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1、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、膨胀性围岩的基本特征与分级(一)膨胀岩基本特征(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 一是间接反应岩石膨胀指标；二是直接定量反应岩
2、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
3、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若建在其上方，则有基础下沉的危害。隧道若修建在其下 方，常有发生冒顶的危险。隧道若修建在其邻侧，则有可能承 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
4、、实回填、严治 水、勤量测”的施工原则，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
5、。(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)施工中如发现不安全因素，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、清除、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
6、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
7、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，可加深该侧的边墙基础通过(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 基础时，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，可加强两边墙基础，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注意事项(1)当施工达到溶洞边缘，各工序应紧密衔接，支护和衬砌赶前。(2)施工中
8、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，
9、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，或信息反馈不 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
10、止继续发展。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，可采取暗洞明作的办法。(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
11、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办法。(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达到 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 以稀释到安全标准时，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 不规则片状。(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。,
