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1、软弱围岩隧道施工技术 00 001 1第1页，共80页，编辑于2022年，星期三前前 言言 目前在建隧道目前在建隧道66006600公里，已规划建设隧道公里，已规划建设隧道76007600公里，隧道公里，隧道呈现呈现“三多三多”特点特点（隧道数量多、长大隧道多、风险隧道多）（隧道数量多、长大隧道多、风险隧道多）。其中软弱围岩隧道占有相当大的比例。其中软弱围岩隧道占有相当大的比例。软弱围岩隧道施工，除地质条件差，还会遇到断面软弱围岩隧道施工，除地质条件差，还会遇到断面大、埋深浅、下穿公路或建筑物等情况，从而使施工更大、埋深浅、下穿公路或建筑物等情况，从而使施工更加复杂，难度更大。目前，由于技术措
2、施不合理、施工加复杂，难度更大。目前，由于技术措施不合理、施工方法不当、施工工艺不到位、现场管理薄弱等环节的诸方法不当、施工工艺不到位、现场管理薄弱等环节的诸多问题，造成了大量的隧道变形和坍方事故，损失巨大，多问题，造成了大量的隧道变形和坍方事故，损失巨大，教训深刻。教训深刻。1 1第2页，共80页，编辑于2022年，星期三 如何提高软弱围岩隧道施工水平，预防变形和坍方，如何提高软弱围岩隧道施工水平，预防变形和坍方，确保施工安全，其核心是抓住软弱围岩隧道工程特点，落确保施工安全，其核心是抓住软弱围岩隧道工程特点，落实好实好“三超前、四到位、一强化三超前、四到位、一强化”施工技术关键环节。施工技
3、术关键环节。三超前：超前预报、超前加固、三超前：超前预报、超前加固、超前支护超前支护 四到位：工法选择到位、支护措施到位、四到位：工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌跟进到位快速封闭到位、衬砌跟进到位 一强化：强化量测一强化：强化量测 2 2第3页，共80页，编辑于2022年，星期三目目 录录1 1 软弱围岩隧道变形、坍方事故案例软弱围岩隧道变形、坍方事故案例2 2 软弱围岩隧道地质特征和工程特点软弱围岩隧道地质特征和工程特点3 3 软弱围岩隧道施工技术软弱围岩隧道施工技术 3 3第4页，共80页，编辑于2022年，星期三1 1 软弱围岩隧道变形、坍方事故案例软弱围岩隧道变形、坍方事
4、故案例 4 4第5页，共80页，编辑于2022年，星期三1.11.1事故案例事故案例l郑西客专南山口隧道大坍方（郑西客专南山口隧道大坍方（20072007年年7 7月月1515日发生）日发生）。坍方段埋深坍方段埋深8686米，地质为强风化粉砂岩及卵石米，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土，采取台阶法施工。掌子面初期支护首先出现掉块、开裂，掉块、开裂，3 3天后发生大坍方，坍方长度天后发生大坍方，坍方长度146146米，米，洞内初期支护全部破坏，造成地表房屋开裂，经洞内初期支护全部破坏，造成地表房屋开裂，经济损失较大。济损失较大。坍方原因：快速封闭不到位、衬砌坍
5、方原因：快速封闭不到位、衬砌跟进不到位、量测未到位。跟进不到位、量测未到位。（上台阶开挖（上台阶开挖8383米，米，仰拱距掌子面仰拱距掌子面126126米，二衬距掌子面米，二衬距掌子面146146米）。米）。5 5第6页，共80页，编辑于2022年，星期三南山口隧道大坍方照片南山口隧道大坍方照片 6 6第7页，共80页，编辑于2022年，星期三 7 7第8页，共80页，编辑于2022年，星期三l贵广铁路东科岭隧道涌砂坍方（贵广铁路东科岭隧道涌砂坍方（20102010年年1 1月月1919日日发生）。发生）。坍方段埋深坍方段埋深21m21m（属浅埋），地质为向（属浅埋），地质为向斜构造全风化花岗
6、岩，呈砂状，开挖扰动后呈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。进口开流塑状，地表为水田和常年流水水沟。进口开挖到挖到398398米处，掌子面施作超前小导管时，突然米处，掌子面施作超前小导管时，突然发生涌砂坍方，涌砂量约发生涌砂坍方，涌砂量约800800立方，随后地面出立方，随后地面出现坍陷，坍坑直径约现坍陷，坍坑直径约3535米。米。涌砂坍方原因：未进涌砂坍方原因：未进行超前预报、未进行超前加固、未进行超前支护行超前预报、未进行超前加固、未进行超前支护 8 8第9页，共80页，编辑于2022年，星期三东科岭隧道涌砂坍方照片东科岭隧道涌砂坍方照片 9 9第10
7、页，共80页，编辑于2022年，星期三东科岭隧道地面坍坑照片东科岭隧道地面坍坑照片 10 10第11页，共80页，编辑于2022年，星期三l张集铁路旧堡隧道初期支护开裂变形（张集铁路旧堡隧道初期支护开裂变形（20102010年年2 2月月2626日发生）。日发生）。变形段隧道埋深约变形段隧道埋深约300300米，地质为麻米，地质为麻粒岩夹辉绿岩脉，处于粒岩夹辉绿岩脉，处于F3F3断层影响带，构造节理发断层影响带，构造节理发育，岩体破碎。进口开挖到育，岩体破碎。进口开挖到41364136米处，初期支护工米处，初期支护工25b25b钢架发生变形，变形速率钢架发生变形，变形速率151mm/d151m
8、m/d，随后掌子面，随后掌子面后方后方3030米范围内初期支护扭曲变形，喷射混凝土开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。裂、掉块，渗水量增大。该段变形原因：由于对工程该段变形原因：由于对工程地质特性认识不足，工法选择不到位、支护措施不到地质特性认识不足，工法选择不到位、支护措施不到位。位。11 11第12页，共80页，编辑于2022年，星期三旧堡隧道初期支护变形开裂照片旧堡隧道初期支护变形开裂照片 12 12第13页，共80页，编辑于2022年，星期三l集包铁路新旗下营隧道坍方（集包铁路新旗下营隧道坍方（20102010年年3 3月月1919日日发生）。发生）。坍方段埋
9、深约坍方段埋深约7070米，地质为变质大理岩，米，地质为变质大理岩，前期施工时经常发生局部掉块。进口开挖到前期施工时经常发生局部掉块。进口开挖到370370米处。后方米处。后方5656米位置初期支护（格栅钢架）失稳米位置初期支护（格栅钢架）失稳破坏坍方，造成多名作业人员遇难。破坏坍方，造成多名作业人员遇难。坍方原因：坍方原因：支护措施不到位、快速封闭不到位、量测不到位支护措施不到位、快速封闭不到位、量测不到位 13 13第14页，共80页，编辑于2022年，星期三新旗下营隧道坍方照片新旗下营隧道坍方照片 14 14第15页，共80页，编辑于2022年，星期三 2006 2006年年3 3月月2
10、121日日:武康二线王家沟隧道坍方，武康二线王家沟隧道坍方，8 8人受困。人受困。5 5月月1616日日:大丽线南场岭隧道洞口坍方，大丽线南场岭隧道洞口坍方，6 6人受困。人受困。5 5月月2121日日:洛湛线双牌二号隧道洞口坍方，洛湛线双牌二号隧道洞口坍方，1 1死死3 3伤。伤。8 8月月1212日日:郑西客专秦东隧道坍方，郑西客专秦东隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。9 9月月1313日日:武康二线系家山一号隧道坍方，武康二线系家山一号隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。20062006年发生事故年发生事故5 5起，造成起，造成5 5死死3 3伤伤1414人受困人受困 1.21.2事故统计与分
11、析事故统计与分析 统计统计20062006年至今软弱围岩隧道发生事故年至今软弱围岩隧道发生事故 15 15第16页，共80页，编辑于2022年，星期三 2007 2007年年4 4月月3030日日:太中银吴堡隧道坍方，太中银吴堡隧道坍方，4 4死死1 1伤。伤。7 7月月1515日日:郑西客专南山口隧道大坍方郑西客专南山口隧道大坍方146146米。米。8 8月月6 6日日:石太客专南庄隧道坍方，石太客专南庄隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。8 8月月6 6日日:广深港客专水田隧道洞口坍方，广深港客专水田隧道洞口坍方，2 2人死亡。人死亡。9 9月月2 2日日:合宁线亭子山二号隧道坍方，合宁线亭子
12、山二号隧道坍方，5 5人死亡。人死亡。9 9月月3030日日:兰青二线八盘峡二号隧道坍方，兰青二线八盘峡二号隧道坍方，8 8人受困。人受困。20072007年发生事故年发生事故7 7起，造成起，造成1313死死2 2伤伤8 8人受困人受困 16 16第17页，共80页，编辑于2022年，星期三 2008 2008年年1 1月月9 9日日:兰青二线杨家店隧道坍方，兰青二线杨家店隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。1 1月月2020日日:郑西客专盘东隧道坍方，郑西客专盘东隧道坍方，3 3人死亡。人死亡。3 3月月2121日日:田德线百安隧道坍方，田德线百安隧道坍方，2 2死死3 3伤。伤。3 3月月2
13、525日日:包西线活沙兔隧道坍方，包西线活沙兔隧道坍方，4 4人死亡。人死亡。7 7月月1515日日:洛湛线古榄隧道坍方，洛湛线古榄隧道坍方，1 1人死亡。人死亡。8 8月月2929日日:西格二线克土隧道坍方，西格二线克土隧道坍方，4 4死死7 7伤。伤。20082008年发生事故年发生事故6 6起，造成起，造成1616死死1010伤伤 17 17第18页，共80页，编辑于2022年，星期三 2009 2009年年2 2月月1717日日:包西线寨山村隧道坍方，包西线寨山村隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。3 3月月8 8日日:石武客专木兰隧道坍方，石武客专木兰隧道坍方，2 2死死2 2伤。伤。3
14、 3月月1616日日:向莆线宝台山隧道坍方，向莆线宝台山隧道坍方，3 3死死1 1伤。伤。7 7月月1919日日:襄渝二线杨家沟隧道坍方，襄渝二线杨家沟隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。8 8月月1 1日日:湘桂线梅子坳隧道洞口坍方，湘桂线梅子坳隧道洞口坍方，3 3人死亡。人死亡。1010月月2929日日:包西线新响沙湾隧道坍方，人员逃脱。包西线新响沙湾隧道坍方，人员逃脱。1212月月1919日日:包西线邓家楼一号隧道坍方，包西线邓家楼一号隧道坍方，6 6人受困。人受困。2009 2009年发生事故年发生事故7 7起，造成起，造成1212死死3 3伤伤6 6人受困人受困 18 18第19页，共8
15、0页，编辑于2022年，星期三 2010 2010年年1 1月月1414日日:南广线白云隧道突水突泥，南广线白云隧道突水突泥，5 5人死亡。人死亡。3 3月月1919日日:集包线新旗下营隧道坍方，集包线新旗下营隧道坍方，1010人死亡。人死亡。7 7月月1111日日:南黎线那适南黎线那适2 2号隧道坍方，号隧道坍方，1010人死亡。人死亡。截止目前，截止目前，20102010年发生事故年发生事故3 3起，已造成起，已造成2525人死人死亡亡 19 19第20页，共80页，编辑于2022年，星期三 对统计数据进行分析，软弱围岩隧道事故对统计数据进行分析，软弱围岩隧道事故主要表现在三个方面：主要表
16、现在三个方面：一是洞口坍方，占一是洞口坍方，占20%20%。二是掌子面变形坍方，占二是掌子面变形坍方，占33%33%。三是掌子面后方坍方三是掌子面后方坍方“关门关门”，占，占47%47%。20 20第21页，共80页，编辑于2022年，星期三 据以上不完全统计，从据以上不完全统计，从20062006年到年到20102010年目前为年目前为止，止，4 4年多时间内，软弱围岩隧道发生事故年多时间内，软弱围岩隧道发生事故2828起，死起，死亡亡7171人，事故发生之频繁，死亡人数之多，令人心人，事故发生之频繁，死亡人数之多，令人心痛。究其原因，主要有两个方面，痛。究其原因，主要有两个方面，一是客观上
17、地质一是客观上地质和环境的复杂性，二是主观上技术措施、施工方法及和环境的复杂性，二是主观上技术措施、施工方法及工艺、现场管理等原因。工艺、现场管理等原因。因此，提高对软弱破碎围岩因此，提高对软弱破碎围岩的认识，提高设计和施工水平，做到的认识，提高设计和施工水平，做到“三超前、四到三超前、四到位、一强化位、一强化”，对杜绝工程事故的发生十分重要。，对杜绝工程事故的发生十分重要。21 21第22页，共80页，编辑于2022年，星期三2 2 软弱围岩隧道地质特征和工程特点软弱围岩隧道地质特征和工程特点 22 22第23页，共80页，编辑于2022年，星期三2.12.1软弱围岩隧道地质特征软弱围岩隧道
18、地质特征l围岩强度低，承载能力低。围岩强度低，承载能力低。如黏性土、粉土、如黏性土、粉土、砂类土、黄土、全风化岩体等。砂类土、黄土、全风化岩体等。l节理发育、破碎、自稳能力差。节理发育、破碎、自稳能力差。如岩体破碎的泥如岩体破碎的泥岩、页岩、砂岩、千枚岩、板岩等。岩、页岩、砂岩、千枚岩、板岩等。l断层带散体结构、自稳能力极差。断层带散体结构、自稳能力极差。受构造影响，受构造影响，断层带结构面杂乱无序，呈角砾、縻棱状或碎断层带结构面杂乱无序，呈角砾、縻棱状或碎裂结构，充填泥质或泥夹岩屑。裂结构，充填泥质或泥夹岩屑。23 23第24页，共80页，编辑于2022年，星期三2.22.2软弱围岩隧道工程
19、特点软弱围岩隧道工程特点 软弱围岩强度低、自稳能力差，隧道开挖软弱围岩强度低、自稳能力差，隧道开挖后地应力重新分布，使隧道周边产生较大的松后地应力重新分布，使隧道周边产生较大的松动圈。一旦工程措施（包括设计措施）和施工动圈。一旦工程措施（包括设计措施）和施工方法不当，将极易发生初期支护变形侵限和隧方法不当，将极易发生初期支护变形侵限和隧道坍方等工程事故。因此，软弱围岩隧道施工道坍方等工程事故。因此，软弱围岩隧道施工的核心是的核心是“控制变形、防止坍方控制变形、防止坍方”。24 24第25页，共80页，编辑于2022年，星期三3 3 软弱围岩隧道施工技术软弱围岩隧道施工技术 25 25第26页，
20、共80页，编辑于2022年，星期三 软弱围岩隧道施工，应在以下七个方面予软弱围岩隧道施工，应在以下七个方面予以重视，实现标准化施工管理，从而避免变形以重视，实现标准化施工管理，从而避免变形和坍方事故的发生。和坍方事故的发生。超前预报超前预报 超前加固超前加固 超前支护超前支护 开挖工法开挖工法 初期支护初期支护 二次衬砌二次衬砌 监控量测监控量测 26 26第27页，共80页，编辑于2022年，星期三3.13.1超前预报超前预报 现场时常会遇到实际开挖揭示的地质与设计提供的地现场时常会遇到实际开挖揭示的地质与设计提供的地质存在较大差异，引起技术措施和施工方法的变化。因此，质存在较大差异，引起技
21、术措施和施工方法的变化。因此，除设计阶段加强地质勘察外，施工阶段也必须进行超前地除设计阶段加强地质勘察外，施工阶段也必须进行超前地质预报工作，这一点尤为重要。质预报工作，这一点尤为重要。地质素描、物探、超前钻探方法是软弱围岩超前预地质素描、物探、超前钻探方法是软弱围岩超前预报的主要手段。报的主要手段。在破碎带和断层地段，加强超前长、短钻孔，及在破碎带和断层地段，加强超前长、短钻孔，及时探明隧道前方地质情况，特别是地下水的发育时探明隧道前方地质情况，特别是地下水的发育情况，严禁在未探明情况下盲目开挖。情况，严禁在未探明情况下盲目开挖。27 27第28页，共80页，编辑于2022年，星期三 参建各
22、方都应该重视施工阶段参建各方都应该重视施工阶段超前地质预报工作，建立责任制，超前地质预报工作，建立责任制，明确责任和分工。高和极高风险隧明确责任和分工。高和极高风险隧道，必须进行超前地质预报的专项道，必须进行超前地质预报的专项设计。设计。28 28第29页，共80页，编辑于2022年，星期三3.23.2超前加固超前加固 在断层破碎带和软弱地层，特别是富含水在断层破碎带和软弱地层，特别是富含水时，必须对围岩进行超前加固，改良地层，确时，必须对围岩进行超前加固，改良地层，确保隧道安全施工。保隧道安全施工。必须配备专业队伍、专业设备，进行专项设必须配备专业队伍、专业设备，进行专项设计，保证加固效果。
23、计，保证加固效果。目前，常用的围岩加固方法是注浆法。目前，常用的围岩加固方法是注浆法。注浆法主要分全断面注浆和局部注浆两种。在富注浆法主要分全断面注浆和局部注浆两种。在富水断层地带，常采取全断面注浆。水断层地带，常采取全断面注浆。29 29第30页，共80页，编辑于2022年，星期三 全断面注浆法钻孔数量多，施作周期长；全断面注浆法钻孔数量多，施作周期长；局部注浆是针对隧道前方地层特点，对薄弱部局部注浆是针对隧道前方地层特点，对薄弱部位进行注浆，钻孔数量少，施作周期短。位进行注浆，钻孔数量少，施作周期短。无论是全断面注浆，还是局部注浆，都要求无论是全断面注浆，还是局部注浆，都要求必须配备先进的
24、钻孔注浆设备，必须采取信息化必须配备先进的钻孔注浆设备，必须采取信息化注浆。注浆。30 30第31页，共80页，编辑于2022年，星期三别岩槽隧道别岩槽隧道F1F1断层全断面注浆照片断层全断面注浆照片 31 31第32页，共80页，编辑于2022年，星期三齐岳山隧道齐岳山隧道F11F11断层信息化注浆照片断层信息化注浆照片 32 32第33页，共80页，编辑于2022年，星期三注浆加固范围注浆加固范围 l纵向加固长度应根据钻机能力和地层特点确定，纵向加固长度应根据钻机能力和地层特点确定，一般为一般为202030m30m。特殊地层条件下，应及时调。特殊地层条件下，应及时调整纵向注浆加固长度，否则
25、既影响进度，又影整纵向注浆加固长度，否则既影响进度，又影响质量。响质量。l环向加固厚度一般为环向加固厚度一般为3 35m5m，局部可增加到，局部可增加到5 58m8m。33 33第34页，共80页，编辑于2022年，星期三中国产中国产MGJ-50MGJ-50钻机钻机 中国产中国产XY-2PCGXY-2PCG钻机钻机 该类钻机最大扭矩该类钻机最大扭矩200020003000Nm 3000Nm 钻进速度钻进速度3 35m/h 5m/h 34 34第35页，共80页，编辑于2022年，星期三中国产中国产MZ200MZ200钻机钻机最大扭矩最大扭矩3400Nm 3400Nm 钻进速度钻进速度5 515
26、m/h15m/h 35 35第36页，共80页，编辑于2022年，星期三日本产日本产RDP-150RDP-150钻机钻机最大扭矩最大扭矩8000Nm 8000Nm 钻进速度钻进速度151520m/h20m/h 36 36第37页，共80页，编辑于2022年，星期三 日本矿岩日本矿岩RPD-180CRPD-180C多功能钻机多功能钻机最大扭矩最大扭矩8000Nm8000Nm，钻进速度，钻进速度151520m/h20m/h 37 37第38页，共80页，编辑于2022年，星期三意大利意大利C6C6钻机钻机最大扭矩最大扭矩13550Nm 13550Nm 钻进速度钻进速度202030m/h30m/h
27、38 38第39页，共80页，编辑于2022年，星期三意大利产意大利产SM400SM400钻机钻机最大扭矩最大扭矩13630Nm 13630Nm 钻进速度钻进速度202030m/h30m/h 39 39第40页，共80页，编辑于2022年，星期三德国德国KR805KR805钻机钻机最大扭矩最大扭矩27000Nm 27000Nm 钻进速度钻进速度252530m/h30m/h 40 40第41页，共80页，编辑于2022年，星期三3.33.3超前支护超前支护 常用的超前支护方式有超前大管棚和超前常用的超前支护方式有超前大管棚和超前小导管两种。小导管两种。超前大管棚：超前大管棚一般是在对沉超前大管棚
28、：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、地面建筑物时采用。大管棚一般公路、铁路、地面建筑物时采用。大管棚一般采用采用70mm70mm159mm159mm的钢管，纵向长度的钢管，纵向长度1010100m100m根据工程需要设置。根据工程需要设置。41 41第42页，共80页，编辑于2022年，星期三洞内大管棚照片洞内大管棚照片 42 42第43页，共80页，编辑于2022年，星期三设管棚工作间：设管棚工作间：一般施作管棚时都要设置管棚工作间，
29、管棚工作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，比隧道断面加宽间按钻机特点设计，比隧道断面加宽505070cm70cm，工作间长度，工作间长度7 710m10m，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，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。环多时，施作多个管棚工作间就存在着三个问题。43 43第44页，共80页，编辑于2022年，星期三齐岳山隧道齐岳山隧道F11F11断层前期管棚工作间照片断层前期管棚工作间照片 44 44第45页，共80页，编辑于2022年，星期三一是为施作工作间，隧道断面加大
30、后，开挖难度加大，开挖一是为施作工作间，隧道断面加大后，开挖难度加大，开挖安全风险增加。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。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，既增加了开挖费三是由于管棚工作间采取扩挖断面方法，既增加了开挖费用，又增加了回填混凝土的费用，浪费大。用，又增加了回填混凝土的费用，浪费大。45 45第46页，共80页，编辑于2022年，星期三无工作间管棚施作技术：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在标准断面采用顶进器将
31、管棚顶到开挖断面外。该技术开挖断面外。该技术不需要扩大断面，不切割大量的管棚，降不需要扩大断面，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。低了施工风险，提高了工效，节约了投资，应大力推广。46 46第47页，共80页，编辑于2022年，星期三齐岳山隧道齐岳山隧道F11F11断层后期无管棚工作间照片断层后期无管棚工作间照片 47 47第48页，共80页，编辑于2022年，星期三 超前小导管：超前小导管是在对施工安全要超前小导管：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。
32、土质地层、断层破碎带中普遍采用。当地层卡钻当地层卡钻严重时，可采用自进式锚杆。严重时，可采用自进式锚杆。小导管一般采用小导管一般采用32mm32mm60mm60mm的钢管，纵向长度的钢管，纵向长度2.52.56m6m根根据工程需要设置。据工程需要设置。小导管布设后根据地层稳定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。情况，如需要可进行注浆，加固周边地层。48 48第49页，共80页，编辑于2022年，星期三洞内超前小导管施工照片洞内超前小导管施工照片 49 49第50页，共80页，编辑于2022年，星期三水平旋喷支护：软塑土体、含水砂层等可采用水平旋喷水平旋喷支护：软塑土体
33、、含水砂层等可采用水平旋喷进行超前加固与支护。进行超前加固与支护。50 50第51页，共80页，编辑于2022年，星期三l预切槽支护预切槽支护：用特制的：用特制的链式机械切刀沿断面周链式机械切刀沿断面周边连续切割出一条厚约边连续切割出一条厚约数十厘米，深数米的窄数十厘米，深数米的窄槽，同时应用与切刀一槽，同时应用与切刀一体化的混凝土灌注设备体化的混凝土灌注设备注入混凝土，形成一个注入混凝土，形成一个连续的，起预先支护作连续的，起预先支护作用的混凝土拱壳。然后用的混凝土拱壳。然后在在“拱壳拱壳”支护下进行支护下进行工作面的全断面机械挖工作面的全断面机械挖掘掘 51 51第52页，共80页，编辑于
34、2022年，星期三预切槽法三维示意预切槽法三维示意 52 52第53页，共80页，编辑于2022年，星期三3.43.4开挖工法开挖工法 常用的开挖工法有台阶法、环形导坑（预留核心常用的开挖工法有台阶法、环形导坑（预留核心土）法、土）法、CDCD法、法、CRDCRD法、双侧壁导坑法等。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。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。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，尽量减少开挖步骤。简单到复杂
35、，尽量减少开挖步骤。现场施工应严格执行设计工法，不得擅自更改。现场施工应严格执行设计工法，不得擅自更改。53 53第54页，共80页，编辑于2022年，星期三台阶法：台阶法：该工法该工法一般适合于一般适合于级围级围岩，要求台阶长度岩，要求台阶长度不大于不大于1 1倍洞径，倍洞径，仰拱距掌子面距离仰拱距掌子面距离不大于不大于2 2倍洞径。倍洞径。54 54第55页，共80页，编辑于2022年，星期三环形导坑环形导坑(预留核心土预留核心土)法：法：该方法利用核心土稳定掌子面，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。该工法步然后开挖两侧边墙、中部核心土，最后开挖仰拱。
36、该工法步骤多，工艺要求高。骤多，工艺要求高。55 55第56页，共80页，编辑于2022年，星期三 目前，软弱围岩大断面隧道多采用环形导坑法（三台目前，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）：如下（双线隧道）：上台阶每循环开挖进尺上台阶每循环开挖进尺、级围岩不大于级围岩不大于1 1榀钢架，榀钢架，级不大于级不大于2 2榀。榀。边墙开挖进尺不大于边墙开挖进尺不大于2 2榀。榀。仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆（管），每循环开挖进尺仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆（管），每循环开挖进尺
37、不大于不大于3m3m。初期支护封闭成环位置距掌子面距离原则上不宜不大于初期支护封闭成环位置距掌子面距离原则上不宜不大于2 2倍洞径。倍洞径。根据地质、量测情况，设置临时仰拱或横撑。根据地质、量测情况，设置临时仰拱或横撑。56 56第57页，共80页，编辑于2022年，星期三环形导坑环形导坑(预留核心土法预留核心土法)照片照片 57 57第58页，共80页，编辑于2022年，星期三CDCD法（中隔壁法）：法（中隔壁法）：该工法适合于浅埋地段或穿越建（构）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
38、部分进行开挖，先在一侧采用台阶法分层开挖及支护，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。每台阶纵向长度再开挖隧道另一侧。每台阶纵向长度3 35m5m。初期支护仰拱。初期支护仰拱紧跟下台阶，封闭成环。紧跟下台阶，封闭成环。58 58第59页，共80页，编辑于2022年，星期三CRDCRD法（交叉中隔壁法）：法（交叉中隔壁法）：该工法在特殊条件下采用。该工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），每台阶纵向长度护和临时横撑（临时仰拱），每台阶纵向长度3
39、 35m5m，步步封，步步封闭成环。闭成环。59 59第60页，共80页，编辑于2022年，星期三CRDCRD工法开挖照片工法开挖照片 60 60第61页，共80页，编辑于2022年，星期三双侧壁导坑法：双侧壁导坑法：该工法在特大断面等特殊条件下采用。该工该工法在特大断面等特殊条件下采用。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。制沉降变形好，但连接点多，受力复杂，对工艺要求高。61 61第62页，共80页，编辑于2022年，星期三双侧壁导坑工法开挖照片双侧壁导坑工法开挖照片
40、 62 62第63页，共80页，编辑于2022年，星期三对于岩石强度低，环境要求高的隧道应采用单臂掘进机、铣挖机、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。机械破碎等开挖。63 63第64页，共80页，编辑于2022年，星期三3.53.5初期支护初期支护l初期支护方式：锚网喷；锚网喷初期支护方式：锚网喷；锚网喷+钢拱架，钢钢拱架，钢架形式有格栅钢架、工字钢、架形式有格栅钢架、工字钢、H H型钢。特殊地型钢。特殊地质条件下使用喷钢纤维混凝土。质条件下使用喷钢纤维混凝土。l初期支护受力特征：隧道开挖后短时间或变初期支护受力特征：隧道开挖后短时间或变形量小时，初期支护
41、与地层共同承受形变压形量小时，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，度和刚度，及时支护，控制变形控制变形。64 64第65页，共80页，编辑于2022年，星期三初期支护仰拱（临时仰拱）及时闭合极其重要，闭合成环初期支护仰拱（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、避免坍后，提高了结构的承载能力，从而有效地控制变形、避免
42、坍方。方。65 65第66页，共80页，编辑于2022年，星期三 技术要求技术要求 双线隧道双线隧道、级围岩采用台阶法开挖时，必须设置锁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。脚锚杆（管）等控制拱（墙）脚位移的措施。双线隧道双线隧道级围岩应设置横向临时支撑或临时仰拱，临时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，纵向每支撑采用型钢，纵向每2 2榀设榀设1 1处。处。钢拱架宜采用八字节格栅拱架。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。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
43、质条件下可另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。行设计。66 66第67页，共80页，编辑于2022年，星期三3.63.6监控量测监控量测 监控量测是软弱围岩隧道安全施工的监控量测是软弱围岩隧道安全施工的“眼睛眼睛”，是判断结构稳定性、指导软弱围岩隧道安，是判断结构稳定性、指导软弱围岩隧道安全施工全施工“最重要最重要”的信息化手段。不进行监控量的信息化手段。不进行监控量测，将无法保证软弱围岩的安全施工。很多隧道测，将无法保证软弱围岩的安全施工。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。量测成果才产生
44、的，教训深刻。67 67第68页，共80页，编辑于2022年，星期三l监控量测主要包括拱顶监控量测主要包括拱顶下沉和水平收敛，浅埋下沉和水平收敛，浅埋段应进行地表沉降量测。段应进行地表沉降量测。目前采用有尺量测的较目前采用有尺量测的较多。由于隧道断面大，多。由于隧道断面大，采取有尺量测时，施工采取有尺量测时，施工干扰大、耗时长。应大干扰大、耗时长。应大力推广采用全站仪利用力推广采用全站仪利用贴片反射进行量测。贴片反射进行量测。68 68第69页，共80页，编辑于2022年，星期三 技术要求技术要求 建立等级管理、信息反馈和报告制度。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
45、，培训后上岗，实行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。专业化管理，城市隧道要引入第三方监测。量测断面布置间距量测断面布置间距级围岩级围岩10m10m（规程（规程101030m30m）、）、级围岩级围岩5m5m（规程（规程5 510m10m）。）。拱顶下沉或水平收敛速率达拱顶下沉或水平收敛速率达5mm/d5mm/d或位移累计达或位移累计达100mm100mm时，要暂停施工，分析产生原因，提出处理措施。时，要暂停施工，分析产生原因，提出处理措施。采用有尺量测时，测点挂钩要做成闭合三角形，保采用有尺量测时，测点挂钩要做成闭合三角形，保证不变形、点接触。
46、证不变形、点接触。69 69第70页，共80页，编辑于2022年，星期三拱顶下沉量测照片拱顶下沉量测照片 70 70第71页，共80页，编辑于2022年，星期三水平收敛量测照片水平收敛量测照片 71 71第72页，共80页，编辑于2022年，星期三全站仪量测照片全站仪量测照片 72 72第73页，共80页，编辑于2022年，星期三3.73.7二次衬砌二次衬砌 由于目前初支二衬共同承载的设计方法，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，根据适时进行二次衬砌对安全施工十分重要，根据部有关要求：部有关要求：级围岩二衬距掌子面距离不大级围岩二衬距掌子面距离不大于于90m
47、90m，级、级、级不大于级不大于70m70m，这些经验数据这些经验数据是十分重要的，现场必须严格执行。是十分重要的，现场必须严格执行。73 73第74页，共80页，编辑于2022年，星期三下面介绍一下隧道洞口施工、高地应力地层施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。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关于隧道洞口施工应注意的几个问题“早进晚出早进晚出”，对洞口不良地质可采取加长明洞、，对洞口不良地质可采取加长明洞、管棚法进洞等措施。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，这一次刷坡到位，不允许上半断
48、面刷坡后进洞，这样，进洞后再刷下半断面时易引起洞口滑坍。样，进洞后再刷下半断面时易引起洞口滑坍。尽早施作洞口工程。尽早施作洞口工程。74 74第75页，共80页，编辑于2022年，星期三洞口坍方照片洞口坍方照片 75 75第76页，共80页，编辑于2022年，星期三 高地应力软岩隧道施工的几个问题高地应力软岩隧道施工的几个问题超前预报。超前预报。目前尚未系统开展掌子面地应力测试，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。这就给工程措施的制定造成困难。锚杆加固。锚杆加固。及时施作长锚杆加固围岩，必要时采及时施作长锚杆加固围岩，必要时采用预应力锚杆。用预应力锚杆。初期支护刚度
49、。初期支护刚度。合理选取支护刚度参数，防止变形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。侵限。必要时可施作双层初期支护。超前释放应力。超前释放应力。目前现场进行了超前钻孔、超前导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。程实践及研究。76 76第77页，共80页，编辑于2022年，星期三岩土控制变形分岩土控制变形分析法析法:对掌子面对掌子面超前加固后可全超前加固后可全断面机械化施工，断面机械化施工，不但可加快进度，不但可加快进度，而且施工安全度而且施工安全度高，应在工程中高，应在工
50、程中应用和推广。应用和推广。77 77第78页，共80页，编辑于2022年，星期三 结结 语语 近年来，软弱围岩隧道事故频繁发生，不但造成了财产近年来，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。影响。软弱围岩地质条件复杂，施工工序繁多，工艺要求严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格，技术含量高。如果能认清软弱围岩“变形与坍方的发变形与坍方的发展过程和变化规律展过程和变化规律”，严格执行，严格执行“三超前、四到位、一强化三超前、四到位、一强化”