高速铁路隧道施工-特殊岩土和不良地段隧道施工解析课件.ppt

1、 Page: 1高高 速速 铁铁 路路 隧隧 道道 施施 工工 Page: 2特殊岩土和不良地段隧道施工一、不良地质地段一、不良地质地段 不良地质地段是指滑坡、崩坍、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施工的不良地质环境。 不良地质地段的变异条件是非常复杂的。因此，在施工全过程中，应经常观察地层与地质条件的变化，勤检查支护与衬砌的受力状态，及时排险，防止突然事故的发生。 Page: 3二、特殊地质地段二、特殊地质地段 特殊地质地段是指膨胀地层、软弱黄土地层、多年冻土地层、盐渍土、岩盐、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。 特殊

2、地质地段隧道，由于岩层的地质成因复杂，地质条件和事故具有突发性，对隧道施工的危害性极大。因此，在特殊地质地段进行隧道施工时，除了应遵守一般技术要求外，还应遵守本章所介绍的规定，采取针对性较强的辅助方法施工。 Page: 4第一节 断 层一、断层对隧道施工影响 隧道穿过断层地段，施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性以及隧道轴线和断层构造线方向的组合关系(正交、斜交或平行)。此外，与施工过程中对围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施工技术措施是否得当等，均有很大关系。 当隧道轴线接近于垂直构造线方向时如图7-4-1所示，断层规模较小，破碎带不宽，且含水量较小时，条件比

3、较有利，可随挖随撑。但当隧道轴线斜交或者平行于构造方向时如图7-4-2所示，则隧道穿过破碎带的长度增大，并有强大侧压力，应加强边墙衬砌，及时封闭。 Page: 5图7-4-1隧道轴线接近图垂直构造线方向7-4-2隧道轴线斜交或平行构造线方向 Page: 6二、断层地带隧道施工步骤(一一)探明断层地带情况探明断层地带情况 当断层破碎带的宽度较大，破坏程度严重。破碎带的充填物情况复杂，且有较多地下水时，应在隧道一侧或两侧开挖调查导坑。 (二二)施工注意事项施工注意事项 1防排水作业 (1)如断层带地下水是由地表水补给时，应在地表设置截排系统引排。对断层承压水，应在每个掘进循环中，向巷道前进方向钻凿

4、不小于2个超前钻孔，其深度宜在4m以上，以探明地下水的情况；图7-4-3调查导坑 Page: 7 (2)随工作面的向前推进挖好排水沟，并根据岩质情况，必要时加以铺砌。如为反坡掘进则除应准备足够的抽水设备外，并应安排适当的集水坑 (3)坑壁或坑顶有水流出时，应凿眼安置套管集中引排，使其不漫流。2施工工序 通过断层带的各施工工序之间的距离宜尽量缩短，并尽快地使全断面初支封闭，以减少岩层的暴露，松动和地压增大。3开挖作业 (1)采用爆破法掘进时，应严格掌握炮眼数量、深度及装药量。原则上应尽量减小爆破对围岩的震动； Page: 8 (2)采用分部开挖法时，其下部开挖宜左右两侧交替作业。如遇两侧软硬不同

5、时，应用偏槽法开挖，按先软后硬顺序交错进行。4支护作业 (1)断层地带支护应宁强勿弱，并应经常检查加固； (2)在断层地带中，开挖面要立即喷射一层混凝土，并架设有足够强度的钢架支撑； (3)初期支护应紧跟开挖面，且应尽早封闭。 Page: 9第二节第二节 膨胀土围岩膨胀土围岩 膨胀土系指土中粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘性土。决定膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石粘土矿物。 一、膨胀土围岩的特性 主要有以下三方面： （1）膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，使土体中储存有较高的初始应力。 （2）膨胀土中发育有各种

6、形态的裂隙，形成土体的多裂隙性。 （3）膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，土体中干湿循环产生胀缩效应。 Page: 10二、膨胀土围岩对隧道施工危害（1）围岩裂缝（2）坑道下沉（3）围岩膨胀凸出和坍塌（4）隧道底部隆起（5）衬砌变形和破坏三、膨胀土围岩的隧道施工要点（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 Page: 11第三节 松散地层 松散地层的特点是：结构松散，胶结性弱，稳定性差，在施工中极易发生坍塌，若有地下水时则更甚。 松散地层隧道施工原则是：先护后挖、密闭支撑、边挖边封闭。在这类地层中开挖坑道，主要是减少对围岩的扰

7、动，必要时可采用超前注浆预加固地层方法，及早控制地下水。 常用以下两种施工方法：一、超前支护施工方法 隧道开挖前，先向岩体内打入钢钎、钢管、钢板等构件，用以预先支护松散围岩，防止坑道掘进时松散岩体发生坍塌。 Page: 12松散堆积层 Page: 13(一)超前预支护的主要类型 1、超前锚杆、小钢管 此法的要点是开挖掘进前，在开挖面顶部一定范围内，沿坑道设计轮廓线，向岩体内打入一排纵向锚杆(或型钢，或小钢管)，以形成一道顶部加固的岩石棚。然后，在此棚保护下进行开挖 。 超前锚杆宜采用早强砂浆锚杆。小钢管应平直，尾部焊箍.，顶部做成尖锥状。对于小钢管来说，其外插角的偏差不应超过5，孔位偏差不应超

8、过100mm，顶入钻孔的长度不小于管长的90。开挖后应及时喷射混凝土，并尽快封闭环形初期支护。 Page: 14 超前锚杆主要适用于地下水较少的软弱破碎围岩的隧道工程中，如土砂质地层、弱膨胀性地层、流变性较小的地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带等、浅理无显著偏压的隧道。也适宜于采用中小型机械施工。 Page: 152、管 棚 管棚是在隧道开挖之前沿隧道开挖断面外轮廓，以一定间隔与隧道平行钻孔、插入钢管，再从插入的钢管内压注充填水泥浆或砂浆，来增加钢管外围岩的抗剪切强度，并使钢管与围岩一体化，由管棚和围岩构成棚架体系。 Page: 16 管棚主要适用于围岩压力来得快来得大，用于对围岩变形及地表下沉

9、有较严格限制要求的软弱破碎围岩隧道工程中。 在设计中，要充分考虑地质、周边环境、隧道开挖断面、埋深以及开挖方法等，决定管棚的配置、形状、施工范围、管棚间隔及断面等。 Page: 173、超前小导管注浆 此法的要点是在开挖掘进前，先用5cm-10cm厚的喷混凝土将开挖面和5m范围内的坑道封闭，然后沿坑道周边打入带孔的纵向小导管。由上而下的向小导管内压浆，浆液即由导管渗透到地层中，待浆液硬化后，即在坑道周围形成一个加固了的岩石圈，在此圈的防护下即可安全地进行开挖。 小导管一般采用直径32mm的焊接钢管或直径40mm的无缝钢管制作，长度宜为3m6m，前端做成尖锥形，前段管壁上每隔10cm20cm交错钻眼，眼孔直径宜为6mm8mm。 Page: 18 二、降水、堵水 松散地层中含水时，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，有利于施工。降水、堵水的方法较多，如降水可在洞内或辅助坑道内井点降水。在埋深较浅的隧道中，可用深井泵降水，在洞外地面隧道两侧布点进行。 当地下水丰富，而且排水条件或排水费用太高，经过技术、经济比选，可采用注浆堵水措施。注浆堵水又分地面预注浆和洞内开挖工作面预注浆。二者采用哪种方法，应根据隧道埋深、工程地质和水文地质情况，钻孔和压浆设备能力，以及技术、经济、工期等方面进行综合分析后采用。