1、山 嶺 隧 道 標(biāo)準(zhǔn)化工藝工法及防坍控制要點,中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司 湖北十堰 2012年5月10日,主要內(nèi)容,前言 隧道施工技術(shù)發(fā)展簡史 一、隧道工程的施工特點和原則 二、洞口工程的施工要點 三、洞身施工的主要方法 四、隧道防坍控制要點,前言 隧道施工技術(shù)發(fā)展簡史,縱觀我國隧道修建史，其修建技術(shù)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了三個階段： 1、中華人民共和國成立前，隧道修建技術(shù)落后的時期。這一時期基本上是靠人力開挖，手工操作，機(jī)具十分簡單。 2、20世紀(jì)5070年代，隧道修建技術(shù)有所發(fā)展時期。隧道施工由以人力為主轉(zhuǎn)為普遍采用中、小型機(jī)械施工，隧道建設(shè)能力較低，斷面分割一般在10 左右。如隧道開挖采用上、下

2、導(dǎo)坑法，正、反臺階法，漏斗棚架法、蘑菇形開挖法，等等；隧道襯砌采用先拱后墻法或先墻后拱法。,3、20世紀(jì)80年代以后，隧道技術(shù)進(jìn)入大發(fā)展時期。由于從國外引進(jìn)了隧道施工大型專用機(jī)械設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)，隧道施工能力有了較大的提高。在較好巖層里隧道鉆爆掘進(jìn)施工多采用全斷面法，半斷面法，短臺階法、中導(dǎo)洞法；在軟弱地層中隧道開挖施工則采用微臺階法（或加反拱），CD 工法，CRD 工法、單側(cè)洞法、雙側(cè)洞法（眼鏡法）。,其發(fā)展趨勢是：掘進(jìn)分部斷面增大以能更好地適應(yīng)高效率的機(jī)械化施工；支護(hù)結(jié)構(gòu)骨架的工廠化預(yù)制與現(xiàn)場實施相結(jié)合以達(dá)到及早、快速的安全需求；盡可能實現(xiàn)全斷面襯砌施工一次完成以提高工程質(zhì)量水平。,隧道施工

3、機(jī)械,懸臂掘進(jìn)機(jī),全斷面掘進(jìn)機(jī)（TBM）,隧道施工機(jī)械,鋼拱架安裝機(jī),三臂鑿巖臺車,砼噴射機(jī)械手,隧道施工機(jī)械,防水板自動鋪設(shè)機(jī),全液壓自行式仰拱棧橋,無門架襯砌模板臺車,一、隧道工程的施工特點和原則,1、施工特點 施工環(huán)境惡劣：封閉的作業(yè)空間 ，受地下水、 通風(fēng)、 燥聲、 采光等多種因素制約； 地質(zhì)條件復(fù)雜：隧道處于一個復(fù)雜的地質(zhì)體中，且具有不確定性、變化性。 2、施工原則 根據(jù)山嶺公路隧道的特點，應(yīng)嚴(yán)格遵循初支緊跟開挖面、仰拱盡早封閉成環(huán)、適時施工二次襯砌的施工原則。,二、洞口工程的施工要點,1、洞口土石方開挖應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求、洞口地質(zhì)條件、地形地勢等合理選擇，宜采用臺階法或環(huán)形開挖預(yù)留核心

4、土法。 洞口土石方開挖前先完善洞口排水系統(tǒng)； 洞口土石方開挖至成洞面后，預(yù)留成洞面核心土，以核心土體作為工作平臺施工暗洞超前支護(hù)； 暗洞超前支護(hù)施工完成后，挖除部分核心土，開始暗洞開挖。 洞口段預(yù)留變形量宜不小于30cm，加強(qiáng)洞內(nèi)外的監(jiān)控量測。,2、為了減少邊仰坡開挖，保證邊仰坡的穩(wěn)定，應(yīng)遵循“早進(jìn)晚出”的原則，提倡“零開挖”進(jìn)洞理念，合理確定明暗交界位置。 洞口斷面復(fù)測是最重要的手段，應(yīng)以地表高出洞頂標(biāo)高3050cm處作為明暗交界面。,三、洞身施工主要方法,1、目前公路隧道常用的幾種施工方法，從工程造價和施工速度考慮，施工方法的選擇順序應(yīng)為：全斷面法上下臺階法三臺階法環(huán)形開挖留核心土法中隔壁

5、（CD）法 交叉中隔壁（CRD）法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡法）。 如果從施工安全方面考慮，上述順序應(yīng)反過來。 施工工法選擇的正確與否關(guān)系到隧道施工的安全、質(zhì)量、工期和效益。,2、施工方法選擇的原則： （1）簡單根據(jù)圍巖級別來選擇： 全斷面法適用于級圍巖隧道。 上下臺階法適用于級圍巖隧道。 三臺階法、環(huán)形開挖留核心土法適用于級圍巖隧道。 中隔壁（CD）法或交叉中隔壁（CRD）法適用于圍巖較差、淺埋隧道的級圍巖。 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于圍巖較差、淺埋、大跨度隧道的級圍巖。,（2）考慮施工和管理因素 利于整個隧道及洞室斷面的支護(hù)和襯砌及時封閉成環(huán)，確有成效地控制圍巖及結(jié)構(gòu)的最終位移和變形；如控制臺階距離、增加

6、臨時仰拱等。 便于更多地采用先進(jìn)機(jī)械和機(jī)具投入作業(yè)，最大限度地減輕工人勞動強(qiáng)度及提高工作效率； 過多的工法轉(zhuǎn)換不利于施工組織管理和資源配備。 在分部開挖后能穩(wěn)定的情況下選擇簡單的工法，工法施工難度大對技術(shù)、管理要求高，如過程控制不嚴(yán)，施工不到位，易留下安全隱患。,3、全斷面開挖工藝流程圖,4、上下臺階法 上下臺階法施工工序橫斷面及縱斷面示意圖,上下臺階法實例 比全斷面開挖安全度高，當(dāng)采用微臺階時可以實現(xiàn)上下臺階平行推進(jìn)，加快施工進(jìn)度。,上下臺階法施工要點： 上臺階循環(huán)進(jìn)尺宜控制在兩榀鋼拱架距離內(nèi)； 上臺階高度控制在3.54.2m； 臺階長度的控制是關(guān)鍵，對于軟弱地層應(yīng)控制在11.5倍洞徑。通過

7、受力分析，若過大臺階斷面形狀不利于受力，造成拱腳附近受力大而失去穩(wěn)定性，臺階若過短，宜造成洞頂土體下滑，引起工作面不穩(wěn)定，若一定要采用長臺階法施工，應(yīng)在上臺階底部施作臨時仰拱或架設(shè)底部橫撐。 若圍巖較穩(wěn)定，臺階長度可適當(dāng)縮短至35m，上下臺階同時鉆眼爆破，以起到加快施工進(jìn)度、減少資源配置的目的。,下臺階開挖時，宜采用先挖側(cè)槽“接腿”、左右錯開向前推進(jìn)的方法，側(cè)槽一次開挖長度宜控制在兩榀鋼架內(nèi)不宜過長，靠近邊墻范圍應(yīng)特別注意，避免擾動上臺階初期支護(hù)。兩側(cè)“接腿”完成后開挖中間土體。 初期支護(hù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)異常時，宜采用增加鎖腳錨桿（管）、擴(kuò)大拱腳、增設(shè)臨時仰拱等措施。,5、三臺階法 三臺階法施工工

8、序橫斷面及縱斷面示意圖,三臺階法實例 比上下臺階法安全度高，但施工干擾大，施工進(jìn)度較慢。,三臺階法施工要點： 上臺階循環(huán)進(jìn)尺宜控制在兩榀鋼拱架距離內(nèi)； 上臺階高度宜為2.02.5m，中間臺階高度宜為3.03.5m，上、中臺階長度宜為35m； 中臺階及下臺階施工參照上下臺階法下臺階的施工要求。,6、環(huán)形開挖預(yù)留核心土法 環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工工序橫斷面及縱斷面示意圖,環(huán)形開挖預(yù)留核心土法實例 比三臺階法安全度高，適合于土質(zhì)或采用微爆破開挖的巖層，施工干擾大，比三臺階法進(jìn)度慢。,環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工要點： 環(huán)形開挖每循環(huán)長度宜為0.51m。 上部弧形導(dǎo)坑、中部核心土、下臺階等各部各錯開35m

9、，進(jìn)行平行作業(yè)。 上部開挖高度控制在4.5m左右，中部核心土離隧道頂部2.0m左右，預(yù)留核心土面積不應(yīng)小于整個斷面的50。 全斷面初期支護(hù)封閉距拱部開挖面的距離不大于30m。,7、中隔壁（CD）法 中隔壁（CD）法施工工序橫斷面及縱斷面示意圖,中隔壁（CD）法實例： 優(yōu)點：施工安全度較高、控制地層變形較好 缺點：施工進(jìn)度較臺階法慢、臨時工程量和造價也是較臺階法大。,中隔壁（CD）法施工要點： 左、右側(cè)各工作面每循環(huán)進(jìn)尺控制在1榀拱架的距離。 左右部上中臺階高度不大于3.5m（如圍巖較穩(wěn)定時分上下臺階），左右各臺階長度35m，左右兩側(cè)縱向距離小于12倍隧道洞徑，且不大于15m。當(dāng)開挖形成全斷面時

10、，應(yīng)及時完成全斷面初期支護(hù)閉合。 根據(jù)監(jiān)控量測信息，初期支護(hù)穩(wěn)定后拆除中隔壁臨時支護(hù)，中隔壁的拆除應(yīng)滯后于仰拱，一次拆除長度不超過15m，并加強(qiáng)監(jiān)控量測，拆除后應(yīng)立即施作二次襯砌。,8、交叉中隔壁（CRD）法 交叉中隔壁（CRD）法施工工序橫斷面及縱斷面示意圖,交叉中隔壁（CRD）法實例： 優(yōu)點：施工安全度較高、控制地層變形較CD法好，特點是步步成環(huán)。 缺點：施工進(jìn)度較CD法慢、臨時工程量和造價也是較CD法大。,交叉中隔壁（CRD）法施工要點： 上臺階開挖循環(huán)進(jìn)尺控制在1榀拱架距離，中下臺階控制在12榀拱架距離。 上、中臺階高度宜控制在2.5m，臺階長度為35m，左右兩側(cè)縱向距離宜小于1倍隧道

11、洞徑。當(dāng)開挖形成全斷面時，應(yīng)及時完成全斷面初期支護(hù)閉合。 中隔壁臨時支護(hù)的拆除參照CD法相關(guān)要求。,9、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序橫斷面及縱斷面示意圖,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法實例： 優(yōu)點：施工安全度高、控制地層變形比CRD法好 缺點：施工進(jìn)度較CRD法慢，臨時工程量、造價也比CRD法大。,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工要點： 兩側(cè)壁導(dǎo)坑和中部上臺階每循環(huán)進(jìn)尺控制在1榀拱架距離（0.5m0.75m），下臺階可控制在兩榀拱架距離內(nèi)（1m1.5m）。 側(cè)壁導(dǎo)坑形狀應(yīng)近于橢圓形斷面，導(dǎo)坑斷面宜為整個斷面的1/3 ，導(dǎo)坑跨度不應(yīng)大于0.3倍隧道寬度；左右導(dǎo)坑施工時，前后錯開距離為1015m，中間土體滯后側(cè)壁1015m；

12、左右部的臺階開挖高度不應(yīng)超過3.5米，臺階長度控制在23m。 中隔壁臨時支護(hù)的拆除參照CD法相關(guān)要求。,10、超欠挖控制要點 超欠挖控制是隧道施工的關(guān)鍵，控制不好不僅影響工程質(zhì)量和安全，更會增加施工成本。 做好控制點的復(fù)測和隧道進(jìn)出口的聯(lián)測工作，加強(qiáng)日常施工放樣測量工作。 要根據(jù)開挖方法、地質(zhì)條件等進(jìn)行動態(tài)爆破設(shè)計，要有立拱斷面采用光面爆破的觀念。 對開挖工進(jìn)行“定置”管理，熟練的、經(jīng)驗豐富的司鉆周邊眼和掏槽眼。 每茬炮均進(jìn)行斷面檢查，及時處理，調(diào)整爆破參數(shù)。,四、隧道防坍控制要點,1、隧道易塌方的不良地質(zhì)及地形條件 1.1 隧道洞口邊仰坡 1.1.1 易塌方的地形地貌 隧道洞口施工中邊仰坡產(chǎn)

13、生塌方滑坡，除施工方法不當(dāng)外，地形地貌亦是一種潛在因素: 寬谷地段 峽谷陡坡地段的局部緩坡區(qū) 山澗盆地邊緣地區(qū)起伏平緩的丘陵地貌 凸形山坡或凸形山咀 單面山 線狀延伸的斷層陡崖或其下的崩塌,1、隧道易塌方的不良地質(zhì)及地形條件 1.1 隧道洞口邊仰坡 1.1.2 影響隧道洞口邊坡穩(wěn)定的因素 巖土性質(zhì) 巖層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 水文地質(zhì)條件 風(fēng)化作用 氣候影響 地震作用 地貌因素 其他因素：人類活動,1、隧道易塌方的不良地質(zhì)及地形條件 1.2 偏壓 對于偏壓隧道，若施工處理不當(dāng)，易引發(fā)塌方。施工中因地質(zhì)構(gòu)造最可能出現(xiàn)偏壓的情形： 急傾巖層，節(jié)理發(fā)育； 急傾巖層，有軟弱層； 洞頂有破碎層； 受節(jié)理層理作用形成

14、危害； 高邊墻側(cè)壁受裂隙切割； 巖壁軟弱夾層，泥巖產(chǎn)生偏壓和塌方。,1、隧道易塌方的不良地質(zhì)及地形條件 1.3 滑坡體 （1）滑坡體形成的地形地貌條件容易匯集地表水和地下水的洼形斜坡地段，易受流水沖刷和掏蝕的山區(qū)河流的岸緩坡地段，堆積土組成的上陡下緩、下伏基巖向坡外傾斜的斜坡地段。 （2）滑坡與隧道塌方的關(guān)系穿越滑坡體會引起大規(guī)模塌方，影響隧道的穩(wěn)定，選線時應(yīng)繞避。對無法繞避的滑坡，應(yīng)早期發(fā)現(xiàn)，預(yù)防為主，綜合整治。,1、隧道易塌方的不良地質(zhì)及地形條件 1.4 斷層破碎帶 斷層破碎帶是誘發(fā)隧道塌方的主要因素之一。（1）斷層地貌的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 斷層帶全部充水并成為地下水良好的通道。 斷層

15、帶局部充水，部分地區(qū)形成地下水通道。 斷層帶本身含水，本身是靜貯量，往往很快消耗完。（2）斷裂構(gòu)造與隧道塌方隧道施工通過斷裂帶時，由于巖體破碎，一般級，容易出現(xiàn)塌方、涌水，危及安全。,1、隧道易塌方的不良地質(zhì)及地形條件 1.5 巖溶 通過巖溶洞穴時引起的 巖體失穩(wěn)和巖溶水的侵襲，影響隧道的穩(wěn)定。 隧道通過巖溶侵蝕地貌有漏斗、溶水洞和巖溶盆地干谷等，當(dāng)有暗河時，在相應(yīng)部位的隧道內(nèi)會出現(xiàn)塌方、涌泥和涌水，施工中需提前做好預(yù)測預(yù)報。 巖溶堆積地貌多由石灰華，石鐘乳，石筍及殘余堆積物組成，特別是溶洞堆積物，結(jié)構(gòu)松散，大多土夾石，圍巖類別低，隧道通過時極易發(fā)生塌方。,1、隧道易塌方的不良地質(zhì)及地形條件

16、1.6 采空區(qū) 隧道通過采空區(qū)及地面沉降區(qū)，會引發(fā)規(guī)模不等的塌方。 小型采空頂板巖(土)層的厚度地下礦層大面積采空后，礦層上部失去了支撐，平衡條件破壞，采空區(qū)上方巖體及地表隨之產(chǎn)生變形，形成漏斗狀沉落，隧道通過大面積采空時，易誘發(fā)坍方。,Ho埋深；H基巖頂板厚度； h1冒落帶高度；M采厚； h2裂隙帶高度；礦層傾角； K=H/M采厚比； C地面最大沉降量； 、巖層移動角。,1、隧道易塌方的不良地質(zhì)及地形條件 1.6 采空區(qū) 小型采空頂板的巖土性質(zhì)直接影響塌陷坑的形態(tài)：頂板密實，抗剪強(qiáng)度高時，塌陷坑為壇形井狀；土體軟弱含水時為漏斗狀，頂板巖質(zhì)堅硬，開挖掌子面寬，常形成塌陷。 長期水位變化、流水的

17、巖質(zhì)小型采空，水對頂板有頂托作用，水流消失，則托力消失，頂板塌陷向上延伸，易發(fā)生地表下沉和突然塌陷。 爆破震動使坑洞頂板強(qiáng)度降低而塌陷。,隧道施工坍塌實例 塌方塌穿地表照片,墻部塌方照片,塌方塌穿地表照片,隧道施工坍塌實例,突水、突泥塌方照片,洞口塌方照片,隧道施工坍塌實例,關(guān)門塌方照片,隧道施工坍塌實例,隧道平導(dǎo)涌水照片,隧道施工坍塌實例,斷層涌泥涌水照片,隧道施工坍塌實例,洞頂?shù)乇硐菘?隧道施工坍塌實例,土質(zhì)隧道塌方冒頂及洞內(nèi)松散坍體,隧道施工坍塌實例,坍塌巖塊,結(jié)構(gòu)面發(fā)育,隧道施工坍塌實例,接觸帶塌方,隧道施工坍塌實例,施工不當(dāng)（長臺階拉中槽）,2、施工日常觀察 一般的塌方會有一定情況的

18、預(yù)兆，以下為隧道施工中常見的塌方前兆。 2.1 掌子面及其附近現(xiàn)象 （1）開挖后頂部未支護(hù)部位圍巖掉塊不停； （2）使用噴混凝土支護(hù)圍巖后，仍有掉塊； （3）掌子面可見出水點頻繁地變化位置； （4）掌子面突然涌水，或涌水壓力增大； （5）掌子面正面塌塌并向里發(fā)展；,2、施工日常觀察 2.1 掌子面及其附近現(xiàn)象 （6）巖層張開裂隙明顯增大（肉眼可見明顯增大）； （7）巖層層間充填物被水沖掉，并且水量增大；松散地層開挖后不停地掉碴掉砂； （8）涌水由清變混濁； （9）肉眼可見巖石出現(xiàn)巖粉； （10）掌子面及其附近無故出現(xiàn)塵土飛揚。 （11）拱腳下沉顯著增大，承載力不足，預(yù)兆可能塌方。,2、施工日常

19、觀察 2.2 開挖揭示現(xiàn)象 （1）當(dāng)正常鉆孔中出現(xiàn)不正常的卡鉆，鉆進(jìn)速度出現(xiàn)變快、堵孔，或鉆孔內(nèi)的水出現(xiàn)異常混濁，預(yù)報地質(zhì)變化可能轉(zhuǎn)壞，開挖后易出現(xiàn)塌方。 （2）如開挖現(xiàn)場描述的地層巖性、結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀和水文地質(zhì)等出現(xiàn)明顯不良時，預(yù)示著地質(zhì)變壞和塌方征兆。 （3）開挖后的巖碴直接反映出施工地段及前端地層的地質(zhì)狀況，可作為地質(zhì)預(yù)報的經(jīng)驗依據(jù)之一。,2、施工日常觀察 2.3 支護(hù)變形或破壞 （1）噴混凝土大面積開裂，脫離甚至塌落，隨之有“劈啪”聲響； （2）錨桿墊板松脫； （3）鋼支撐扭曲變形，邊墻支撐中間鼓出。聯(lián)結(jié)節(jié)點明顯變形； （4）鋼支撐之間的噴混凝土或土巖剝落； （5）網(wǎng)格支撐中的噴混凝土明顯開

20、裂、剝裂、鋼筋露筋并變形彎曲；,2、施工日常觀察 2.3 支護(hù)變形或破壞 （6）拱頂噴混凝土對稱開裂，并有被剪切下滑現(xiàn)象；邊墻噴混凝土開裂并有被剪切下滑現(xiàn)象； （7）鋼支撐受壓力大發(fā)出響聲時； （8）鋼支撐之間連結(jié)板錯位；聯(lián)結(jié)螺栓被剪斷； （9）鋼支撐之間的砂土、巖層擠出，掉土塊、巖塊。,2、施工日常觀察 2.4 洞口地段和淺埋地段 （1）洞口地段多處地表開裂不停并裂口數(shù)目逐步增加，裂口增大、加深； （2）地表陡巖有崩塌現(xiàn)象發(fā)生； （3）地表明顯沉陷，由水平觀測點判斷，掌子面通過后，其上地表仍然下沉不停，且累計值超過300mm以上時。,3、防坍要點 超前地質(zhì)預(yù)報 監(jiān)控量測 輔助工法的運用 施工

21、過程中的注意事項,3.1超前地質(zhì)預(yù)報 3.1.1 超前地質(zhì)預(yù)報的意義 地質(zhì)條件具有復(fù)雜性、特殊性和不確定性，隧道工程在規(guī)劃、設(shè)計階段，雖已實施了地質(zhì)調(diào)查工作，但受地質(zhì)勘察技術(shù)方法、手段及設(shè)計周期、設(shè)計深度的限制，很難完全準(zhǔn)確的判定隧道工程地質(zhì)條件和圍巖特性。因此，應(yīng)加強(qiáng)在隧道施工過程中的地質(zhì)調(diào)查工作，對于不良地質(zhì)等異常狀況，必須有應(yīng)對預(yù)案，否則將嚴(yán)重影響隧道的正常施工。施工方案、基本工法與輔助工法的正確選擇，必須以明確的地質(zhì)條件為基礎(chǔ)。,當(dāng)隧道穿越碳酸鹽類地層時，若卡斯特現(xiàn)象十分發(fā)育，富含溶洞、溶谷、溶槽、溶溝、溶隙等，就有可能發(fā)生較大的突水。 當(dāng)隧道穿越斷層時，若斷層落差大，破碎帶寬，充填性

22、差，導(dǎo)水性強(qiáng)，穿越斷層時突水突泥現(xiàn)象就很難避免，將給隧道施工帶來一定難度。 受地質(zhì)勘察手段及設(shè)計周期限制，隧道的地質(zhì)勘探程度一般較低，對各種地質(zhì)變化情況掌握精度不夠，因此在隧道施工期間進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報十分必要。,宜萬鐵路野三關(guān)隧道突水,錦屏二級水電站輔助洞涌水情況,武隆隧道巖溶和巖溶裂隙水情況,涌水沖毀洞口場地及設(shè)施,半充填溶洞,隧道巖溶裂隙水發(fā)育,涌水后暗河段初期支護(hù)被擠垮,宜萬鐵路齊岳山隧道溶洞,武廣客專大瑤山1#隧道高壓水,3.1.2 超前地質(zhì)預(yù)報的主要方法 地質(zhì)調(diào)查法 物探法：彈性波反射法、電磁波法、高分辨直流電法、紅外探測法等。其中彈性波法包括負(fù)視速度法、聲波CT、TSP、TGP、T

23、ST、TRT等；電磁波法包括地質(zhì)雷達(dá)法、瞬變電磁法等； 目前應(yīng)用比較廣、大家公認(rèn)效果比較好的有TSP法（彈性波法）、地質(zhì)雷達(dá)法（電磁波法）。 超前鉆探法：超前地質(zhì)鉆探法、加深炮孔探測法,3.1.2 超前地質(zhì)預(yù)報的主要方法 每種方法都有其局限性和優(yōu)缺點，如： TSP法探測距離長，對規(guī)則的不連續(xù)面，如軟硬巖分界面、斷層破碎帶、軟弱夾層、節(jié)理密集帶等探測準(zhǔn) 確，但對巖溶等不規(guī)則體、傾角平緩的地質(zhì)體及與隧道小角度相交的地質(zhì)體探測效果不是很好； 地質(zhì)雷達(dá)法與其他探測方法相比較，對巖溶、空洞等反應(yīng)靈敏，探測精度高；探測速度快，每次探測僅需20-30分鐘，對施工干擾小。但探測距離短，一般有效探測距離在101

24、5m，需要頻繁的探測，探測工作量大。,3.1.2 超前地質(zhì)預(yù)報的主要方法 紅外探測法，儀器小巧輕便，操作簡單，基本不占用隧道施工時間，資資料分析簡潔、快速、直觀。但只限于定性，即只能預(yù)報有沒有水，而無法確定水量大小，且對隧道施工環(huán)境要求高影響探測精度。 超前鉆探法與物探方法相比，它具有直觀性、客觀性，不存在物探手段經(jīng)常發(fā)生的多解性、不確定性。但也有速度慢、費用高、對施工干擾大的缺點；,3.1.2 超前地質(zhì)預(yù)報的主要方法 目前，地質(zhì)預(yù)報方法主要是單一手段的孤立探測成果加預(yù)報人員的經(jīng)驗判斷而進(jìn)行的預(yù)報，具有很大的局限性，在復(fù)雜地質(zhì)條件下的預(yù)報效果不佳。近年來，隨著預(yù)報工程實踐數(shù)量的增加和經(jīng)驗的積累

25、，人們逐漸認(rèn)識到，隧道施工地質(zhì)預(yù)報工作需要采用多手段的探測方法作支持，各手段探測信息相互印證，取長補(bǔ)短，于是出現(xiàn)了多種物探+鉆探的探測技術(shù),3.1.3 超前地質(zhì)預(yù)報的實施原則 應(yīng)全程實施超前地質(zhì)預(yù)報的隧道（滿足條件之一）： 深埋長大隧道； 水下隧道； 查明或推測存在大斷層、巖溶、大量涌水涌泥、巖爆、廢棄礦巷、瓦斯突出等嚴(yán)重工程地質(zhì)災(zāi)害的隧道； 隧址區(qū)全程或者大部分通過可溶巖，特別是強(qiáng)溶巖層(灰?guī)r、白云巖、鹽巖)的隧道； 必須實施超前地質(zhì)鉆探的地段：富水軟弱斷層破碎帶、富水巖溶發(fā)育區(qū)、煤層瓦斯發(fā)育區(qū)、重大物探異常區(qū)等地段。,加深炮孔探測法 布孔數(shù)量：三個或五個甚至更多。 孔深：應(yīng)較爆破孔(或循環(huán)

26、進(jìn)尺)深3m以上； 孔徑：宜與爆破孔相同； 在掌子面開挖鉆眼時，指派經(jīng)驗豐富的人員進(jìn)行加深炮孔司鉆，通過對巖屑、鉆進(jìn)速度、水量大小等對掌子面前方的圍巖進(jìn)行推斷。該方法操作簡便、不占工序時間，效果很好，特別是對斷層破碎帶、巖溶地段等非常有效。,3.2 監(jiān)控量測 現(xiàn)場監(jiān)控量測貫穿隧道施工的全過程。隧道施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定：采用復(fù)合式襯砌的隧道，必須將現(xiàn)場監(jiān)控量測項目列入施工組織設(shè)計，制定監(jiān)控量測計劃，并在施工中認(rèn)真實施。監(jiān)控量測是隧道在施工過程中，對圍巖和支護(hù)體系的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，為初期支護(hù)和二次襯砌設(shè)計參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)，是優(yōu)化施工方案、指導(dǎo)施工程序、確保施工安全的重要手段，在隧道施工過程中必須作

27、為一個獨立工序進(jìn)行管理。通過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析，對已施工地段的支護(hù)體系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行判斷，及時采取措施，保證施工安全。,3.2.1 監(jiān)控量測項目，分為必測項目和選測項目 必測項目是每座隧道應(yīng)進(jìn)行的日常監(jiān)控量測項目，由施工單位負(fù)責(zé)實施；選測項目是為滿足隧道設(shè)計與施工的特殊要求進(jìn)行的監(jiān)控量測項目，由項目業(yè)主委托有相應(yīng)資質(zhì)的單位負(fù)責(zé)實施。 必測項目：洞內(nèi)、外觀察；拱頂下沉；周邊位移；地表沉降。 選測項目：圍巖內(nèi)部變形量測、錨桿軸力量測、圍巖壓力量測、支護(hù)及襯砌應(yīng)力量測、鋼架內(nèi)力量測等。,洞內(nèi)、外觀察：洞內(nèi)、外觀察應(yīng)是所有管理人員，尤其是項目主要負(fù)責(zé)人每天必須進(jìn)行的一項工作。 開挖工作面：圍巖穩(wěn)定狀態(tài)

28、，頂板有無剝落、掉塊現(xiàn)象以及涌水情況等。 已施工地段：噴混凝土是否產(chǎn)生裂隙或剝離；鋼拱架有無被壓變形現(xiàn)象；有無錨桿被拉斷或墊板陷入圍巖內(nèi)部的現(xiàn)象；是否有底鼓現(xiàn)象等。 洞外觀察重點應(yīng)在洞口段和洞身淺埋段，觀察地表開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩(wěn)定狀態(tài)、地表水滲漏情況等，同時還應(yīng)對地面建(構(gòu))筑物進(jìn)行觀察。,3.2.2 變形監(jiān)控量測方法 變形監(jiān)控量測可采用接觸量測或非接觸量測方法。 隧道凈空變化量測可采用收斂計或全站儀進(jìn)行。 采用收斂計量測時，測點采用焊接或鉆孔預(yù)埋。 采用全站儀量測時，測點應(yīng)采用膜片式回復(fù)反射器作為測點靶標(biāo)，靶標(biāo)粘附在預(yù)埋件上。 拱頂下沉量測可采用精密水準(zhǔn)儀和銦鋼掛尺或全站儀進(jìn)行。采

29、用全站儀量測時，測點及量測方法與隧道凈空變化量測相同。 推薦采用全站儀非接觸量測方法。（方便、快捷、能滿足施工要求）,3.2.3 監(jiān)控量測頻率 監(jiān)控量測的頻率應(yīng)根據(jù)監(jiān)測時間、距開挖面的距離、位移速度確定，采用較高的頻率值。當(dāng)施工狀況發(fā)生變化時，如開挖仰拱、下臺階、拆除臨時支護(hù)等，在“施工前1d砼澆筑完成后7d”期間內(nèi)，監(jiān)測頻率應(yīng)按2次/d。,3.2.4 塌方臨界變形值 在施工監(jiān)測中，常能使用儀器、儀表監(jiān)測到較大的變形值，以下幾種情況均顯示著塌方預(yù)兆。 （1）變形量測表明變形長期不收斂且變形速率仍然較大時； （2）變形收斂量測曲線表明已收斂，但又出現(xiàn)變形值突然增大； （3）監(jiān)測到較大的累計變形量

30、； (4) 初期支護(hù)應(yīng)力狀態(tài)：鋼架應(yīng)力大于允許應(yīng)力值；噴混凝土壓應(yīng)力大于70100kgf/cm2；錨桿軸力大于18tf（180KN）。,3.2.4 塌方臨界變形值 塌方臨界變形值（參考值）,3.2.5 監(jiān)控量測三級管理 當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到管理基準(zhǔn)值的70%時，定為警戒值，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測頻率。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到或超過管理基準(zhǔn)值時，應(yīng)立即停止施工，修正支護(hù)參數(shù)后方能繼續(xù)施工。,3.2.6 工程對策的主要內(nèi)容 一般措施：穩(wěn)定開挖工作面措施；調(diào)整開挖方法;調(diào)整初期支護(hù)強(qiáng)度和剛度并及時支護(hù)；降低爆破振動影響。 輔助施工措施：地層預(yù)處理（包括注漿加固、降水等方法）；超前支護(hù)（包括超前錨桿(管)、管棚等）、周壁注漿等。

31、,3.3 輔助工法的運用 隧道施工中常常遭遇一些特殊地質(zhì)條件，所謂特殊地質(zhì)，一般包括：軟弱含水地層、擠壓與膨脹性地層、斷層破碎帶及巖溶發(fā)育地層、高壓水、高巖壓及高地?zé)岬貙?、淺覆蓋及偏壓地段、煤系地層或采空區(qū)地段、含有害氣體地層等等。在上述特殊地質(zhì)條件下修建隧道工程，首先應(yīng)選擇合理的基本工法，其次再根據(jù)特殊的地質(zhì)條件采用相適應(yīng)的輔助工法。輔助工法的正確選用是隧道防坍的重要手段。,3.3.1 確保開挖面穩(wěn)定 拱頂穩(wěn)定對策：預(yù)支護(hù)措施（管棚鋼架超前支護(hù)、超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)、鋼插板法等）。 掌子面穩(wěn)定對策：環(huán)形開挖預(yù)留核心土、噴射混凝土封閉掌子面（噴射早強(qiáng)混凝土，厚度宜為510cm）、臨時仰拱或臨時支

32、護(hù)、開挖面錨栓（土釘）、地層改良等。,3.3.2 確保支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 提高巖體強(qiáng)度：地層改良或小導(dǎo)管周邊注漿及圍巖深孔注漿。 增加支護(hù)強(qiáng)度：地層改良、擴(kuò)大基腳、鎖腳錨桿或鎖腳錨管、縱向聯(lián)梁、微形基樁、加厚混凝土噴層、補(bǔ)強(qiáng)錨桿(加長或加密)、重型鋼肋（增加支護(hù)剛度）、臨時仰拱、加強(qiáng)支撐(雙層支撐或外加支撐)、反壓法、構(gòu)件支撐法等。,3.3.3 地下水處理 排水工法：鉆孔排水或?qū)Э优潘?、深井抽水、?qiáng)制排放（控制排放）。 止水工法：止水注漿(水泥漿、化學(xué)漿包括水玻璃系、樹脂注漿等)。 止、排并用工法。,隧道破壞模式及常用輔助工法,隧道破壞模式及常用輔助工法,3.4 施工過程中的注意事項 爆破控制：嚴(yán)格

33、遵循“短進(jìn)尺、弱爆破”的施工原則，軟弱圍巖地段開挖進(jìn)尺嚴(yán)格控制在1榀拱架間距；周邊眼采取多鉆眼、少裝藥的方法；針對水平薄層地段拱頂易掉塊的特點，采取拱頂周邊布空眼、適當(dāng)提高內(nèi)圈眼的方法等。 重視超前支護(hù)施工質(zhì)量（錨桿數(shù)量、長度、外插角度等），圍巖破碎地段采用注漿小導(dǎo)管效果非常明顯。 嚴(yán)格執(zhí)行初噴工序，及時封閉巖面，防止圍巖暴露時間過長而掉塊。,拱架施工：拱腳的圍巖開挖時不宜一次爆破到位，應(yīng)預(yù)留1030cm，采用人工清渣，保證拱腳落于穩(wěn)定的基巖上；嚴(yán)格控制鎖腳錨桿的施工質(zhì)量，在變形較大地段，應(yīng)在每臺階、甚至每連接板部位施作鎖腳錨桿。 軟弱圍巖地段初支應(yīng)及時封閉成環(huán)，應(yīng)控制在12天內(nèi)。 安全步距：

34、嚴(yán)格控制仰拱、二襯與開挖面的距離。級圍巖控制在35m、50m內(nèi)；級圍巖控制在50m、80m內(nèi)；、級圍巖地段應(yīng)根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果適時組織二襯施工。,JTJ042-94公路隧道施工規(guī)范（老規(guī)范） 二次襯砌應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后施作。水平收斂速度小于0.2mm/d。 a. 如隧道穿過擠壓性圍巖（高低應(yīng)力作用下的軟巖，如千枚巖、片麻巖等），具有變形量大、變形速率快、變形持續(xù)時間長的特點。 b. 松散體、淺埋地形下的隧道。,修訂后的規(guī)范： JTG/T F60-2009公路隧道施工技術(shù)細(xì)則 一般情況下，作為復(fù)合式襯砌的二次模筑混凝土襯砌不承受圍巖壓力，應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后進(jìn)行。當(dāng)圍巖條

35、件差、不穩(wěn)定時，并出現(xiàn)明顯流變特性時，二次襯砌承受因圍巖流變產(chǎn)生的壓力和松散壓力，須根據(jù)設(shè)計要求加強(qiáng)初期支護(hù)并及早施作仰拱和二次襯砌。 TB10417-2003鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn) 特殊條件下（如松散堆積體、淺埋地段）隧道襯砌應(yīng)在初期支護(hù)完成后及時施作。 結(jié)論：二襯砼僅僅作為安全儲備，要通過強(qiáng)化初期支護(hù)的手段來保證隧道施工安全和二次砼質(zhì)量。,4 塌方處理的原則 塌方的處理必須建立在對塌方正確認(rèn)識的基礎(chǔ)上，處理方案制定不當(dāng)，不但導(dǎo)致更大的經(jīng)濟(jì)損失，而且可能造成人員傷亡，故一般處理原則是先鞏固后方，防止塌方擴(kuò)大，然后以安全的后方為依托或掩護(hù)再向前進(jìn)行處理。經(jīng)驗認(rèn)為塌方發(fā)生后在一定時間內(nèi)就會

36、趨于穩(wěn)定，形成自然拱，而自然拱的高度、寬度與普氏平衡拱理論計算結(jié)果基本相符。,4.1 塌方處理的依據(jù) 前蘇聯(lián)學(xué)者M(jìn)M普洛托雅克諾夫（簡稱普氏）以松散理論為基礎(chǔ)，認(rèn)為在松散介質(zhì)中開挖隧道后，隧道上方將形成拋物線的平衡拱，平衡拱高度h為： h= b /fm(m) 式中：b-平衡拱的半跨度，m； fm- 巖石堅固性系數(shù)，土層：m=tan； 巖石：fm=R/10 。 - 土的摩擦角； R- 巖石抗壓極限強(qiáng)度，Mpa；取值考慮巖石層理、裂隙的影響。,4.1 塌方處理的依據(jù) 在隧道側(cè)壁穩(wěn)定時，即拱部塌方時，平衡拱寬度就是開挖寬度，即b=bt；當(dāng)側(cè)壁不穩(wěn)定時），平衡拱寬度為：b=bt+Httan（45-/2

37、）. 式中：Ht- 隧道凈高，m； bt-隧道凈寬之半，m；,側(cè)壁不穩(wěn)時平衡拱寬度示意圖,平衡拱寬度示意圖,4.1 塌方處理的依據(jù) 對塌方后的穩(wěn)定情況能否做出正確的判斷是制定處理方案的關(guān)鍵，否則，不是冒險就是加大投入。一般情況下塌方發(fā)生后12天就基本穩(wěn)定，除個別掉小塊外，不再有大的塌塌，這時可根據(jù)工程地質(zhì)資料及試驗結(jié)果，確定巖石堅固性系數(shù)，再根據(jù)開挖情況，即可按平衡拱公式確定塌方高度，與現(xiàn)場對照，如果計算與實際基本相符，則說明塌方已經(jīng)基本穩(wěn)定，否則就要慎重對待。,4.1 塌方處理的依據(jù) 經(jīng)過平衡拱穩(wěn)定分析，確定塌方穩(wěn)定后，即可著手進(jìn)行處理，第一關(guān)鍵步驟就是對塌穴進(jìn)行噴射砼處理。噴砼后，即使塌穴有危石或個別塌塌亦會及時發(fā)現(xiàn)，噴射砼在圍巖面形成一保護(hù)層，亦是