隧道施工新技術(shù)與

安全理念提綱一、近年來隧道工程的技術(shù)進(jìn)步二、隧道施工技術(shù)發(fā)展方向三、巖溶隧道安全施工理念四、隧道施工新技術(shù)五、近期鐵路隧道施工安全案例一、鐵路隧道工程的技術(shù)進(jìn)步

近年來，隨著鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路隧道修建技術(shù)有了長足的進(jìn)步，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。1．高速鐵路隧道關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)形成。研究解決了列車在隧道內(nèi)高速運(yùn)行產(chǎn)生的空氣動力學(xué)問題，確定了不同運(yùn)行速度目標(biāo)值隧道凈空斷面，制定了各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確定了大斷面隧道的支護(hù)襯砌參數(shù)及施工方法，確定了洞口結(jié)構(gòu)型式，確定了長大隧道防災(zāi)救援的標(biāo)準(zhǔn)和措施。2．艱險山區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件長大隧道修建技術(shù)不斷取得進(jìn)步。烏鞘嶺隧道（20.5公里長）、石太客專太行山隧道（27公里長）的通車運(yùn)營、宜萬、貴廣鐵路（巖溶高風(fēng)險）、云南大麗、玉蒙、大瑞等鐵路（圍巖破碎、復(fù)雜、多變）的建設(shè)，以及西格二線關(guān)角隧道（32公里，目前全國最長）、蘭渝鐵路西秦嶺隧道（29公里，兩臺TBM結(jié)合礦山法施工）、木寨嶺隧道的建設(shè)，標(biāo)志著我們在長大隧道防災(zāi)救援、高壓富水巖溶、斷層突水突泥、高地應(yīng)力、地質(zhì)復(fù)雜多變等方面取得了很大的技術(shù)進(jìn)步。3．大斷面黃土隧道修建技術(shù)取得突破性進(jìn)展。鄭西客運(yùn)專線正線全長458km，隧道38座，77公里，隧線比16.8％。建設(shè)過程中曾出現(xiàn)地面開裂、圍巖變形過大、支護(hù)結(jié)構(gòu)開裂、坍方，施工一度受阻的情況，通過開展科研和工程實踐的摸索，較好的控制了隧道和圍巖的變形，有力的保證了隧道施工安全，逐步形成了一套大斷面黃土隧道設(shè)計施工綜合配套技術(shù)。4．城市鐵路大跨淺埋隧道的修建技術(shù)取得進(jìn)展。北京地下鐵路直徑線采用單洞雙線結(jié)構(gòu)型式，采用盾構(gòu)法和淺埋暗挖法施工；天津地下直徑線、京津延長線解放路隧道采用盾構(gòu)法施工；京石客專石家莊六線特大隧道采用深基坑明挖法施工；廣深港二期福田車站及兩端區(qū)間，車站采用超深大基坑明挖、局部下穿地鐵車站冷凍暗挖施工、區(qū)間采用盾構(gòu)法施工；都正在建設(shè)中。5．水下隧道修建技術(shù)取得進(jìn)展。廣深港客運(yùn)專線獅子洋隧道，穿越珠江口獅子洋河段，是國內(nèi)第一條水下鐵路隧道。隧道工程范圍全長10800m，采用四臺泥水平衡式盾構(gòu)施工。武廣客運(yùn)專線瀏陽河隧道位于湖南省長沙市東部，隧道工程范圍全長10100m，設(shè)三座豎井、一座斜井。根據(jù)隧道各段所處的地質(zhì)、地面環(huán)境、隧道埋深等條件分別采用明挖法、鉆爆法及非爆破法施工。獅子洋隧道照片瀏陽河隧道照片二、隧道施工技術(shù)的發(fā)展方向“四化”施工機(jī)械化，各道工序逐步實現(xiàn)機(jī)械化，以設(shè)備保工藝、以工藝保質(zhì)量、以質(zhì)量保安全（部已重視，頒布了機(jī)械配套指南）工序標(biāo)準(zhǔn)化，各道工序都建立標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)(部已重視，頒布了施工工序作業(yè)指南）。構(gòu)件工廠化，管片、仰拱塊、混凝土攪拌、鋼拱架、預(yù)埋件、連接件等盡量廠制。探測定量化，物探、鉆探、檢測等盡量定量，用數(shù)據(jù)說話。三、巖溶隧道道安全施工理理念巖溶隧道安全全施工要訣建設(shè)管理要點點口訣“風(fēng)險評估、、分級管理、、加強(qiáng)勘查、、動態(tài)設(shè)計、、機(jī)械配套、、關(guān)鍵工序、、質(zhì)量為本、、安全第一””安全施工口訣訣“有疑必探、、先探后掘、、不明不掘、、物探先行、、鉆探取證””?！八姐@探、、超前炮孔、、三米巖盤、、安全監(jiān)控、、進(jìn)洞條件、、防災(zāi)報警、、逃生演練、、警鐘長鳴””。巖溶安全放水水口訣“探清邊界、、一炮崩開、、視頻觀測、、耐心等待、、安全清淤、、防止次害、、洞內(nèi)洞外、、加強(qiáng)警戒、、逃生路線、、牢記心懷””高壓富水?dāng)鄬訉訋п∧蛔{漿口訣探一段、注一一段，穩(wěn)扎穩(wěn)穩(wěn)打，注一段段、挖一段，，段段推進(jìn)。。高壓富水充填填性大型溶洞洞施工原則“探、繞、堵、、放、排”探，就是探清楚水水壓、充填物性性質(zhì)、隧道與溶溶洞的邊界關(guān)系系。（“三清三三不清”原則，，三清就是水壓壓、充填物性質(zhì)質(zhì)、隧道與溶洞洞的邊界關(guān)系可可以探清也必須須探清，三不清清就是溶腔規(guī)模模、充填物和水水的量、水源探探不清楚）繞，就是迂回通過過，貫通后再處處理溶腔。堵，就是對于無水水的充填物進(jìn)行行注漿封堵，管管棚支護(hù)通過。。放，就是隧道貫通通后側(cè)向放水減減壓、正向支護(hù)護(hù)通過（側(cè)放正正過），如宜萬萬線野三關(guān)隧道道“602”溶腔處理，泄水水洞放水減壓后后，正洞清淤支支護(hù)安全通過，，馬鹿箐隧道““978溶腔”，泄水洞洞放水減壓后，，正洞管棚支護(hù)護(hù)安全通過；或或者，迂回貫通通后，選擇在旱旱季無雨季節(jié)，，正洞爆開、清清淤、支護(hù)通過過（正放正過）），如宜萬線云云霧山隧道“526”、“617”溶腔，大支坪““990”溶腔。排，就是做好排水水，特別是反坡坡排水，必要時時增設(shè)泄水洞四、隧道施工新新技術(shù)、新工藝藝1.新意法2.銑挖法3.自動導(dǎo)向長長管棚施工技術(shù)術(shù)4.隧道輔輔助施工設(shè)備1、巖土控制變形形分析法（ADECO-RS）

簡介鐵建設(shè)［2007］88號文文第二十三條：：軟弱破碎圍巖巖宜積極采用巖巖土控制變形分分析法施工技術(shù)術(shù)巖土控制變形分分析（ADECO-RS）施施工工法是通過過對隧道掌子面面超前核心巖土土體的勘察、量量測，預(yù)報圍巖巖的應(yīng)力——應(yīng)應(yīng)變形態(tài)并將其其劃分為A、B、C三種類型型，據(jù)以信息化化設(shè)計支護(hù)措施施，確保隧道安安全穿越復(fù)雜地地層和實現(xiàn)全斷斷面開挖的一種種設(shè)計施工指導(dǎo)導(dǎo)原則。ADECO-RS工法理論基礎(chǔ)ADECO—RS工法，是意大利利人PietroLunardi在研究圍巖的壓壓力拱理論和新新奧法施工理論論的基礎(chǔ)上提出出的，該工法把把主要的注意力力放在掌子面超超前核心土的穩(wěn)穩(wěn)定上，并以此此為基礎(chǔ)對施工工方法進(jìn)行選擇擇。PietroLunardi等人認(rèn)為隧道結(jié)結(jié)構(gòu)承受最大應(yīng)應(yīng)力的階段并不不是隧道施工完完成后,而是在隧道開挖挖階段。在此階階段，原巖地應(yīng)應(yīng)力沿著隧道開開挖輪廓線產(chǎn)生生“拱部效應(yīng)””。ADECO-RS工法根據(jù)壓力拱拱在隧道徑向的的形成和遠(yuǎn)近把把壓力拱分成三三個類型:：在近部立即形成成、在遠(yuǎn)離隧道深深部形成、不能形形成，如圖1。隧道“拱部效應(yīng)””的形成及其位置置，取決于隧道開開挖介質(zhì)對開挖施施工“變形反應(yīng)””的特性以及大小小。對于隧道設(shè)計計工程師來講最重重要的一點是要研研究在隧道開挖時時是否存在拱部效效應(yīng)以及如何形成成拱部效應(yīng)，下一一步才是選用適當(dāng)當(dāng)?shù)乃淼篱_挖和支支護(hù)措施。在此種認(rèn)識的基礎(chǔ)礎(chǔ)上通過對1000多例隧道的研究，，形成了ADECO-RS工法的核心觀點：：掌子面前方超前前核心巖土的滑動動與隧道塌方之間間存在著緊密聯(lián)系系，隧道塌方總是是發(fā)生在核心土體體滑動之后。掌子子面超前核心巖土土的強(qiáng)度、穩(wěn)定性性以及對變形的敏敏感性在隧道施工工中起到?jīng)Q定性作作用。ADECO-RS工法主要指導(dǎo)思想想和原則ADECO-RS工法是一種通過研研究隧道掌子面超超前核心巖土的變變形狀態(tài)為基礎(chǔ)形形成的設(shè)計施工指指導(dǎo)原則，其特點點如下：a這種方法采用的新新型地下工程概念念是基于開挖參數(shù)數(shù)——掌子面超前核心巖巖土體系的應(yīng)力—應(yīng)變分析方法。強(qiáng)強(qiáng)調(diào)對掌子面超前前核心巖土體變形形的監(jiān)控量測，掌掌握變形反應(yīng)。突突出了掌子面超前前核心巖土的預(yù)加加固要求。b基于ADECO-RS工法的隧道設(shè)計是是依據(jù)施工信息的的動態(tài)設(shè)計，不再再有明顯的設(shè)計階階段和施工階段劃劃分。c此工法的應(yīng)用目的的是控制前方巖土土體的力學(xué)性質(zhì)，，盡量使它的力學(xué)學(xué)性質(zhì)保持一致，，即使在相當(dāng)復(fù)雜雜的地質(zhì)條件下，，也能滿足隧道有有序開挖掘進(jìn)和機(jī)機(jī)械化全斷面施工工的要求。ADECO-RS工法對圍巖條件較較好及差的隧道都都適用，特別是對對難以形成自然拱拱效應(yīng)的松散圍巖巖隧道更能體現(xiàn)其其優(yōu)越性。支護(hù)方式支護(hù)斷面示意圖穩(wěn)定短期穩(wěn)定不穩(wěn)定A1A2B1B2B3C1C2C3C4C5徑向錨桿支護(hù)噴射混凝土加固玻纖錨桿加固核心土玻纖錨桿加固隧道圍巖隧道仰拱預(yù)切槽小導(dǎo)洞徑向巖層加固高壓旋噴加固超前預(yù)注漿設(shè)置排水管超前支護(hù)變形現(xiàn)象厘米級10厘米級不可接受監(jiān)測（a）掌子面擠壓變形形（b）掌子面前方巖土土的預(yù)收斂（c）隧道開挖后洞身身收斂及拱頂沉降降監(jiān)測隧道掌子面超前加加固配套設(shè)備由于ADECO-RS工法是一種以關(guān)注注掌子面超前核心心巖土的穩(wěn)定性為為主要研究手段，，滿足大斷面機(jī)械械化施工要求的工工法，因此在施工工過程中要有相應(yīng)應(yīng)的配套設(shè)備，如如高效率的雙臂管管棚鉆機(jī)、全斷面面鋼拱架架設(shè)機(jī)、、混凝土自動噴射射機(jī)等。在監(jiān)測方方面也要有相應(yīng)的的收斂量測、掌子子面核心土的擠壓壓變形、預(yù)收斂量量測等設(shè)備。ADECO-RS工法運(yùn)用于隧道道施工領(lǐng)域使隧道道施工技術(shù)取得了了很大的成功，特特別是在軟弱大斷斷面隧道中應(yīng)用和和我們目前所采用用的“CRD”工工法、眼鏡工法相相比其安全性、施施工質(zhì)量、施工進(jìn)進(jìn)度都具有較大的的優(yōu)越性。除雙臂臂管棚鉆機(jī)外，其其它配套機(jī)械設(shè)備備和玻纖注漿錨桿桿等都可以國產(chǎn)化化，因此ADECO-RS工法在在我國具有較大的的推廣前景。2、銑挖法在國外已有多年運(yùn)運(yùn)用，具有很成熟熟的施工經(jīng)驗，在在硬巖、軟巖和混混凝土施工中都有有明顯的優(yōu)點。銑挖法的特點1.適用范圍廣：在中中低硬度的巖石如如風(fēng)化巖、凝灰?guī)r巖中最大可達(dá)到25～40m3/h，也可銑挖無鋼筋筋或有少量鋼筋的的混凝土，使用裝裝在300噸挖機(jī)上的ER5000系列銑挖機(jī)，可以以輕松的銑挖配有有30mm以下直徑鋼筋的混混凝土。2.低振動、低噪音：：可在有振動或噪噪音限制的地域如如古建筑、醫(yī)院周周圍有效的替代爆爆破施工，并能很很好的保護(hù)環(huán)境。。3.精確控制施工：可可以快速準(zhǔn)確的修修整構(gòu)造物輪廓，，應(yīng)用在隧道開挖挖中，不但可以解解決令施工單位頭頭疼的欠挖問題，，還進(jìn)而降低施工工單位“寧超勿欠欠”所引起的成本本增大問題。4.銑挖下來的物質(zhì)粒粒徑小且均勻，可可直接作為回填料料。5.結(jié)構(gòu)簡單，使用方方便：它可以安裝裝在任何一臺既有有的液壓挖掘機(jī)上上，可利用液壓破破碎錘或液壓鉗的的液壓回路進(jìn)行安安裝，使用方無需需額外購買挖掘機(jī)機(jī)。在鏟削攪拌樁在水下施工銑挖既有鋼筋混凝凝土路面,小于20mm的鋼筋能直接剪斷斷在切削鋼筋混凝土土表皮在隧道內(nèi)施工,每小時可出碴20-30立方在施工堅硬的白云云巖石,每小時可切削30立方弧形導(dǎo)坑銑挖導(dǎo)向鉆頭內(nèi)裝有特特制的定位傳感器器，傳感器通過信信號線穿過鉆桿連連接孔外的顯示器器。3、自動導(dǎo)向長管棚棚施工技術(shù)導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)法原原理導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)法優(yōu)優(yōu)點同傳統(tǒng)大管棚施工工方法相比，有如如下優(yōu)點：（１）能有效控制制棚管打設(shè)方向，，精度高，外插角角可預(yù)定為0度；（２）管棚施作距距離長，工效高，，一次性施作可超超過100米；（３）將鋼管作鉆鉆桿直接打入，不不擴(kuò)大孔位；（４）孔底注漿，，孔口返漿，必要要時封口注漿,可固化管外土體；；（５）能按特殊要要求的軌跡鉆進(jìn)，，在隧道內(nèi)打設(shè)管管棚無需預(yù)設(shè)管棚棚工作室。不能將管棚施工單單純地看作一種隧隧道施工的超前支支護(hù)手段，而應(yīng)作作為超前支護(hù)、超超前探測和施工監(jiān)監(jiān)測的綜合手段，，形成新的管棚設(shè)設(shè)計與施工理念。。4、隧道輔助施工工設(shè)備1、裝備舉重臂的一一體型噴射機(jī)鋼支撐的架設(shè)，一一般來說國外都是是采用鋼支撐架設(shè)設(shè)機(jī)械安裝的。例例如日本隧道采用用的裝備有舉重臂臂的一體型噴射機(jī)機(jī)。該機(jī)械，就是是在一體型噴射機(jī)機(jī)上，裝備了2個能夠安設(shè)鋼支撐撐的舉重臂。隧道施工最危險的的作業(yè)是掌子面災(zāi)災(zāi)害。因此，在施施工中，噴混凝土土作業(yè)多是采用能能夠遠(yuǎn)距離操作的的一體型噴射機(jī)進(jìn)進(jìn)行噴射作業(yè)。鋼鋼支撐用能夠微調(diào)調(diào)的舉重臂安設(shè)在在規(guī)定的位置。架架設(shè)鋼支撐的時間間約5min，設(shè)聯(lián)系構(gòu)件等約約12min，架設(shè)很快完成，，這就大大減少了了掌子面災(zāi)害發(fā)生生的概率（風(fēng)險））2、腳部補(bǔ)強(qiáng)的施工工機(jī)械在淺埋、軟弱等不不良地質(zhì)條件下，，特別是在臺階法法中，如何控制拱拱部下沉始終是一一個問題。目前采采用的方法就是設(shè)設(shè)置鎖腳錨桿。日日本在埋深為0.15D～1.8D、凝灰質(zhì)的堆積物物的地質(zhì)條件下，，采用了彎曲鉆機(jī)機(jī)設(shè)置彎曲形腳部部補(bǔ)強(qiáng)樁控制鋼支支撐的下沉。3.帶有展開機(jī)的臺架架為了施工的合理化化和減少焊接數(shù)量量，盡量采用寬幅幅防水板，但因作作業(yè)范圍廣、防水水板重量大，人力力展開困難。因此此可采用帶有機(jī)械械式展開裝置的臺臺架。帶有展開機(jī)臺架的的主要優(yōu)缺點如下下?！ぜ词怪匦头浪逡惨惨子谑┕?；·采用寬幅防水板、、提高了施工性，，同時接合部減少少，也提高了防水水的質(zhì)量；·臺架制作費用較高高。仰拱棧橋仰拱臺車七、鐵路隧道施工工安全案例1.復(fù)雜巖溶隧道突水水、突泥。2006年1月21日，宜萬鐵路馬鹿鹿箐隧道出口段平平導(dǎo)開挖至PDK255+978時發(fā)生突水、突泥泥，突水總量約18萬方，在搶險抽水水時又多次發(fā)生突突水。這次事故除除多人逃生外，造造成10人死亡，1人失蹤。馬鹿箐隧道突水馬鹿箐隧道突水1.復(fù)雜巖溶隧道突水水、突泥2007年8月5日凌晨1：00時左右，宜萬鐵路路野三關(guān)隧道I線斜井向進(jìn)口方DK124+602掌子面右側(cè)下部發(fā)發(fā)生突水、突泥，，總突水量約15萬方，突泥量5.4萬方。突水后，5個掌子面人員受困困，共計52人被困。43人獲救，其中1人醫(yī)治無效死亡。。9人中有2人在隧道內(nèi)死亡，，7人失蹤。野三關(guān)隧道巖溶突突泥、突水2．軟弱圍巖隧道塌塌（坍）方2007年4月30日15時30分太中銀鐵路吳吳堡隧道3#斜井井掌子面左側(cè)拱腳腳部位發(fā)生坍方,坍方量約8立立方米,造成當(dāng)場場死亡4人，1人人受輕傷。2007年8月6日18點30分分左右，石太客專專南莊隧道出口DIK151+603掌子面處上上導(dǎo)坑開挖剛完成成，在準(zhǔn)備架設(shè)拱拱架過程中，上導(dǎo)導(dǎo)坑DIK151+603～610段已完成的初初期支護(hù)突然發(fā)生生整體坍塌。造成成1人死亡，1名名失蹤。3．隧道掌子面后方方塌方2006年7月6日5時10分，黔桂線擴(kuò)能改改造工程螃蟹沖隧隧道出口突然發(fā)生生坍方，6名施工作業(yè)人員被被困洞內(nèi)。經(jīng)緊急急搶救，被困人員員于7月9日17時55分全部救出。2007年1月7日，武廣客專高嶺嶺隧道進(jìn)口施工掌掌子面后方30米處11米長段落急劇變形形，停止開挖進(jìn)行行加固處理。加強(qiáng)強(qiáng)后，變形繼續(xù)加加大，部分地段開開裂。3月13日，日平均拱頂沉沉降14cm，部分地段開裂嚴(yán)嚴(yán)重，臨時支撐嚴(yán)嚴(yán)重變形。為控制制和減小變形，部部分地段及時施作作二次襯砌、鋼管管扇形支撐，變形形仍在繼續(xù)，至3月25日，部分地段地表表最大沉降132.2cm，拱頂最大大沉降119.6cm。至3月26日部分初支支混凝土開開始剝落、、掉塊，隨隨后開始坍坍塌，至3月27日洞頂?shù)乇肀硭?，形形成長15米寬10米的陷坑。。3．隧道掌子子面后方塌塌方2007年7月15日下午，鄭鄭西客專南南山口隧道道斜井正洞洞施工至DK69+173時，初噴過過程中掌子子面左上角角出現(xiàn)掉塊塊。7月16、17、18日陸續(xù)出現(xiàn)現(xiàn)掉塊、坍坍塌，直至至鋼拱架壓壓垮、上臺臺階全部被被掩埋，坍坍塌長140多米。地表表房屋出現(xiàn)現(xiàn)裂紋，院院內(nèi)地表出出現(xiàn)起鼓現(xiàn)現(xiàn)象，所幸幸無人員傷傷亡。施工工中上臺階階長83m，仰拱距距最前掌掌子面126m，二襯距距最前掌掌子面146m。3．隧道掌掌子面后后方塌方方2007年9月月2日凌凌晨3時時25分分，合寧寧鐵路亭亭子山2號隧道道在拱部部初期支支護(hù)侵限限部位換換拱作業(yè)業(yè)時發(fā)生生局部塌塌方，5名工人人被埋。。當(dāng)時，，共有23名工工人在該該區(qū)域作作業(yè)，上上方土體體突然坍坍塌，將將5名換換拱作業(yè)業(yè)人員埋埋沒，18名工工人及時時安全撤撤出。亭亭子山2號隧道道全長1635米，已已于2007年年8月28日上上導(dǎo)貫通通，坍塌塌長度約約6米，，總坍塌塌土方量量約1000立立方米，，9月19日搜搜到遇難難者尸體體。4．洞內(nèi)火火災(zāi)2006年10月1日18時10分，石太太客運(yùn)專專線太行行山隧道道8號斜井，，因鋼筋筋焊接引引燃泄水水管及防防水板、、通風(fēng)管管，致使使該斜井井正洞左左線石家家莊方向向DK89+534處發(fā)生火火災(zāi)，造造成4人死亡、、多人受受傷。2007年7月13日6:30時，武廣廣客運(yùn)專專線牛嶺嶺隧道進(jìn)進(jìn)行矮邊邊墻施工工的施工工人員發(fā)發(fā)現(xiàn)后方方防水板板臺架上上有煙霧霧，臺架架上電路路冒出黑黑煙，試試圖用木木棍挑斷斷電線，，但沒有有成功，，隨后臺臺架起火火，冒出出濃煙，，人員無無法接近近起火處處，當(dāng)即即剪斷電電線，切切斷電源源?；鹎榍榘l(fā)生后后，濃煙煙迅速擴(kuò)擴(kuò)散到掌掌子面，，造成被被困人員員呼吸困困難，部部分人員員出現(xiàn)眩眩暈現(xiàn)象象，所幸幸未造成