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1、山山 岭岭 隧隧 道道标准化工艺工法及防坍控制要点标准化工艺工法及防坍控制要点中铁隧道集团三处有限公司中铁隧道集团三处有限公司中铁隧道集团三处有限公司中铁隧道集团三处有限公司 湖北十堰湖北十堰湖北十堰湖北十堰2012201220122012年年年年5 5 5 5月月月月10101010日日日日1主要内容主要内容前言 隧道施工技术发展简史一、隧道工程的施工特点和原则二、洞口工程的施工要点三、洞身施工的主要方法四、隧道防坍控制要点2前言前言 隧道施工技术发展简史隧道施工技术发展简史 纵观我国隧道修建史，其修建技术的发展大体上经历了三个阶段：1、中华人民共和国成立前，隧道修建技术落后的时期。这一时期
2、基本上是靠人力开挖，手工操作，机具十分简单。2、20世纪5070年代，隧道修建技术有所发展时期。隧道施工由以人力为主转为普遍采用中、小型机械施工，隧道建设能力较低，断面分割一般在10 左右。如隧道开挖采用上、下导坑法，正、反台阶法，漏斗棚架法、蘑菇形开挖法，等等；隧道衬砌采用先拱后墙法或先墙后拱法。33、20世纪80年代以后，隧道技术进入大发展时期。由于从国外引进了隧道施工大型专用机械设备和先进技术，隧道施工能力有了较大的提高。在较好岩层里隧道钻爆掘进施工多采用全断面法，半断面法，短台阶法、中导洞法；在软弱地层中隧道开挖施工则采用微台阶法（或加反拱），CD 工法，CRD 工法、单侧洞法、双侧洞
3、法（眼镜法）。4 其发展趋势是：掘进分部断面增大以能更好地适应高效率的机械化施工；支护结构骨架的工厂化预制与现场实施相结合以达到及早、快速的安全需求；尽可能实现全断面衬砌施工一次完成以提高工程质量水平。5隧道施工机械悬臂掘进机全断面掘进机（TBM）6隧道施工机械钢拱架安装机三臂凿岩台车砼喷射机械手7隧道施工机械防水板自动铺设机全液压自行式仰拱栈桥无门架衬砌模板台车8一、隧道工程的施工特点和原则一、隧道工程的施工特点和原则1、施工特点施工环境恶劣：封闭的作业空间，受地下水、通风、燥声、采光等多种因素制约；地质条件复杂：隧道处于一个复杂的地质体中，且具有不确定性、变化性。2、施工原则 根据山岭公路
4、隧道的特点，应严格遵循初支紧跟开挖面、仰拱尽早封闭成环、适时施工二次衬砌的施工原则。9二、洞口工程的施工要点二、洞口工程的施工要点1、洞口土石方开挖应根据设计要求、洞口地质条件、地形地势等合理选择，宜采用台阶法或环形开挖预留核心土法。洞口土石方开挖前先完善洞口排水系统；洞口土石方开挖至成洞面后，预留成洞面核心土，以核心土体作为工作平台施工暗洞超前支护；暗洞超前支护施工完成后，挖除部分核心土，开始暗洞开挖。洞口段预留变形量宜不小于30cm，加强洞内外的监控量测。10112、为了减少边仰坡开挖，保证边仰坡的稳定，应遵循“早进晚出”的原则，提倡“零开挖”进洞理念，合理确定明暗交界位置。洞口断面复测是
5、最重要的手段，应以地表高出洞顶标高3050cm处作为明暗交界面。12三、洞身施工主要方法三、洞身施工主要方法1 1、目前公路隧道常用的几种施工方法，从工程造价和施工速度考虑，施工方法的选择顺序应为：全断面法上下台阶法三台阶法环形开挖留核心土法中隔壁（CD）法 交叉中隔壁（CRD）法双侧壁导坑法（眼镜法）。如果从施工安全方面考虑，上述顺序应反过来。施工工法选择的正确与否关系到隧道施工的安全、质量、工期和效益。132、施工方法选择的原则：（1）简单根据围岩级别来选择：全断面法适用于级围岩隧道。上下台阶法适用于级围岩隧道。三台阶法、环形开挖留核心土法适用于级围岩隧道。中隔壁（CD）法或交叉中隔壁（C
6、RD）法适用于围岩较差、浅埋隧道的级围岩。双侧壁导坑法适用于围岩较差、浅埋、大跨度隧道的级围岩。14（2）考虑施工和管理因素 利于整个隧道及洞室断面的支护和衬砌及时封闭成环，确有成效地控制围岩及结构的最终位移和变形；如控制台阶距离、增加临时仰拱等。便于更多地采用先进机械和机具投入作业，最大限度地减轻工人劳动强度及提高工作效率；过多的工法转换不利于施工组织管理和资源配备。在分部开挖后能稳定的情况下选择简单的工法，工法施工难度大对技术、管理要求高，如过程控制不严，施工不到位，易留下安全隐患。153、全断面开挖工艺流程图164、上下台阶法 上下台阶法施工工序横断面及纵断面示意图 17上下台阶法实例
7、比全断面开挖安全度高，当采用微台阶时可以实现上下台阶平行推进，加快施工进度。18上下台阶法施工要点：上台阶循环进尺宜控制在两榀钢拱架距离内；上台阶高度控制在3.54.2m；台阶长度的控制是关键，对于软弱地层应控制在11.5倍洞径。通过受力分析，若过大台阶断面形状不利于受力，造成拱脚附近受力大而失去稳定性，台阶若过短，宜造成洞顶土体下滑，引起工作面不稳定，若一定要采用长台阶法施工，应在上台阶底部施作临时仰拱或架设底部横撑。若围岩较稳定，台阶长度可适当缩短至35m，上下台阶同时钻眼爆破，以起到加快施工进度、减少资源配置的目的。19下台阶开挖时，宜采用先挖侧槽“接腿”、左右错开向前推进的方法，侧槽一
8、次开挖长度宜控制在两榀钢架内不宜过长，靠近边墙范围应特别注意，避免扰动上台阶初期支护。两侧“接腿”完成后开挖中间土体。初期支护监控量测数据异常时，宜采用增加锁脚锚杆（管）、扩大拱脚、增设临时仰拱等措施。205、三台阶法 三台阶法施工工序横断面及纵断面示意图 21三台阶法实例 比上下台阶法安全度高，但施工干扰大，施工进度较慢。22三台阶法施工要点：上台阶循环进尺宜控制在两榀钢拱架距离内；上台阶高度宜为2.02.5m，中间台阶高度宜为3.03.5m，上、中台阶长度宜为35m；中台阶及下台阶施工参照上下台阶法下台阶的施工要求。236、环形开挖预留核心土法环形开挖预留核心土法施工工序横断面及纵断面示意
9、图 24环形开挖预留核心土法实例 比三台阶法安全度高，适合于土质或采用微爆破开挖的岩层，施工干扰大，比三台阶法进度慢。25环形开挖预留核心土法施工要点：环形开挖每循环长度宜为0.51m。上部弧形导坑、中部核心土、下台阶等各部各错开35m，进行平行作业。上部开挖高度控制在4.5m左右，中部核心土离隧道顶部2.0m左右，预留核心土面积不应小于整个断面的50。全断面初期支护封闭距拱部开挖面的距离不大于30m。267、中隔壁（CD）法 中隔壁（CD）法施工工序横断面及纵断面示意图 27中隔壁（CD）法实例：优点：施工安全度较高、控制地层变形较好缺点：施工进度较台阶法慢、临时工程量和造价也是较台阶法大。
10、28中隔壁（CD）法施工要点：左、右侧各工作面每循环进尺控制在1榀拱架的距离。左右部上中台阶高度不大于3.5m（如围岩较稳定时分上下台阶），左右各台阶长度35m，左右两侧纵向距离小于12倍隧道洞径，且不大于15m。当开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除中隔壁临时支护，中隔壁的拆除应滞后于仰拱，一次拆除长度不超过15m，并加强监控量测，拆除后应立即施作二次衬砌。298、交叉中隔壁（CRD）法交叉中隔壁（CRD）法施工工序横断面及纵断面示意图 30交叉中隔壁（CRD）法实例：优点：施工安全度较高、控制地层变形较CD法好，特点是步步成环。缺点：施工进度
11、较CD法慢、临时工程量和造价也是较CD法大。31交叉中隔壁（CRD）法施工要点：上台阶开挖循环进尺控制在1榀拱架距离，中下台阶控制在12榀拱架距离。上、中台阶高度宜控制在2.5m，台阶长度为35m，左右两侧纵向距离宜小于1倍隧道洞径。当开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。中隔壁临时支护的拆除参照CD法相关要求。329、双侧壁导坑法 双侧壁导坑法施工工序横断面及纵断面示意图 33双侧壁导坑法实例：优点：施工安全度高、控制地层变形比CRD法好缺点：施工进度较CRD法慢，临时工程量、造价也比CRD法大。34双侧壁导坑法施工要点：两侧壁导坑和中部上台阶每循环进尺控制在1榀拱架距离（0.5m
12、0.75m），下台阶可控制在两榀拱架距离内（1m1.5m）。侧壁导坑形状应近于椭圆形断面，导坑断面宜为整个断面的1/3，导坑跨度不应大于0.3倍隧道宽度；左右导坑施工时，前后错开距离为1015m，中间土体滞后侧壁1015m；左右部的台阶开挖高度不应超过3.5米，台阶长度控制在23m。中隔壁临时支护的拆除参照CD法相关要求。3510、超欠挖控制要点 超欠挖控制是隧道施工的关键，控制不好不仅影响工程质量和安全，更会增加施工成本。做好控制点的复测和隧道进出口的联测工作，加强日常施工放样测量工作。要根据开挖方法、地质条件等进行动态爆破设计，要有立拱断面采用光面爆破的观念。对开挖工进行“定置”管理，熟练
13、的、经验丰富的司钻周边眼和掏槽眼。每茬炮均进行断面检查，及时处理，调整爆破参数。36四、隧道防坍控制要点四、隧道防坍控制要点1、隧道易塌方的不良地质及地形条件1.1 隧道洞口边仰坡1.1.1 易塌方的地形地貌 隧道洞口施工中边仰坡产生塌方滑坡，除施工方法不当外，地形地貌亦是一种潜在因素:宽谷地段 峡谷陡坡地段的局部缓坡区 山涧盆地边缘地区起伏平缓的丘陵地貌 凸形山坡或凸形山咀 单面山 线状延伸的断层陡崖或其下的崩塌 371、隧道易塌方的不良地质及地形条件1.1 隧道洞口边仰坡1.1.2 影响隧道洞口边坡稳定的因素 岩土性质 岩层结构、构造 水文地质条件 风化作用 气候影响 地震作用 地貌因素
14、其他因素：人类活动 381、隧道易塌方的不良地质及地形条件1.2 偏压 对于偏压隧道，若施工处理不当，易引发塌方。施工中因地质构造最可能出现偏压的情形：急倾岩层，节理发育；急倾岩层，有软弱层；洞顶有破碎层；受节理层理作用形成危害；高边墙侧壁受裂隙切割；岩壁软弱夹层，泥岩产生偏压和塌方。391、隧道易塌方的不良地质及地形条件1.3 滑坡体（1）滑坡体形成的地形地貌条件容易汇集地表水和地下水的洼形斜坡地段，易受流水冲刷和掏蚀的山区河流的岸缓坡地段，堆积土组成的上陡下缓、下伏基岩向坡外倾斜的斜坡地段。（2）滑坡与隧道塌方的关系穿越滑坡体会引起大规模塌方，影响隧道的稳定，选线时应绕避。对无法绕避的滑坡
15、，应早期发现，预防为主，综合整治。401、隧道易塌方的不良地质及地形条件1.4 断层破碎带 断层破碎带是诱发隧道塌方的主要因素之一。（1）断层地貌的工程地质和水文地质条件 断层带全部充水并成为地下水良好的通道。断层带局部充水，部分地区形成地下水通道。断层带本身含水，本身是静贮量，往往很快消耗完。（2）断裂构造与隧道塌方隧道施工通过断裂带时，由于岩体破碎，一般级，容易出现塌方、涌水，危及安全。411、隧道易塌方的不良地质及地形条件1.5 岩溶 通过岩溶洞穴时引起的 岩体失稳和岩溶水的侵袭，影响隧道的稳定。隧道通过岩溶侵蚀地貌有漏斗、溶水洞和岩溶盆地干谷等，当有暗河时，在相应部位的隧道内会出现塌方
16、、涌泥和涌水，施工中需提前做好预测预报。岩溶堆积地貌多由石灰华，石钟乳，石笋及残余堆积物组成，特别是溶洞堆积物，结构松散，大多土夹石，围岩类别低，隧道通过时极易发生塌方。421、隧道易塌方的不良地质及地形条件1.6 采空区 隧道通过采空区及地面沉降区，会引发规模不等的塌方。小型采空顶板岩(土)层的厚度地下矿层大面积采空后，矿层上部失去了支撑，平衡条件破坏，采空区上方岩体及地表随之产生变形，形成漏斗状沉落，隧道通过大面积采空时，易诱发坍方。Ho埋深；H基岩顶板厚度；h1冒落带高度；M采厚；h2裂隙带高度；矿层倾角；K=H/M采厚比；C地面最大沉降量；、岩层移动角。431、隧道易塌方的不良地质及地
17、形条件1.6 采空区 小型采空顶板的岩土性质直接影响塌陷坑的形态：顶板密实，抗剪强度高时，塌陷坑为坛形井状；土体软弱含水时为漏斗状，顶板岩质坚硬，开挖掌子面宽，常形成塌陷。长期水位变化、流水的岩质小型采空，水对顶板有顶托作用，水流消失，则托力消失，顶板塌陷向上延伸，易发生地表下沉和突然塌陷。爆破震动使坑洞顶板强度降低而塌陷。44隧道施工坍塌实例 塌方塌穿地表照片墙部塌方照片塌方塌穿地表照片45隧道施工坍塌实例 突水、突泥塌方照片洞口塌方照片46隧道施工坍塌实例 关门塌方照片47隧道施工坍塌实例 隧道平导涌水照片48隧道施工坍塌实例 断层涌泥涌水照片49隧道施工坍塌实例 洞顶地表陷坑50隧道施工
18、坍塌实例 土质隧道塌方冒顶及洞内松散坍体51隧道施工坍塌实例 坍塌岩块结构面发育52隧道施工坍塌实例 接触带塌方53隧道施工坍塌实例 施工不当（长台阶拉中槽）542、施工日常观察 一般的塌方会有一定情况的预兆，以下为隧道施工中常见的塌方前兆。2.1 掌子面及其附近现象（1）开挖后顶部未支护部位围岩掉块不停；（2）使用喷混凝土支护围岩后，仍有掉块；（3）掌子面可见出水点频繁地变化位置；（4）掌子面突然涌水，或涌水压力增大；（5）掌子面正面塌塌并向里发展；552、施工日常观察2.1 掌子面及其附近现象（6）岩层张开裂隙明显增大（肉眼可见明显增大）；（7）岩层层间充填物被水冲掉，并且水量增大；松散地
19、层开挖后不停地掉碴掉砂；（8）涌水由清变混浊；（9）肉眼可见岩石出现岩粉；（10）掌子面及其附近无故出现尘土飞扬。（11）拱脚下沉显著增大，承载力不足，预兆可能塌方。562、施工日常观察2.2 开挖揭示现象（1）当正常钻孔中出现不正常的卡钻，钻进速度出现变快、堵孔，或钻孔内的水出现异常混浊，预报地质变化可能转坏，开挖后易出现塌方。（2）如开挖现场描述的地层岩性、结构产状和水文地质等出现明显不良时，预示着地质变坏和塌方征兆。（3）开挖后的岩碴直接反映出施工地段及前端地层的地质状况，可作为地质预报的经验依据之一。572、施工日常观察2.3 支护变形或破坏（1）喷混凝土大面积开裂，脱离甚至塌落，随之
20、有“劈啪”声响；（2）锚杆垫板松脱；（3）钢支撑扭曲变形，边墙支撑中间鼓出。联结节点明显变形；（4）钢支撑之间的喷混凝土或土岩剥落；（5）网格支撑中的喷混凝土明显开裂、剥裂、钢筋露筋并变形弯曲；582、施工日常观察2.3 支护变形或破坏（6）拱顶喷混凝土对称开裂，并有被剪切下滑现象；边墙喷混凝土开裂并有被剪切下滑现象；（7）钢支撑受压力大发出响声时；（8）钢支撑之间连结板错位；联结螺栓被剪断；（9）钢支撑之间的砂土、岩层挤出，掉土块、岩块。592、施工日常观察2.4 洞口地段和浅埋地段（1）洞口地段多处地表开裂不停并裂口数目逐步增加，裂口增大、加深；（2）地表陡岩有崩塌现象发生；（3）地表明显
21、沉陷，由水平观测点判断，掌子面通过后，其上地表仍然下沉不停，且累计值超过300mm以上时。603、防坍要点 超前地质预报 监控量测 辅助工法的运用 施工过程中的注意事项613.1超前地质预报3.1.1 超前地质预报的意义 地质条件具有复杂性、特殊性和不确定性，隧道工程在规划、设计阶段，虽已实施了地质调查工作，但受地质勘察技术方法、手段及设计周期、设计深度的限制，很难完全准确的判定隧道工程地质条件和围岩特性。因此，应加强在隧道施工过程中的地质调查工作，对于不良地质等异常状况，必须有应对预案，否则将严重影响隧道的正常施工。施工方案、基本工法与辅助工法的正确选择，必须以明确的地质条件为基础。62 当
22、隧道穿越碳酸盐类地层时，若卡斯特现象十分发育，富含溶洞、溶谷、溶槽、溶沟、溶隙等，就有可能发生较大的突水。当隧道穿越断层时，若断层落差大，破碎带宽，充填性差，导水性强，穿越断层时突水突泥现象就很难避免，将给隧道施工带来一定难度。受地质勘察手段及设计周期限制，隧道的地质勘探程度一般较低，对各种地质变化情况掌握精度不够，因此在隧道施工期间进行超前地质预报十分必要。63宜万铁路野三关隧道突水宜万铁路野三关隧道突水64锦屏二级水电站辅助洞涌水情况锦屏二级水电站辅助洞涌水情况65武隆隧道岩溶和岩溶裂隙水情况武隆隧道岩溶和岩溶裂隙水情况涌水冲毁洞口场地及设施涌水冲毁洞口场地及设施涌水冲毁洞口场地及设施涌水
23、冲毁洞口场地及设施 半充填溶洞半充填溶洞半充填溶洞半充填溶洞隧道岩溶裂隙水发育隧道岩溶裂隙水发育隧道岩溶裂隙水发育隧道岩溶裂隙水发育 涌水后暗河段初期支护被挤垮涌水后暗河段初期支护被挤垮涌水后暗河段初期支护被挤垮涌水后暗河段初期支护被挤垮 66宜万铁路齐岳山隧道溶洞宜万铁路齐岳山隧道溶洞67武广客专大瑶山武广客专大瑶山1#1#隧道高压水隧道高压水683.1.2 超前地质预报的主要方法 地质调查法 物探法：弹性波反射法、电磁波法、高分辨直流电法、红外探测法等。其中弹性波法包括负视速度法、声波CT、TSP、TGP、TST、TRT等；电磁波法包括地质雷达法、瞬变电磁法等；目前应用比较广、大家公认效果
24、比较好的有TSP法（弹性波法）、地质雷达法（电磁波法）。超前钻探法：超前地质钻探法、加深炮孔探测法693.1.2 超前地质预报的主要方法 每种方法都有其局限性和优缺点，如：TSP法探测距离长，对规则的不连续面，如软硬岩分界面、断层破碎带、软弱夹层、节理密集带等探测准 确，但对岩溶等不规则体、倾角平缓的地质体及与隧道小角度相交的地质体探测效果不是很好；地质雷达法与其他探测方法相比较，对岩溶、空洞等反应灵敏，探测精度高；探测速度快，每次探测仅需20-30分钟，对施工干扰小。但探测距离短，一般有效探测距离在1015m，需要频繁的探测，探测工作量大。703.1.2 超前地质预报的主要方法红外探测法，仪
25、器小巧轻便，操作简单，基本不占用隧道施工时间，资资料分析简洁、快速、直观。但只限于定性，即只能预报有没有水，而无法确定水量大小，且对隧道施工环境要求高影响探测精度。超前钻探法与物探方法相比，它具有直观性、客观性，不存在物探手段经常发生的多解性、不确定性。但也有速度慢、费用高、对施工干扰大的缺点；713.1.2 超前地质预报的主要方法 目前，地质预报方法主要是单一手段的孤立探测成果加预报人员的经验判断而进行的预报，具有很大的局限性，在复杂地质条件下的预报效果不佳。近年来，随着预报工程实践数量的增加和经验的积累，人们逐渐认识到，隧道施工地质预报工作需要采用多手段的探测方法作支持，各手段探测信息相互
26、印证，取长补短，于是出现了多种物探+钻探的探测技术723.1.3 超前地质预报的实施原则应全程实施超前地质预报的隧道（满足条件之一）：深埋长大隧道；水下隧道；查明或推测存在大断层、岩溶、大量涌水涌泥、岩爆、废弃矿巷、瓦斯突出等严重工程地质灾害的隧道；隧址区全程或者大部分通过可溶岩，特别是强溶岩层(灰岩、白云岩、盐岩)的隧道；必须实施超前地质钻探的地段：富水软弱断层破碎带、富水岩溶发育区、煤层瓦斯发育区、重大物探异常区等地段。73加深炮孔探测法 布孔数量：三个或五个甚至更多。孔深：应较爆破孔(或循环进尺)深3m以上；孔径：宜与爆破孔相同；在掌子面开挖钻眼时，指派经验丰富的人员进行加深炮孔司钻，通
27、过对岩屑、钻进速度、水量大小等对掌子面前方的围岩进行推断。该方法操作简便、不占工序时间，效果很好，特别是对断层破碎带、岩溶地段等非常有效。743.2 监控量测 现场监控量测贯穿隧道施工的全过程。隧道施工技术规范规定：采用复合式衬砌的隧道，必须将现场监控量测项目列入施工组织设计，制定监控量测计划，并在施工中认真实施。监控量测是隧道在施工过程中，对围岩和支护体系的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，是优化施工方案、指导施工程序、确保施工安全的重要手段，在隧道施工过程中必须作为一个独立工序进行管理。通过监控量测数据分析，对已施工地段的支护体系结构的稳定性进行判断，及时采取措
28、施，保证施工安全。753.2.1 监控量测项目，分为必测项目和选测项目 必测项目是每座隧道应进行的日常监控量测项目，由施工单位负责实施；选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目，由项目业主委托有相应资质的单位负责实施。必测项目：洞内、外观察；拱顶下沉；周边位移；地表沉降。选测项目：围岩内部变形量测、锚杆轴力量测、围岩压力量测、支护及衬砌应力量测、钢架内力量测等。76 洞内、外观察：洞内、外观察应是所有管理人员，尤其是项目主要负责人每天必须进行的一项工作。开挖工作面：围岩稳定状态，顶板有无剥落、掉块现象以及涌水情况等。已施工地段：喷混凝土是否产生裂隙或剥离；钢拱架有无被压变形现
29、象；有无锚杆被拉断或垫板陷入围岩内部的现象；是否有底鼓现象等。洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段，观察地表开裂、地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建(构)筑物进行观察。773.2.2 变形监控量测方法 变形监控量测可采用接触量测或非接触量测方法。隧道净空变化量测可采用收敛计或全站仪进行。采用收敛计量测时，测点采用焊接或钻孔预埋。采用全站仪量测时，测点应采用膜片式回复反射器作为测点靶标，靶标粘附在预埋件上。拱顶下沉量测可采用精密水准仪和铟钢挂尺或全站仪进行。采用全站仪量测时，测点及量测方法与隧道净空变化量测相同。推荐采用全站仪非接触量测方法。（方便、快捷、能满足施工要
30、求）783.2.3 监控量测频率 监控量测的频率应根据监测时间、距开挖面的距离、位移速度确定，采用较高的频率值。当施工状况发生变化时，如开挖仰拱、下台阶、拆除临时支护等，在“施工前1d砼浇筑完成后7d”期间内，监测频率应按2次/d。793.2.4 塌方临界变形值 在施工监测中，常能使用仪器、仪表监测到较大的变形值，以下几种情况均显示着塌方预兆。（1）变形量测表明变形长期不收敛且变形速率仍然较大时；（2）变形收敛量测曲线表明已收敛，但又出现变形值突然增大；（3）监测到较大的累计变形量；(4)初期支护应力状态：钢架应力大于允许应力值；喷混凝土压应力大于70100kgf/cm2；锚杆轴力大于18tf
31、（180KN）。803.2.4 塌方临界变形值塌方临界变形值（参考值）100 mm/d50mm/d变形速率100 mm50mm侧墙收敛200 mm100mm拱脚下沉100 mm50mm拱顶下沉软岩硬岩监测项目813.2.5 监控量测三级管理 当监测数据达到管理基准值的70%时，定为警戒值，应加强监测频率。当监测数据达到或超过管理基准值时，应立即停止施工，修正支护参数后方能继续施工。823.2.6 工程对策的主要内容 一般措施：稳定开挖工作面措施；调整开挖方法;调整初期支护强度和刚度并及时支护；降低爆破振动影响。辅助施工措施：地层预处理（包括注浆加固、降水等方法）；超前支护（包括超前锚杆(管)、
32、管棚等）、周壁注浆等。833.3 辅助工法的运用 隧道施工中常常遭遇一些特殊地质条件，所谓特殊地质，一般包括：软弱含水地层、挤压与膨胀性地层、断层破碎带及岩溶发育地层、高压水、高岩压及高地热地层、浅覆盖及偏压地段、煤系地层或采空区地段、含有害气体地层等等。在上述特殊地质条件下修建隧道工程，首先应选择合理的基本工法，其次再根据特殊的地质条件采用相适应的辅助工法。辅助工法的正确选用是隧道防坍的重要手段。843.3.1 确保开挖面稳定拱顶稳定对策：预支护措施（管棚钢架超前支护、超前小导管注浆支护、钢插板法等）。掌子面稳定对策：环形开挖预留核心土、喷射混凝土封闭掌子面（喷射早强混凝土，厚度宜为510c
33、m）、临时仰拱或临时支护、开挖面锚栓（土钉）、地层改良等。853.3.2 确保支护结构稳定提高岩体强度：地层改良或小导管周边注浆及围岩深孔注浆。增加支护强度：地层改良、扩大基脚、锁脚锚杆或锁脚锚管、纵向联梁、微形基桩、加厚混凝土喷层、补强锚杆(加长或加密)、重型钢肋（增加支护刚度）、临时仰拱、加强支撑(双层支撑或外加支撑)、反压法、构件支撑法等。863.3.3 地下水处理排水工法：钻孔排水或导坑排水、深井抽水、强制排放（控制排放）。止水工法：止水注浆(水泥浆、化学浆包括水玻璃系、树脂注浆等)。止、排并用工法。87隧道破坏模式及常用辅助工法隧道破坏模式及常用辅助工法隧道破坏模式及常用辅助工法隧道
34、破坏模式及常用辅助工法 类类 别别地层地层可能破坏模式可能破坏模式处理对策处理对策(辅助工法辅助工法)石质石质隧道隧道软弱地层拱顶崩坍管棚注浆、超前小导管注浆、钢插板法等。开挖面失稳环形开挖、开挖面倾斜、喷砼封闭、开挖面锚栓、临时仰拱、地层改良(注水泥浆或化学浆)。沉降或挤压变形地层改良、扩大基脚、锁脚锚杆或锁脚锚管、纵向联梁、微形基桩、加厚砼喷层、补强锚杆(加长或加密)、重型钢肋、临时仰拱、加强支撑(双层支撑或外加支撑)、反压法、构件支撑法等。断层破碎带拱顶崩坍同软弱地层开挖面失稳同软弱地层沉降或挤压变形同软弱地层涌水现象钻孔排水或导坑排水、深井抽水、止水注浆(包括水玻璃系、树脂注浆)88隧
35、道破坏模式及常用辅助工法隧道破坏模式及常用辅助工法隧道破坏模式及常用辅助工法隧道破坏模式及常用辅助工法 卵卵砾砾石石地地 层层隧隧道道卵砾石地层拱顶崩坍管棚注浆、超前小导管注浆等。开挖面失稳环形开挖留核心土、开挖面倾斜、喷砼封闭、临时仰拱、地层改良(水泥浆或化学浆)等。渗(涌)水现象钻孔排水、深井抽水、止水注浆(包括水泥浆或化学浆)、强制排放。砂、泥地层拱顶崩坍管棚注浆、超前小导管注浆、钢插板法等。开挖面滑坍侧壁崩坍环形开挖留核心土、开挖面倾斜、喷砼封闭、临时仰拱、反压法、地层改良(水泥浆或化学浆)等。渗(涌)水现象水平旋喷桩加固其它同卵砾石地层沉降或挤压变形地层改良(包括注超微细水泥浆)、扩
36、大基脚、锁脚锚杆或锁脚锚管、纵向联梁、微形基桩、加厚砼喷层(包括喷钢纤维砼)、补强锚杆(加长或加密)、重形钢肋、临时仰拱、加强支撑(双层支撑或外加支撑)、反压法、构件支撑法等。893.4 施工过程中的注意事项爆破控制：严格遵循“短进尺、弱爆破”的施工原则，软弱围岩地段开挖进尺严格控制在1榀拱架间距；周边眼采取多钻眼、少装药的方法；针对水平薄层地段拱顶易掉块的特点，采取拱顶周边布空眼、适当提高内圈眼的方法等。重视超前支护施工质量（锚杆数量、长度、外插角度等），围岩破碎地段采用注浆小导管效果非常明显。严格执行初喷工序，及时封闭岩面，防止围岩暴露时间过长而掉块。90拱架施工：拱脚的围岩开挖时不宜一次
37、爆破到位，应预留1030cm，采用人工清渣，保证拱脚落于稳定的基岩上；严格控制锁脚锚杆的施工质量，在变形较大地段，应在每台阶、甚至每连接板部位施作锁脚锚杆。软弱围岩地段初支应及时封闭成环，应控制在12天内。安全步距：严格控制仰拱、二衬与开挖面的距离。级围岩控制在35m、50m内；级围岩控制在50m、80m内；、级围岩地段应根据监控量测结果适时组织二衬施工。91JTJ042-94公路隧道施工规范（老规范）二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。水平收敛速度小于0.2mm/d。a.如隧道穿过挤压性围岩（高低应力作用下的软岩，如千枚岩、片麻岩等），具有变形量大、变形速率快、变形持续时间长的特点
38、。b.松散体、浅埋地形下的隧道。92修订后的规范：JTG/T F60-2009公路隧道施工技术细则 一般情况下，作为复合式衬砌的二次模筑混凝土衬砌不承受围岩压力，应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行。当围岩条件差、不稳定时，并出现明显流变特性时，二次衬砌承受因围岩流变产生的压力和松散压力，须根据设计要求加强初期支护并及早施作仰拱和二次衬砌。TB10417-2003铁路隧道工程施工质量验收标准 特殊条件下（如松散堆积体、浅埋地段）隧道衬砌应在初期支护完成后及时施作。结论：二衬砼仅仅作为安全储备，要通过强化初期支护的手段来保证隧道施工安全和二次砼质量。934 塌方处理的原则 塌方的处理必须建立在对
39、塌方正确认识的基础上，处理方案制定不当，不但导致更大的经济损失，而且可能造成人员伤亡，故一般处理原则是先巩固后方，防止塌方扩大，然后以安全的后方为依托或掩护再向前进行处理。经验认为塌方发生后在一定时间内就会趋于稳定，形成自然拱，而自然拱的高度、宽度与普氏平衡拱理论计算结果基本相符。944.1 塌方处理的依据 前苏联学者MM普洛托雅克诺夫（简称普氏）以松散理论为基础，认为在松散介质中开挖隧道后，隧道上方将形成抛物线的平衡拱，平衡拱高度h为：h=b/fm(m)式中：b-平衡拱的半跨度，m；fm-岩石坚固性系数，土层：m=tan；岩石：fm=R/10。-土的摩擦角；R-岩石抗压极限强度，Mpa；取值
40、考虑岩石层理、裂隙的影响。954.1 塌方处理的依据在隧道侧壁稳定时，即拱部塌方时，平衡拱宽度就是开挖宽度，即b=bt；当侧壁不稳定时），平衡拱宽度为：b=bt+Httan（45-/2）.式中：Ht-隧道净高，m；bt-隧道净宽之半，m；侧壁不稳时平衡拱宽度示意图平衡拱宽度示意图964.1 塌方处理的依据 对塌方后的稳定情况能否做出正确的判断是制定处理方案的关键，否则，不是冒险就是加大投入。一般情况下塌方发生后12天就基本稳定，除个别掉小块外，不再有大的塌塌，这时可根据工程地质资料及试验结果，确定岩石坚固性系数，再根据开挖情况，即可按平衡拱公式确定塌方高度，与现场对照，如果计算与实际基本相符，
41、则说明塌方已经基本稳定，否则就要慎重对待。974.1 塌方处理的依据 经过平衡拱稳定分析，确定塌方稳定后，即可着手进行处理，第一关键步骤就是对塌穴进行喷射砼处理。喷砼后，即使塌穴有危石或个别塌塌亦会及时发现，喷射砼在围岩面形成一保护层，亦是判断塌方稳定与否的最有效、最直接的参照或依据。984.2 塌方处理的原则明晰原因加固后方地面处理稳定塌体超前支护先护后挖994.3 塌方处理的方案 隧道塌方处理方案与断层破碎带的施工方案大致相同，只是施工控制要求更为严格，因为塌体的物理力学性能极差，稍有不慎，再次发生塌方，后果更为严重。塌方常有以下处理方案：1004.3 塌方处理的方案迂回导坑施工方案。塌腔
42、较高，腔壁围岩又较稳定，砼护拱处理方案。塌方规模较小，加固塌体两端，封闭塌穴顶部和侧部。塌渣体堵死洞身时，采用先护后挖的方法。模筑衬砌背后与塌穴洞孔周壁必须紧密支撑。1015.几点体会（1）队伍组织是基础，工艺控制是关键，资源到位是保障，检查落实是前提。1）开挖安全的保障-隧道超前地质预报2）施工及结构安全的核心-隧道监控量测3）防坍与超欠挖控制的关键-隧道光面爆破4）结构安全控制的基础-隧道支护质量5）运营安全的关键-隧道仰拱质量102防坍与超欠挖控制的关键-隧道光面爆破 103u控制的关键环节（2）结构安全控制的基础-隧道支护质量隧道支护必须紧跟开挖及时施做，同时按设计要求进行监控量测的相
43、关作业，对位于不良地质地段的隧道，支护应及时封闭，保证施工安全。对稳定性较差的围岩应采用多种方法进行预加固，条件允许时，应采用洞内、外预加固相结合，以提高围岩的自支护能力。104隧道支护质量105（3）资源到位是保障1）按照开挖、支护、出渣、检铺底、防排水、衬砌等主要工序开挖组建班组、配足设备，按照架子队管理模式配备具企业骨干管理人员，尤其是领工员。2）组建超前地质预报、监控量测专门机构及相关设施和人员。3）通风、注浆等辅助作业设备、人员满足作业需要。4）资金到位是隧道施工的主要保障，在变更设计增加投资时，特别注意资金的保障。5）安全设施投入到位。106（4）检查落实是前提1）必须建立检查落实
44、制度，尤其是内控体系的作业队、班组的检查落实制度。2）项目部/作业队应按照所涉及的内容及不同的频次，对安全、质量、施工工艺、施工方法进行检查落实。3）建立检查考核、兑现机制，促进安全、质量控制。1072.充分认识隧道施工安全管理和质量管理的复杂性和重要性 隧道工程处于地下及围岩的不完全可预测的特点，决定了隧道施工的高风险性和施工安全管理的复杂性。同时，目前施工组织以劳动密集型为主。做好安全生产是社会进步的表现，是关注生命在工程建设领域的集中体现。隧道施工安全，质量水平的最终体现，是项目稳定生产的保证，是项目效益的前提。108结束语结束语我国公路的快速发展，为我们提供了一个高起点的技术发展平台，同时也为广大管理及工程技术人员展示才华提供了大的舞台。按照公路建设质量管理理念，需要进一步加大科技投入，开展隧道设计优化；不断提高技术水平、加强技术管理，确保隧道勘察设计质量、建设管理水平，提升施工管理及技术水平，为我国从隧道修建大国成为隧道修建强国做出我们应有的贡献。109欢迎各位提出宝贵意见欢迎各位提出宝贵意见谢谢 谢谢110