加工后必须进行试拼检查，架立位置准
22、确，安装后利用锁脚锚杆定位；两排钢架间用22钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距 lm，以便形成整体受力结构。6、钢架安装时，应严格控制其内轮廓尺寸，且予留沉降、变形量，防止侵入衬砌净空。 四、钢筋网在喷射混凝土中增设钢筋网，可以防止受喷面由于承受喷射力而塌落，减少回弹量、喷射混凝土层的开裂，增强初期支护的整体作用，通常与锚杆或钢架焊接成一体。其施工要点：1、钢筋网采用直径8mm圆钢，网格间距200250mm。2、纵横向钢筋采用点焊联结，适用前要除锈和擦去油迹和浮土。3、钢筋网要被喷射混凝土包裹，混凝土保护层不小于30mm。4、与钢架、锚杆共同作用时，采用焊接联结方式固定。5、受力要求较高时，可采用
23、双层钢筋网。第五节 防排水一、洞口及地表防排水隧道施工前应对地表及隧道附近的井泉、池沼、水库、河流进行调查，并应进行观测与试验，分析其对隧道渗漏水的影响，并按设计要求进行处理。隧道覆盖层较薄或地表水有可能渗入隧道时，施工前应对地表积水、坑、洼等进行处理。其施工要点：1、洞口段及早修建天沟、截水沟，并防止水流顺坡散流，隧道排水沟应与路基排水系统结合，防止排水冲刷边仰坡和破坏环境。2、洞口附近和浅埋隧道应整平洞顶地表，不得积水。3、地表坑洼、钻孔、沉坑、裂缝等处应填土分层夯实，防止渗漏。4、隧顶有流水的沟槽应予整治，确保水流畅通防止渗漏，必要时应对沟床进行铺砌。5、隧道上方附近避免设高压水池，防止
24、水土软化。6、洞口标高较低时应在洞口外适当位置设横向截水沟。二、洞内排水隧道施工期间要加强洞内排水工作，减小地下水对施工、运输及结构的影响，其施工要点：1、洞内顺坡排水水沟断面及坡度应能满足隧道中渗漏水和施工废水的排出需要。在膨胀岩、土质地层，围岩松软地段，可根据需要加强水沟铺砌或用管槽代替。排水沟应经常清理，防止淤塞。2、洞内反坡排水，或在膨胀性、湿陷性地层中施工时，可根据坡度、水量和设备情况布置管路和泵站，一次或分段接力排出洞外。集水坑的容积应按实际排水量确定，其位置确定应考虑减少施工干扰。配备抽水机的能力应大于排水量20以上，并应有备用台数。3、单侧水沟施工时，不应阻塞隧底水流，应设横向
25、截水沟并汇入侧沟。三、结构防排水结构防排水施工作业是在隧道初期支护完成，且隧道净空经检查满足设计要求后进行的有关结构防排水施工作业，一般包含基面检查处理、排水盲管(沟)安装、防水板铺设、施工缝、变形缝处理、混凝土灌注等工序。施工要点1、基面处理：围岩渗漏水采用引排措施，清除基面外露钢管及钢筋头，用水泥砂浆抹平，初期支护表面平整度用2m直尺进行检查。2、排水盲管：纵环向排水盲管采用三通联接，用锚钉和防水板窄条固定在岩面上，锚固间距50cra，防止扭曲移位。3、缓冲层铺设：缓冲层材料采用无纺布垫层，用塑料焊圈射钉固定，拱部间距0.50.8m，边墙间距0.81.Om，底部11.5m，呈梅花形排列。4
26、、防水板铺设：防水板应超前二次衬砌一个模板台车长度铺设，采用环向从拱部向两侧边墙展铺，按1.11.2：l留松弛量，用热合器使防水板融化与塑料垫圈粘结牢固。5、防水板焊接：防水板接缝采用自动爬行式热合机热熔焊接成双焊缝，焊接前将接缝处擦洗干净，搭接宽度15cm，避免漏焊、假焊、烤焦、焊穿现象，现场配备灭火装置，并对防水板临时覆盖保护，焊接完按规定采用充气式检查，绑扎钢筋和立模时避免损坏防水板，浇筑混凝土时采用挡板防止冲击防水板。6、止水带固定：中埋式止水带固定在挡头模板上，先安装一端，浇筑混凝土时另一端应用箱型模板保护，防止止水带偏移，固定时不得损坏止水带本体部分。不得使橡胶止水带翻滚、扭结，止
27、水带连接应采用热硫化连接的方法，搭接长度不得小于lOcm，焊接缝宽不小于50cm，施工缝附近混凝土振捣时，避免推压和碰撞止水带。止水条采用预留槽嵌入方式并固定。第六节 仰拱及二次衬砌一、仰拱仰拱应超前拱墙衬砌，紧跟开挖工作面，仰拱、填充应分开浇筑，且应全幅灌注，仰拱和底板混凝土强度达到5MPa后行人方可通行，达到设计强度的100后车辆方可通行。为解决仰拱施工和运输作业的干扰，应采用仰拱栈桥。施工要点1、仰拱应紧跟开挖面施作，尽快形成封闭环。、级软弱不稳定围岩施工时，仰拱距开挖面应不超过40m，仰拱应超前拱墙二次衬砌施作，其超前距离宜保持2倍以上衬砌循环作业长度。2、仰拱施作应一次成型，保证仰拱
28、整体稳定，仰拱施工缝和变形缝处应做防水处理。3、仰拱施工前应清除虚碴、杂物和积水，坡面应平顺，确保排水畅通，应采用一次灌注混凝土成型工艺。4、仰拱填充严禁与仰拱同时施工，宜在仰拱混凝土终凝后施作。5、为减少其与出碴运输的干扰，采用仰拱栈桥跨过施工地段，以保证隧道底部的施工质量，消除隧底结构施工质量隐患。仰拱栈桥的长度和结构形式可根据施工需要来确定。二、二次衬砌二次衬砌是隧道的永久支护结构，一般在围岩和初期支护变形基本稳定后施作，在仰拱超前情况下，采用模板台车进行拱墙一次衬砌，竣工后的隧道内轮廓线不得侵入设计轮廓线。施工要点1、钢筋表面必须除锈和油渍，采用混凝土垫块，模板固定支撑牢靠，浇筑混凝土
29、前应刷脱模剂，消理干净内部杂物。2、衬砌混凝土搅拌时间不应小于3min，振捣时间宜为1030s，振捣优先使用插入式振捣器，可用附着式振捣器配合，避免漏振、欠振、超振。 3、二次衬砌混凝土应连续灌筑，隧道边墙应分层浇筑混凝土，混凝土入模高度超过2m时应采用溜放方式。4、混凝土泵送的坍落度不宜过大以避免离析或泌水，若坍落度损失后不能满足施工要求，应加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌。5、衬砌台车表面每次脱模后应进行清洗，衬砌混凝土结构表面应密实平整、颜色均匀，严禁露筋，不得有蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷，衬砌表面接缝无明显错台，无渗漏水，达到设计要求。6、混凝土养护不少于14天
30、，二次衬砌背后回填注浆采用水泥浆液，注浆压力不宜过高，以克服管道阻力和衬砌背后阻力即可，回填注浆应在衬砌混凝土达到设计强度的70后方可进行。第三章 不良地质与特殊地质隧道施工安全技术第一节 不良地质与特殊地质隧道施工概述一、不良地质与特殊地质地段施工的一般规定1、不良地质地段。不良地质地段是指滑坡、崩坍、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施工的地质环境。不良地质地段的变异条件是非常复杂的。设计文件提供的地质资料，施工前所制定的施工方法和防范措施及对策，不可能自始至终完全符合实际情况。因此，在施工全过程中，应经常观察地层与地质条件的变化，勤检查支护与衬砌
31、的受力状态，及时排险，防止突然事故的发生。2、特殊地质地段。特殊地质地段是指膨胀地层、软弱黄土地层、多年冻土地层、盐渍土、岩盐、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。特殊地质地段隧道，由于岩层的地质成因复杂，地质条件具有突变性，事故具有突发性，对隧道施工的危害性极大，如果仅靠常规的隧道施工技术和施工方法是很难克服的。因此，在特殊地质地段进行隧道施工时，除应遵守一般施工技术要求外，还应遵守本章所介绍的一些规定，采取针对性较强的辅助方法施工。二、不良和特殊地质地段隧道施工安全技术不良地质和特殊地质地段隧道围岩变形大，变化快，事故具有突发性的特点。因此，积极采取现场围岩变形
32、量测，及时了解变形量、变形时间及变化规律是非常有益的。这样，施工开挖与支护衬砌就有了较充分的科学依据，可以减少施工中人为主观因素的影响等。隧道通过不良地质、特殊地质地段时，施工技术要求和注意事项如下：1、施工前应对设计所提供的工程地质和水文地质资料进行详细分析了解，深入细致地作施工调查，制订相应的施工方法和措施，备足有关机具材料，认真编制和实施施工组织设计，使工程达到安全、优质、高效的目的。反之，即便地质并非不良，也会因准备不足，施工方法不当或措施不力导致施工事故，延误施工进度。2、特殊地质地段隧道施工，应以“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进”为指导原则。隧道选择施工方
33、法(包括开挖及支护)时，应以安全为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地质条件、断面形式、尺寸、埋置深度、施工机械装备、工期和经济的可行性等因素而定。同时应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性，以免造成工程失误和增加投资。3、隧道开挖方式应视地质、环境、安全等条件，合理选用钻爆开挖法、机械开挖法，或人工和机械混合开挖法。如用钻爆法施工时，采用光面爆破和预裂爆破技术，既能使开挖轮廓线符合设计要求，又能减少对围岩的扰动破坏。爆破应严格按照钻爆设计进行施工，如遇地质变化时，应及时修改、完善设计。4、隧道通过自稳时间短的软弱破碎岩体、浅埋软岩和严重偏压、岩溶流泥地段、砂层、砂卵(砾)石层、断层破
34、碎带以及大面积淋水或涌水地段时，为保证洞体稳定，可采用超前锚杆、超前小钢管、管棚、地表预加固地层和围岩预注浆等辅助施工措施，并可对地层进行预加固、超前支护或止水。5、采用新奥法施工的隧道，为了掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度，保证施工安全，应实施现场监控量测，充分利用监控量测指导施工。对软岩浅埋隧道须进行地表下沉观测，这对及时预报洞体稳定状态，修正施工都十分重要。6、特殊地质地段隧道，除大面积淋水地段、流沙地段，穿过未胶结松散地层和严寒地区的冻胀地层等，施工时应采取相应的措施外，均可采用锚喷支护施工。爆破后如开挖工作面有坍塌可能时，应在清除危石后及时喷射混凝土护面。如围岩自稳性很差，开
35、挖难以成形时，可沿设计开挖轮廓线预打超前锚杆。锚喷支护后仍不能提供足够的支护能力时，应及早装设钢架支撑加强支护。7、当采用构件支撑做临时支护时，支撑要有足够的强度和刚度，能承受开挖后的围岩压力。围岩出现底部压力，产生底膨现象或可能产生沉陷时应加设底梁。当围岩极为松软破碎时，应采用先护后挖，暴露面应用支撑封闭严密。根据现场条件，可结合管棚或超前锚杆等支护，形成联合支撑。支撑作业应迅速、及时，以充分发挥构件支撑的作用。8、围岩压力过大，支撑受力下沉侵入衬砌设计断面，必须挑顶(即将隧道顶部提高)时，其处理方法是：拱部扩挖前发现顶部下沉，应先挑顶后扩挖；当扩挖后发现顶部下沉，应立好拱架和模板，先灌注满
36、足设计断面部分的拱圈，使混凝土达到所需强度并加强拱架支撑后，再行挑顶灌注其余部分。挑顶作业宜先护后挖。9、对于极松散的未固结围岩和自稳性极差的围岩，当采用先护后挖法仍不能开挖成形时，宜采用压注水泥砂浆或化学浆液的方法，以固结围岩，提高其自稳性。10、特殊地质地段隧道衬砌，为防止围岩松弛，地压力作用在衬砌结构上，致使衬砌出现开裂、下沉等不良现象，在采用模筑衬砌施工时，除遵守隧道施工技术规范的有关施工规定外，还应注意：当拱脚、墙基松软时，灌注混凝土前应采取措施加固基底；衬砌混凝土应采用高强度混凝土或早强水泥，或采用掺速凝剂、早强剂等措施，提高衬砌的早期承载能力；仰拱应在边墙完成后立即施工，或根据需
37、要在初期支护完成后立即施作，使衬砌结构尽早封闭，改善受力状态，确保衬砌结构的长期稳定、坚固。第二节 黄土隧道施工方法与技术要求一、黄土隧道施工方法1、黄土地层隧道施工，应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。对因构造节理切割而形成的不稳定部位，在施工时应加强支护，防止坍塌，以策安全施工。2、黄土围岩开挖后不能暴露较长时间，否则围岩周壁风化会波及内部，使围岩体松弛加快，进而造成坍塌方。因此，宜采用复合式衬砌，在开挖时少扰动，开挖后及时喷射混凝土，并以锚杆、钢筋网和支撑作初期支护，以快速形成严密的支护体系。必要时可采用超前锚杆、管棚预支护加固围岩。并应在初期支护基本稳固后，进行永久支护衬砌的施
38、工。衬砌背后尤其是拱顶回填要密实。3、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。在含水的黄土地层中施工时，洞内应做良好的排水设施。当地下水量较大时，应在洞内采用井点降水法，将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以改善施工条件，加快施工速度；在干燥无水的黄土层中施工时，应管理好施工用水，不使废水漫流。二、黄土围岩隧道施工技术要求1、施工有关规定：(1)认真调查黄土地层中节理的产状与分布状况。对因构造节理切割而形成的不稳定部位加强支护。(2)施工中遵循“短开挖、少扰动、强支护、及时密贴、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织
39、施工。(3)开挖方法宜采用短台阶开挖方法或分部开挖法(留核心法)。初期支护紧跟开挖面施作。2、施工注意事项；(1)做好洞口、洞门及洞顶的排水系统，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。(2)施工中如发现坑道有失稳现象时，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。(3)施工时要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时，应立即加设锚杆或采取其他措施进行加固。钻锚杆孔时，宜采用干钻。(4)在开挖与灌注仰拱前，为防止边墙向内位移，宜加设横向撑梁顶紧。 (5)锚杆宜采用药包式或早强砂浆式锚杆。若拱部位于砂层时，为防止喷射混
40、凝土层塌落，可用46mm的密钢筋网，紧贴开挖面作固定初喷混凝土层之用。(6)施工中如发现不安全因素时，应暂停开挖，加强临时支护，以便适应调整工序安排。第三节 松散地层施工安全技术松散地层的特点是：结构松散，胶结性弱，稳定性差，在施工中极易发生坍塌，若有地下水时则更甚。松散地层隧道施工原则是：先护后挖、密闭支撑、边挖边封闭。在这类地层中开挖坑道，最主要的是减少对围岩的扰动，必要时可采用超前注浆预加固地层方法，及早控制地下水。在松散地层中，有以下两种常用的施工方法。一、超前支护施工安全技术隧道开挖前，先向岩体内打入钢钎、钢管、钢板等构件，用以预先支护松散围岩，防止坑道掘进时松散岩体发生坍塌。(一)
41、超前预支护的主要类型 1、超前锚杆(或小钢管)。这种方法是在爆破前，将超前锚杆或小钢管打入掘进前方稳定的岩层内，其末端支承在径向悬吊锚杆或格栅拱支撑上，使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方的围岩，有效地约束围岩在爆破后的一定时间内不致发生松弛坍塌。施工中，因超前锚杆与悬吊锚杆外露端往往不易直接相交，故用22的横向短钢筋焊接相连。2、超前管棚。当隧道处于松软地层中，地表沉陷量要求较小时，可采用管棚进行预支护。管棚是开挖前在隧道开挖工作面的上半部分(成扇形)或沿隧道整个断面周边间隔一定距离，用大型水平钻机钻孔，然后在钻孔内压入钢管而形成的钢管群体。为了增加钢管的刚度，可向钢管内灌入水泥砂浆。管棚适用
42、于围岩为砂黏土、黏砂土、亚黏土、粉砂、细砂、砂夹卵石夹黏土等非常松软、破碎的土壤，凿孔后极易坍孔的地层。超前管棚法通常使用外径4Omm、80mm、108mm或其他直径的无缝或普通焊接钢管插入围岩，插入的倾角较超前锚杆略为减小，一般在十分软弱的地层可直接将钢管顶入，或借助手动液压千斤顶、凿岩机、液压钻的冲击力，将钢管顶入未开挖的地层中。3、超前小导管预注浆。此法是将松散地层固结为整体，再进行开挖。压浆孔沿开挖断面周边布置，其间距视围岩松散情况一般为0.60.8m，压浆后要求在开挖断面处有约lm厚的加固层。它是在松散地层中施工使用较多的一种方法。适用于中砂、粗砂或砾石层等空隙率较大的松散地层。导管
43、的前端做成尖楔状，在管前部2.54.Om范围内按梅花形布置6mm的注浆孔，以便钢管顶入地层后对围岩空隙注浆。在砂夹砾石、粗砂且有侵蚀性水的地层中，采用水泥砂浆压注；在粉、细砂地层或有侵蚀性水时，可压注化学浆液。(二)超前支护施工注意事项(1)当遇砂、软土等过于松软的地层时，应慎重选择支护方法及其参数，以免造成支护失效。(2)悬吊锚杆和结构锚杆均应保证施工质量，并将各种锚杆(钢管)末端焊接牢固。(3)保证格栅拱的架设质量及拱脚处的地基有足够的承载能力。(4)注浆锚杆的砂浆应达到设计强度后方可进行爆破。(5)合理运用微振动爆破，以免引起围岩过大的扰动和破坏。(6)喷锚支护既要及时，又要保证质量。
44、(7)当采用半断面掘进时，掘进长度不大于2倍洞径时就应施做临时仰拱。其构造可用16号工字钢加工成横向底梁，在拱脚处焊上lOOmmlOOmmlOmm的角钢，使底梁与其顶紧。若地压大时，采取焊接后再喷射20cm厚的混凝土。待下部开挖施作正式仰拱后再拆除临时仰拱。(8)及时检查、量测，对有异状或变形量较大处进行加固。二、降水、堵水施工安全松散地层中含水时，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，有利于施工。降水、堵水的方法较多，如降水可在洞内或辅助坑道内井点降水。在埋深较浅的隧道中，可在洞外地面隧道两侧布点进行深井泵降水。当地下水丰富，而且排水条件或排水费用太高，经过技术、经济比选后，可采用注浆
45、堵水措施。注浆堵水又分地面预注浆和洞内开挖工作面预注浆两种方法。二者采用哪种方法，应根据隧道埋深、工程地质和水文地质情况，钻孔和压浆设备能力，以及技术、经济、工期等方面进行综合分析后采用。第四节 断层施工安全技术一、断层对隧道施工的主要影响隧道穿过断层地段时，施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性以及隧道轴线和断层构造线方向的组合关系(正交、斜交或平行)。此外，与施工过程中对围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施工技术措施是否得当等，均有很大关系。当隧道轴线接近于垂直构造线方向，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。但当隧道轴线斜交或者
46、平行于构造方向时，则隧道穿过破碎带的长度增大，并有强大侧压力，应加强边墙衬砌，及时封闭。二、断层地带隧道施工一般步骤1、探明断层地带情况施工前，切实掌握所遇断层带的所有情况。当断层破碎带的宽度较大，破坏程度严重，破碎带的充填物情况复杂，且有较多地下水时，应在隧道一侧或两侧开挖调查导坑。利用调查导坑详细测绘地质状况后，应及时做好导坑的封闭衬砌；调查导坑穿过断层后，宜在较好的岩层中掘进一段距离再转入正洞，开辟新的工作面，以加快施工进度。如设有平行导坑时，可超前于正洞，预先了解正洞断层的实际地质情况，并有利于排水。2、选择合理施工方法在断层带施工，应根据有关施工技术与机具设备条件、进度要求、材料供给
47、等，慎重选择通过断层地段的施工方法。当断层带内充填软塑状的断层泥或特别松散的颗粒时，可比照松散层中的超前支护，采用先拱后墙法。墙部的首轮马口，可用挖井法施工，如断层带特别破碎，则二、三轮马口应以扩井法施工，最后挖去核心，随即施作抑拱。如断层地段出现大量涌水时，则宜采取排堵结合的治理措施。3、施工注意事项1、防排水作业(1)如断层带地下水是由地表水补给时，应在地表设置截排系统引排。对断层承压水，应在每个掘进循环中，向巷道前进方向钻凿2个以上的超前钻孔，其深度宜在4m以上，以探明地下水的情况。(2)随工作面的向前推进挖好排水沟，并根据岩质情况，必要时加以铺砌。如为反坡掘进则除应准备足够的抽水设备外，并应安排适当的集水坑。(3)坑壁或坑顶有水流出时，应凿眼
