1、不良地质隧道施工要点不良地质隧道施工要点第一部分地下工程系 刘 勇1PPT课件不良地质地段是指滑坡、崩塌、岩堆、偏压地层、不良地质地段是指滑坡、崩塌、岩堆、偏压地层、岩溶、高应力、高强度地层、松散地层、软土地段岩溶、高应力、高强度地层、松散地层、软土地段等不利于隧道工程的不良地质环境。等不利于隧道工程的不良地质环境。2PPT课件特殊地质地段是指膨胀断层地层、软弱黄土地层、特殊地质地段是指膨胀断层地层、软弱黄土地层、含水未固结围岩、溶洞、岩爆、流沙等地段以及瓦含水未固结围岩、溶洞、岩爆、流沙等地段以及瓦斯溢出地层等。斯溢出地层等。土石坍塌土石坍塌 3PPT课件隧道支撑变形隧道支撑变形衬砌结构断裂
2、衬砌结构断裂严重影响施工进度严重影响施工进度4PPT课件制定完整预案，做好技术、物资、机械储备制定完整预案，做好技术、物资、机械储备制定地质预测、预报方案制定地质预测、预报方案根据预报结果及时调整施工方案根据预报结果及时调整施工方案必须加强量测工作，并及时反馈量测结果必须加强量测工作，并及时反馈量测结果5PPT课件施工以施工以“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进砌、勤检查、稳步前进”为指导原则。为指导原则。选择施工方法选择施工方法(包括开挖及支护包括开挖及支护)时，应以安全及工程时，应以安全及工程质量为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地
3、质条质量为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地质条件、断面形式、尺寸、埋置深度、施工机械装备、件、断面形式、尺寸、埋置深度、施工机械装备、工期要求、经济和技术的可行性等因素而定。同时工期要求、经济和技术的可行性等因素而定。同时应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性，以免造成工程失误和增加投资。能性，以免造成工程失误和增加投资。6PPT课件 (1)爆破后如开挖工作面有坍塌可能时，应在清除爆破后如开挖工作面有坍塌可能时，应在清除危石后及时喷射混凝土护面。危石后及时喷射混凝土护面。 (2)锚喷支护后仍不能提供足够的支护能力时，应锚喷支护后仍不能提供
4、足够的支护能力时，应及早装设钢拱架支撑加强支护。及早装设钢拱架支撑加强支护。7PPT课件 (1)支撑要有足够的强度和刚度，能承受开挖后的支撑要有足够的强度和刚度，能承受开挖后的围岩压力。围岩压力。 (2)围岩出现底部压力，产生底膨现象或可能产生围岩出现底部压力，产生底膨现象或可能产生沉陷时应加设底梁沉陷时应加设底梁 (3)当围岩极为松软破碎时，应采用先护后挖，暴露当围岩极为松软破碎时，应采用先护后挖，暴露面应用支撑封闭严密；面应用支撑封闭严密； (4)根据现场条件，可结合管棚或超前锚杆等支护，根据现场条件，可结合管棚或超前锚杆等支护，形成联合支撑形成联合支撑 (5)支护作业应迅速、及时，以充分
5、发挥构件支撑支护作业应迅速、及时，以充分发挥构件支撑的作用。的作用。8PPT课件特殊地质地段隧道施工时，不宜采用全断面开挖。应特殊地质地段隧道施工时，不宜采用全断面开挖。应视地质、环境、安全、工程质量等条件合理选用。视地质、环境、安全、工程质量等条件合理选用。拱部扩挖前发现顶部下沉，应先挑顶后扩挖。当扩挖拱部扩挖前发现顶部下沉，应先挑顶后扩挖。当扩挖后发现顶部下沉，应立好拱架和模板先灌筑满足设计后发现顶部下沉，应立好拱架和模板先灌筑满足设计断面部分的拱圈，待混凝土达到所需强度并加强拱架断面部分的拱圈，待混凝土达到所需强度并加强拱架支撑后，再行挑顶灌筑其余部分。挑顶作业宜先护后支撑后，再行挑顶灌
6、筑其余部分。挑顶作业宜先护后挖，暴露面应用支撑封闭严密。挖，暴露面应用支撑封闭严密。9PPT课件 采用压注水泥砂浆或化学浆液加固围岩的方法，采用压注水泥砂浆或化学浆液加固围岩的方法，以提高其自稳性。以提高其自稳性。当拱脚、墙基松软时，灌筑混凝土前应采取措施加固当拱脚、墙基松软时，灌筑混凝土前应采取措施加固基底。基底。10PPT课件大瑶山隧道大瑶山隧道9号断层号断层大瑶山隧道处在京广铁路衡广复线的大瑶山隧道处在京广铁路衡广复线的坪石至乐昌间，全长坪石至乐昌间，全长14.295公里公里,是目是目前国内最长的双线电气化隧道。前国内最长的双线电气化隧道。隧道采用隧道采用“三斜一竖三斜一竖”的施工方案的
7、施工方案,隧道中部穿过的隧道中部穿过的465米长米长的的9#断层地段，最大涌水量每昼夜高达断层地段，最大涌水量每昼夜高达40000m3,是整座隧道是整座隧道的控制地段。隧道全面的控制地段。隧道全面 运用新奥法原理施工运用新奥法原理施工,最高单口独头月最高单口独头月成洞成洞217双线米。双线米。1981年年11月开工，月开工，1989年年12月建成。获国家月建成。获国家科技进步奖特等奖。科技进步奖特等奖。11PPT课件云台山隧道云台山隧道云台山隧道位于侯云台山隧道位于侯(马马)月月(山山)铁路线铁路线山西沁水县和翼城县相邻处，穿越山西沁水县和翼城县相邻处，穿越中条山主峰。中条山主峰。线隧道长线隧
8、道长8 145 m，线隧道长线隧道长8 178 m，双线分修，电，双线分修，电气化单线断面。气化单线断面。主要地质问题：主要地质问题：v线隧道进口通过线隧道进口通过192 m古河槽地段，为土夹碎石层；古河槽地段，为土夹碎石层；v洞身穿越煤系地层洞身穿越煤系地层1 740 m，揭煤，揭煤13次，有瓦斯；次，有瓦斯；v穿越较大的断裂带穿越较大的断裂带4条，条，v膨胀性围岩地段占全隧总长膨胀性围岩地段占全隧总长 的的96%。v全隧昼夜涌水量约全隧昼夜涌水量约9 850m3。12PPT课件家竹箐隧道家竹箐隧道家竹箐隧道是中国铁路瓦斯含量最家竹箐隧道是中国铁路瓦斯含量最高的长大隧道，位于南昆铁路威高的长
9、大隧道，位于南昆铁路威（舍）红（果）段的鲁番站与上西（舍）红（果）段的鲁番站与上西铺站之间。隧道全长铺站之间。隧道全长4975米。米。隧道洞身有隧道洞身有1085米是煤系米是煤系 地层，主要煤层共地层，主要煤层共14层，各煤层层，各煤层瓦斯压力测算值大多超过瓦斯压力测算值大多超过0.6MPa，最高的达到，最高的达到1.34MPa。据测算，隧道施工通过煤层时，瓦斯涌出量最多达到每小据测算，隧道施工通过煤层时，瓦斯涌出量最多达到每小时时349立方米。因此，家竹箐隧道属高瓦斯立方米。因此，家竹箐隧道属高瓦斯 有突出危险的有突出危险的隧道，其施工难度和危险性，在我国铁路隧道建设史中还隧道，其施工难度和
10、危险性，在我国铁路隧道建设史中还没有先例。没有先例。13PPT课件 是隧道施工是隧道施工中最常见的不良地质地段，中最常见的不良地质地段，断层带内岩体挤压破碎，常断层带内岩体挤压破碎，常呈块石、碎石或角砾状有的呈块石、碎石或角砾状有的甚至呈断层泥，岩体强度低，甚至呈断层泥，岩体强度低，围岩压力增大，自稳能力下围岩压力增大，自稳能力下降，容易坍塌，施工困难。降，容易坍塌，施工困难。14PPT课件 是指在各类土质、软岩、极严重风化的各是指在各类土质、软岩、极严重风化的各种岩层、极软弱破碎的断层带以及堆积、坡积层中，种岩层、极软弱破碎的断层带以及堆积、坡积层中，在富含地下水的情况下，岩体强度很低，自稳
11、能力在富含地下水的情况下，岩体强度很低，自稳能力极差的围岩。极差的围岩。地质预报方法主要有：钻孔超前探测；对超前导坑地质预报方法主要有：钻孔超前探测；对超前导坑进行地质、水文观测素描；地震波、声波、地质雷进行地质、水文观测素描；地震波、声波、地质雷达等物理探测。达等物理探测。15PPT课件预测开挖面前方的地质情况，围岩整体性、断层、预测开挖面前方的地质情况，围岩整体性、断层、软弱破碎带在前方的位置和对施工的影响，地下水软弱破碎带在前方的位置和对施工的影响，地下水活动情况等。活动情况等。 长期预报长期预报总体预报，预报断层规模、分布、性质、构造分带，总体预报，预报断层规模、分布、性质、构造分带，
12、富水性等，并分段作出工程地质评价。富水性等，并分段作出工程地质评价。16PPT课件中期预报中期预报岩石微观构造研究岩石微观构造研究工程地质类比工程地质类比地震反射波法地震反射波法地质雷达法地质雷达法图析法图析法17PPT课件短期预报短期预报开挖面及其附近的预测预报开挖面及其附近的预测预报掌子面超前钻孔预报掌子面超前钻孔预报富水软弱破碎围岩隧道处理地下水原则一般是：富水软弱破碎围岩隧道处理地下水原则一般是：采用注浆堵水结合超前钻孔限量排水采用注浆堵水结合超前钻孔限量排水特大涌水采用辅助导坑排水特大涌水采用辅助导坑排水18PPT课件堵截地下水的办法主要有两类：堵截地下水的办法主要有两类： 整个富水
13、段进行注浆止水，并加固松散岩体。整个富水段进行注浆止水，并加固松散岩体。 对富水地段沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆，对富水地段沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆，形成止水帐幕，防止或减小地下水进入开挖工作面。形成止水帐幕，防止或减小地下水进入开挖工作面。排水辅助措施有导坑、钻孔等，目的是排水降压。排水辅助措施有导坑、钻孔等，目的是排水降压。 当地下水与地表水连通时，埋深小于当地下水与地表水连通时，埋深小于20m采用地表采用地表注浆，埋深大于注浆，埋深大于20m时采用洞内注浆时采用洞内注浆 19PPT课件20PPT课件 单线隧道采用正台阶预留核心土环形开挖法，单线隧道采用正台阶预留核心土环形开挖
14、法，双线和多线隧道采用双线和多线隧道采用CD法、法、CRD法或双侧壁导法或双侧壁导坑法，循环进尺坑法，循环进尺0.51.0m开挖手段上，采取两种方法，一是在特别软弱的开挖手段上，采取两种方法，一是在特别软弱的围岩段，采用非钻爆开挖，如利用十字镐、风镐围岩段，采用非钻爆开挖，如利用十字镐、风镐开挖或利用小型挖装机开挖。另一种是采用控制开挖或利用小型挖装机开挖。另一种是采用控制爆破措施，如松动爆破、微振动爆破等。爆破措施，如松动爆破、微振动爆破等。开挖施工要求开挖施工要求21PPT课件 根据量测结果及时调整支护参数根据量测结果及时调整支护参数 支护施工要求支护施工要求 根据量测结果确定施作时机根据
15、量测结果确定施作时机衬砌施工要求衬砌施工要求 仰拱必须及早施作，形成封闭结构仰拱必须及早施作，形成封闭结构 22PPT课件1、工程概况、工程概况23PPT课件2、初期施工情况、初期施工情况 24PPT课件 围岩自稳及自承能力极差围岩自稳及自承能力极差 富水富水3、地质原因分析、地质原因分析 方案比选方案比选4、施工方案、施工方案v桩柱法桩柱法25PPT课件v双侧壁导坑法双侧壁导坑法26PPT课件 综合排水技术综合排水技术5、具体施工方法、具体施工方法封堵疏排地表水，杜绝地表水和降水的补给封堵疏排地表水，杜绝地表水和降水的补给v截水沟截水沟v地表混凝土封闭地表混凝土封闭平导与泄水洞截、排平导与泄
16、水洞截、排水水深井点降水深井点降水洞内降排水洞内降排水v负压抽水负压抽水v开挖中的疏排水开挖中的疏排水27PPT课件 支护体系设计与施工支护体系设计与施工5、具体施工方法、具体施工方法超前预加固超前预加固v侧壁导坑、泄水洞及平导侧壁导坑、泄水洞及平导v上弧导上弧导初期支护初期支护二次衬砌二次衬砌v第一次第一次60cmv第二次第二次30cm28PPT课件 深孔长套管劈裂注浆深孔长套管劈裂注浆5、具体施工方法、具体施工方法注浆方法注浆方法v分段长套管前进式注浆分段长套管前进式注浆v挤压注浆挤压注浆v渗透注浆渗透注浆29PPT课件注浆材料注浆材料v水泥水泥水玻璃双浆液水玻璃双浆液注浆施工注浆施工v拱
17、部大管棚注浆施工拱部大管棚注浆施工v突水涌泥段注浆施工突水涌泥段注浆施工v极软致密原状地层中的注浆施工极软致密原状地层中的注浆施工6、施工效果、施工效果提前提前1.5个月贯通个月贯通30PPT课件矿物成分：亲水性矿物，蒙托石、伊利石矿物成分：亲水性矿物，蒙托石、伊利石特性：吸水膨胀软化，失水收缩硬裂特性：吸水膨胀软化，失水收缩硬裂强度低，在高地应力作用下产生强度低，在高地应力作用下产生“剪胀剪胀”31PPT课件 (1)质软，强度低质软，强度低 (2)自由膨胀率高自由膨胀率高 (3)空隙率大空隙率大 (4)易风化、崩解性强易风化、崩解性强 (5)膨胀压力大膨胀压力大32PPT课件判别依据判别依据
18、间接反应岩石膨胀指标间接反应岩石膨胀指标直接定量反应岩石膨胀力学指标以及不同荷直接定量反应岩石膨胀力学指标以及不同荷载下的膨胀率大小的指标载下的膨胀率大小的指标判别程序判别程序初步判定初步判定详细判定详细判定33PPT课件膨胀岩的判别标准膨胀岩的判别标准 34PPT课件膨胀岩的分级膨胀岩的分级 膨胀岩的物理力学指标膨胀岩的物理力学指标 35PPT课件36PPT课件当围岩内部的最大地应力与围岩强度的比值达到某当围岩内部的最大地应力与围岩强度的比值达到某一水平时，才能称为高地应力或极高应力。一水平时，才能称为高地应力或极高应力。max/bR围岩强度应力比围岩强度应力比= 37PPT课件(1)围岩大
19、变形量的划分围岩大变形量的划分 铁路隧道大变形的变形量划分铁路隧道大变形的变形量划分 (2)乌鞘岭隧道高地应力软岩隧道大变形分级乌鞘岭隧道高地应力软岩隧道大变形分级 挤压性隧道的大变形分级标准挤压性隧道的大变形分级标准 38PPT课件39PPT课件40PPT课件41PPT课件42PPT课件膨胀性和挤压性围岩的隧道结构设计方法主要可归膨胀性和挤压性围岩的隧道结构设计方法主要可归纳为两类：一是减轻作用在支护结构上的荷载而容纳为两类：一是减轻作用在支护结构上的荷载而容许发生一定位移的方法许发生一定位移的方法(柔性结构设计柔性结构设计)，另一是为，另一是为了控制松弛而尽可能早地控制位移的方法了控制松弛
20、而尽可能早地控制位移的方法(刚性结刚性结构设计构设计) 。(1)先行导坑法先行导坑法 (2)多重支护方法多重支护方法 43PPT课件(1)大刚度支护和衬砌结构大刚度支护和衬砌结构 (2)大范围围岩加固法大范围围岩加固法 (3)可缩式支护方法可缩式支护方法 (4)分阶段综合控制法分阶段综合控制法 44PPT课件(1)喷锚支护，稳定围岩喷锚支护，稳定围岩 (2)衬砌结构及早闭合衬砌结构及早闭合 45PPT课件46PPT课件(1)工程概况工程概况 兰州至武威段是中国铁路兰州至武威段是中国铁路“八纵八横八纵八横”中欧亚大陆桥的重要组成部分，是内地通中欧亚大陆桥的重要组成部分，是内地通往新疆等西部地区的
21、重要通道。该线东起往新疆等西部地区的重要通道。该线东起兰州站，经河口南、永登至打柴沟，翻越兰州站，经河口南、永登至打柴沟，翻越乌鞘岭至武威南站，全长二百九十八公里，乌鞘岭至武威南站，全长二百九十八公里，随着西部大开发客货运输量的急剧增加，随着西部大开发客货运输量的急剧增加，目前的单线能力远远不能满足需求，只能目前的单线能力远远不能满足需求，只能靠增建二线铁路来解决。靠增建二线铁路来解决。47PPT课件 设计为两座单线隧道，隧道长设计为两座单线隧道，隧道长20050m，隧道出口段线路位于半径为隧道出口段线路位于半径为1200m的曲线的曲线上，右、左缓和曲线伸入隧道分别为上，右、左缓和曲线伸入隧道
22、分别为68.84m及及127.29m，隧道其余地段均位于，隧道其余地段均位于直线上，线间距直线上，线间距40m，两隧道线路纵坡相，两隧道线路纵坡相同，主要为同，主要为11的单面下坡的单面下坡,右线隧道较右线隧道较 左线隧道高左线隧道高0.560.73m，洞身最大埋深，洞身最大埋深1100m左右。隧道左、右线均采用钻爆法左右。隧道左、右线均采用钻爆法施工，右线隧道先期开通。隧道辅助坑施工，右线隧道先期开通。隧道辅助坑道共计道共计15座，其中斜井座，其中斜井13 座，竖井座，竖井1座，座，横洞横洞1座。座。48PPT课件49PPT课件(2)工程特点工程特点地质构造发育地质构造发育地应力高、分布复杂
23、地应力高、分布复杂围岩软弱，开挖变形量显著围岩软弱，开挖变形量显著围岩流变性能显著围岩流变性能显著隧道规模大，工期紧，任务重隧道规模大，工期紧，任务重施工环境复杂，工程质量要求高施工环境复杂，工程质量要求高 50PPT课件(3)施工变形情况施工变形情况左线隧道最大拱顶下沉左线隧道最大拱顶下沉1053mm(DK177+495)1053mm(DK177+495)，一般在，一般在500500600mm600mm左右，平均下沉左右，平均下沉303035mm/d35mm/d；右线隧道最大拱顶下沉右线隧道最大拱顶下沉227mm(YDK177+610)227mm(YDK177+610)，一般在，一般在100
24、100200mm200mm左右。左右。左线隧道内轨上左线隧道内轨上1.5m1.5m收敛值最大收敛值最大1034mm(DK177+590)1034mm(DK177+590)，一般为一般为700mm700mm左右，拱脚最大左右，拱脚最大978mm978mm，一般为，一般为300300700mm700mm右线隧道内轨上右线隧道内轨上4m4m收敛值最大收敛值最大548mm(YDK177+590)548mm(YDK177+590)，一般为一般为300300400mm400mm左右。左右。51PPT课件(4)设计情况设计情况 F7断层原设计方案断层原设计方案52PPT课件(4)设计情况设计情况 二次衬砌二
25、次衬砌 预留变形量预留变形量 喷混凝土喷混凝土 预留变形量预留变形量 喷混凝土喷混凝土 系统锚杆系统锚杆 补强系统锚杆补强系统锚杆 F7断层变断层变更设计方更设计方案一案一53PPT课件(4)设计情况设计情况 F7断层变更设计方案二断层变更设计方案二54PPT课件岭脊高地应力软岩区段岭脊高地应力软岩区段 系统锚杆系统锚杆 二次衬砌二次衬砌 预留变形量预留变形量 喷混凝土喷混凝土 55PPT课件56PPT课件(5)施工方案施工方案适合大型设备快速施工要求的台阶法开挖技术适合大型设备快速施工要求的台阶法开挖技术核心土1131153558420200719.52007507505000拱墙衬砌仰 拱
26、预留核心土20057PPT课件(5)施工方案施工方案超前注浆小导管围岩加固技术超前注浆小导管围岩加固技术系统中长锚杆（管）围岩加固技术系统中长锚杆（管）围岩加固技术拱脚小直径锚索加固技术拱脚小直径锚索加固技术多重支护、分次施作技术多重支护、分次施作技术提高二次衬砌刚度、适时施作二次衬砌技术提高二次衬砌刚度、适时施作二次衬砌技术活动性断层带隧道结构处理技术活动性断层带隧道结构处理技术 58PPT课件按塑性指数按塑性指数(Ip)的大小可分为：的大小可分为：老黄土老黄土新黄土新黄土黄土质粘砂土黄土质粘砂土(1I p7）黄土质砂粘土黄土质砂粘土(7Ip17)黄土质粘土黄土质粘土(17Ip)按形成年代分
27、为：按形成年代分为：59PPT课件在隧道开挖时，土体容易顺着节理张松或剪断。在隧道开挖时，土体容易顺着节理张松或剪断。60PPT课件当隧道在较长的范围内当隧道在较长的范围内沿着冲沟或塬边平行走向，沿着冲沟或塬边平行走向，而覆盖较薄或偏压很大的而覆盖较薄或偏压很大的情况下，容易发生较大的情况下，容易发生较大的坍塌或滑坡现象。坍塌或滑坡现象。61PPT课件隧道若建在其上方，隧道若建在其上方，则有基础下沉的危害。则有基础下沉的危害。隧道若修建在其下方，隧道若修建在其下方，常有发生冒顶的危险。常有发生冒顶的危险。隧道若修建在其邻侧，隧道若修建在其邻侧，则有可能承受偏压，使则有可能承受偏压，使围岩与衬砌
28、处于不利的围岩与衬砌处于不利的受力状态。受力状态。62PPT课件63PPT课件湿陷性湿陷性运输困难运输困难64PPT课件(1)黄土隧道的施工应采用机械挖掘，不宜采用黄土隧道的施工应采用机械挖掘，不宜采用钻爆法施工。钻爆法施工。(3)施工时特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过施工时特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填。如发现该处土体承载力不大，应用浆砌片石回填。如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。(2)开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法(留核留核心法心法)，初期支护应紧跟开挖面
29、施作。，初期支护应紧跟开挖面施作。65PPT课件黄土隧道软弱地基处理的方法比较多，施工中根黄土隧道软弱地基处理的方法比较多，施工中根据实际情况选择。据实际情况选择。换填换填66PPT课件灰土挤密桩灰土挤密桩67PPT课件树根桩树根桩注浆及其它措施注浆及其它措施68PPT课件(4)避免黄土围岩开挖后暴露时间过长，围岩周壁避免黄土围岩开挖后暴露时间过长，围岩周壁风化至内部，围岩体松弛加快，进而发生坍方。风化至内部，围岩体松弛加快，进而发生坍方。(5)做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周妥善处理好陷穴、裂缝，以免
30、地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。围，造成土体坍塌。(6)喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜超过喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜超过0.2MPa。(7)锚杆施工宜采用煤矿干钻成孔。锚杆施工宜采用煤矿干钻成孔。69PPT课件溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。岩溶对隧道工程的影响主要有四个方面：岩溶对隧道工程的影响主要有四个方面：洞害洞害水害水害洞穴充填物洞穴充填物坍塌、洞顶地表沉陷坍塌、洞顶地表沉陷70PPT课件可按岩溶对隧道的不同影响情况及施工条件，可按岩溶对隧道的不同影响情况及施工条件，采取引流、跨越、加固、清除、注浆等不同措施采取引流、跨越、加固、
31、清除、注浆等不同措施或综合治理。或综合治理。(1)应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。(2)如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发育，如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发育，有比较坚实的填充，且地下水量小，可采用探孔有比较坚实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地质情况。或物探等方法，探明地质情况。(3)常用处理溶洞的方法，有常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕引、堵、越、绕” 。71PPT课件暗管、涵洞或小桥图8-4-1 桥涵渲泄水流72PPT课件道隧
32、图8-4-2 开凿泄水洞引水图8-4-3 引水槽涵管或小桥混凝土厚0.51.0m浆砌石片引水槽(洞)入消水洞横向引引出或73PPT课件贵昆线梅花山隧道贵昆线梅花山隧道74PPT课件当岩溶水流的位当岩溶水流的位置在隧道顶部或置在隧道顶部或高于隧道顶部时，高于隧道顶部时，应在适当距离外，应在适当距离外，开凿引水斜洞开凿引水斜洞(或或引水槽引水槽)将水位降将水位降低到隧底标高以低到隧底标高以下，再行引排。下，再行引排。 75PPT课件截水沟排水截水沟排水 贵昆线岩脚寨隧道贵昆线岩脚寨隧道76PPT课件图8-4-4 溶洞堵填方法之一浆砌片石混凝土填实图8-4-5 溶洞堵填方法之二干砌片石混凝土填实图8
33、-4-6 溶洞堵填方法之三浆砌片石77PPT课件防护防护 必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱及拱顶回必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱及拱顶回填进行处理填进行处理必要时加设锚杆干砌片时压浆浆砌片石厚1.0m片石、碎石回填密实图8-4-7 喷锚加固与浆砌护拱之一必要时加锚杆干砌片石压浆混凝土套拱图8-4-8 喷锚加固与浆砌护拱之二78PPT课件浆砌片石混凝土墙基图8-4-9 加深边墙基础79PPT课件图8-4-10支墙内套设涵管浆砌片石浆砌片石支墙80PPT课件图8-4-11 筑拱跨过隧道中线隧底混凝土隧底溶洞填充溶洞81PPT课件图8-4-12 架梁跨过82PPT课件川黔线虾子梁隧道川黔线虾子
34、梁隧道83PPT课件黔桂线观音阁隧道黔桂线观音阁隧道84PPT课件黔桂线观音阁隧道左侧边墙处理黔桂线观音阁隧道左侧边墙处理85PPT课件贵昆线骂支隧道贵昆线骂支隧道86PPT课件湘黔线马旺湘黔线马旺2号隧道号隧道87PPT课件盘西线沙坡隧道盘西线沙坡隧道88PPT课件在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道施工，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。 89PPT课件桩基桩基 当
35、溶洞内堆积物不易当溶洞内堆积物不易清除且不流失时，可清除且不流失时，可采用端承桩或摩擦桩采用端承桩或摩擦桩加固地基加固地基南岭隧道南岭隧道90PPT课件枝柳线祥秘隧道枝柳线祥秘隧道91PPT课件注浆注浆换填换填 92PPT课件(1)施工前应了解山顶地表水、出水地点的情况，施工前应了解山顶地表水、出水地点的情况，并首先对地表进行必要的处理。并首先对地表进行必要的处理。(2)在下坡地段遇到溶洞时，应准备足够数量的排在下坡地段遇到溶洞时，应准备足够数量的排水设备。水设备。(3)建立综合预报体系建立综合预报体系(4)开挖方法宜采用台阶法、双侧壁导坑法。开挖方法宜采用台阶法、双侧壁导坑法。(5)当施工达
36、到溶洞边缘，各工序应紧密衔接，支当施工达到溶洞边缘，各工序应紧密衔接，支护和衬砌赶前。护和衬砌赶前。93PPT课件(6)施工中注意检查溶洞顶部，及时处理危石。施工中注意检查溶洞顶部，及时处理危石。(7)在溶洞地段的爆破作业应尽量做到多打眼、打浅在溶洞地段的爆破作业应尽量做到多打眼、打浅眼，并控制爆破药量且减少对围岩的扰动。眼，并控制爆破药量且减少对围岩的扰动。(9)在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护施工。支护施工。(10)溶洞未做出处理方案前，不要将弃渣随意倾填于溶洞未做出处理方案前，不要将弃渣随意倾填于溶洞中。溶洞中。(8)当隧道一侧遇到
37、溶洞时，应先开挖该侧，待支护当隧道一侧遇到溶洞时，应先开挖该侧，待支护开挖完成后再开挖另一侧。开挖完成后再开挖另一侧。94PPT课件 武隆隧道号称武隆隧道号称“铁路修建史上的地质博物馆铁路修建史上的地质博物馆”，工程地质、水文地质条件十分复杂。工程地质、水文地质条件十分复杂。l 溶洞规模巨大溶洞规模巨大 此前国内外最大溶腔长度仅为此前国内外最大溶腔长度仅为89m，本隧道溶，本隧道溶腔长度腔长度210m。如此大规模的暗河溶洞群在隧道建如此大规模的暗河溶洞群在隧道建设史上是前所未有的。设史上是前所未有的。95PPT课件210m溶腔溶腔2#3#96PPT课件涌水量大涌水量大 此前国内外隧道最此前国内
38、外隧道最大涌水量仅为大涌水量仅为129万万m3/d，武隆隧道最大涌水量达武隆隧道最大涌水量达718万万m3/d，如此大的涌如此大的涌水量在国内外隧道建设水量在国内外隧道建设史上未见报道。史上未见报道。97PPT课件(二)研究的总体思路98PPT课件 首先利用首先利用TSP-202TSP-202超前地质预报系统进行长距离较为准确的超前地质超前地质预报系统进行长距离较为准确的超前地质预报；在预报；在TSP-202TSP-202预测资料分析的基础上，在掌子面距异常区域预测资料分析的基础上，在掌子面距异常区域15m15m范范围内，利用围内，利用SIRSIR2020型地质雷达对异常区域进行准确探测，准确
39、预报掌型地质雷达对异常区域进行准确探测，准确预报掌子面前方和隧道周边子面前方和隧道周边15m15m范围内的地质情况变化，确定岩溶、暗河及裂范围内的地质情况变化，确定岩溶、暗河及裂隙的大小范围及充水情况；在岩溶地质揭露之后采用隙的大小范围及充水情况；在岩溶地质揭露之后采用ZGS1610ZGS1610智能工程智能工程探测声波仪进行近距离的地质预报，根据三种不同的地质预报技术手探测声波仪进行近距离的地质预报，根据三种不同的地质预报技术手段，确定了段，确定了先长后短，先局部后碎部先长后短，先局部后碎部的基本原则，充分利用地质的基本原则，充分利用地质预报技术资源，进一步合理调整施工方案。三种预测方法相互
40、验证补预报技术资源，进一步合理调整施工方案。三种预测方法相互验证补充，为施工提供了准确的地质资料，保证了安全和快速施工。充，为施工提供了准确的地质资料，保证了安全和快速施工。 (三)岩溶系统综合探测技术99PPT课件v岩溶系统综合探测技岩溶系统综合探测技术术 为了解决岩溶系为了解决岩溶系统探测难题，采用三统探测难题，采用三种预报方法相互补充，种预报方法相互补充，智能化综合评判，确智能化综合评判，确定岩溶系统的分布及定岩溶系统的分布及形式。形式。l 长距预报采用长距预报采用TSPTSP子系子系统，预测隧道前方统，预测隧道前方150m150m的地质情况；的地质情况；100PPT课件l切面预报用声波
41、仪对岩溶空腔范围进行探测。101PPT课件l近距预报用地质雷达进行精确探测。102PPT课件(四四) 暗河地段涌水预测及治理方案暗河地段涌水预测及治理方案l涌水量预测涌水量预测 对隧道标高附近及其以上庞大空间范围内对隧道标高附近及其以上庞大空间范围内的岩溶水系统识别与划分，根据水力学特征，的岩溶水系统识别与划分，根据水力学特征，采用系统辨识方法进行预测，理论涌水量为采用系统辨识方法进行预测，理论涌水量为650650万万m m3 3/d(/d(实际涌水量为实际涌水量为718718万万m m3 3/d)/d)。103PPT课件集水廊道集水廊道 行洪道行洪道 泄水洞泄水洞 2# 2# # # 104
42、PPT课件v溶洞段隧道施工技术溶洞段隧道施工技术l 探测前加固方案： 衬砌防护、地基加固、换填、拱桥跨越等。105PPT课件隧道中线隧底混凝土隧底溶洞填充溶洞106PPT课件v溶洞段隧道施工技术溶洞段隧道施工技术l 探测后优化方案： 由于拱桥方案无法克服岩溶水涌入隧道影响运营安全的弊端 ，且无法满足基础承载力要求 。优化为桩基托梁跨越。15075钢花管注浆桩基拖梁平面位置图(图中尺寸以厘米计)托梁托梁托梁托梁700120010004#桩2#桩3#桩1#桩怀化重庆虚线范围为充填暗河通道450（446）200100100托梁托梁桩基桩基107PPT课件108PPT课件109PPT课件一、岩爆的概念
43、一、岩爆的概念110PPT课件111PPT课件岩石的全应力岩石的全应力应变曲线应变曲线 O E C P N S2 S1f1f2112PPT课件岩爆产生机理岩爆产生机理岩爆产生条件岩爆产生条件113PPT课件岩爆预测的主要判据岩爆预测的主要判据RussenesRussenes判据判据2 . 0/maxc3 . 0/2 . 0maxc无岩爆无岩爆弱岩爆弱岩爆55. 0/3 . 0maxc中岩爆中岩爆55. 0/maxc强岩爆强岩爆114PPT课件岩爆预测的主要判据岩爆预测的主要判据能量判据能量判据stspETW/2ETW无岩爆无岩爆中、低烈度岩爆中、低烈度岩爆严重岩爆严重岩爆52ETW5ETW O
44、 E C P N stf1f2sp(0.70.8)Rb0.05Rb115PPT课件岩爆预测的主要判据岩爆预测的主要判据岩性判据岩性判据sCLk/临界深度判据临界深度判据)43()1 (318. 0bcrRH116PPT课件岩爆的现场预测岩爆的现场预测微震法微震法(A-E(A-E法法) ) Acoustic AcousticEmissionEmission方法，又称为亚声频探测法方法，又称为亚声频探测法或声发射法。或声发射法。 当岩石临近破坏之际，当岩石临近破坏之际，A AE(E(微震微震) )噪音读数迅速噪音读数迅速增加，如果地音探测器平均噪音读数大于预定的目增加，如果地音探测器平均噪音读数大
45、于预定的目标，就意味着有岩爆来临。标，就意味着有岩爆来临。117PPT课件岩爆的现场预测岩爆的现场预测电磁辐射监测预报法电磁辐射监测预报法 依据完整煤依据完整煤( (岩岩) )压缩变形破坏过程中，弹性范围压缩变形破坏过程中，弹性范围内不产生电磁辐射，峰值强度附近的电磁辐射最强内不产生电磁辐射，峰值强度附近的电磁辐射最强烈，软化后无电磁辐射的原理，采用特制的仪器，烈，软化后无电磁辐射的原理，采用特制的仪器，现场监测煤现场监测煤( (岩岩) )体变形破裂过程中发出的电磁辐射。体变形破裂过程中发出的电磁辐射。脉冲脉冲 信号，通过数据处理和分析研究，来预报煤信号，通过数据处理和分析研究，来预报煤( (
46、岩岩) )爆。爆。118PPT课件岩爆的现场预测岩爆的现场预测钻屑法钻屑法 钻屑法是通过向岩体钻小直径钻孔，根据钻孔过钻屑法是通过向岩体钻小直径钻孔，根据钻孔过程中单位孔深排粉量的变化规律和打钻过程中各种程中单位孔深排粉量的变化规律和打钻过程中各种动力现象，了解岩体应力集中状态，达到预报岩爆动力现象，了解岩体应力集中状态，达到预报岩爆的目的。的目的。 强度较低的岩体在岩爆危险地段打钻时，钻孔排强度较低的岩体在岩爆危险地段打钻时，钻孔排粉量剧增，最多可达正常值粉量剧增，最多可达正常值1010倍以上，一般认为排倍以上，一般认为排粉量为正常值的粉量为正常值的2 2倍以上时，即有发生岩爆的危险。倍以上
47、时，即有发生岩爆的危险。 强度较高的岩体通过岩心柄化现象判断。强度较高的岩体通过岩心柄化现象判断。119PPT课件基本方法基本方法120PPT课件防治措施防治措施121PPT课件122PPT课件123PPT课件124PPT课件除较强型岩爆所述现象之外，岩爆发生将更频繁，岩爆下来除较强型岩爆所述现象之外，岩爆发生将更频繁，岩爆下来的岩石量更多，施工开挖极不安全。的岩石量更多，施工开挖极不安全。(1)必须配合钻孔爆破卸载法，尽可能使围岩内部的应力得以释放。必须配合钻孔爆破卸载法，尽可能使围岩内部的应力得以释放。(2)预钻孔法，在工作面周围预钻孔法，在工作面周围(设计断面以外设计断面以外)成放射状倾
48、斜向岩体内部成放射状倾斜向岩体内部钻孔，以钻孔，以2排为好，主动给岩体提供变形空间，使其内部的高应力得排为好，主动给岩体提供变形空间，使其内部的高应力得到有效的释放。必要时可配合向孔内灌注高压水，此时释放应力的效到有效的释放。必要时可配合向孔内灌注高压水，此时释放应力的效果更好。果更好。(3)采用分部开挖的方案：先开挖导坑，待周围围岩应力释放岩爆自然采用分部开挖的方案：先开挖导坑，待周围围岩应力释放岩爆自然缓解后再出碴，而后扩大开挖，循环渐进。施工不受工期控制时可采缓解后再出碴，而后扩大开挖，循环渐进。施工不受工期控制时可采用此方法。用此方法。125PPT课件 126PPT课件127PPT课件
49、 128PPT课件129PPT课件 130PPT课件低瓦斯隧道低瓦斯隧道高瓦斯隧道高瓦斯隧道瓦斯突出隧道瓦斯突出隧道非瓦斯工区非瓦斯工区低瓦斯工区低瓦斯工区 0.5m3/min高瓦斯工区高瓦斯工区 0.5 m3/min瓦斯突出工区瓦斯突出工区131PPT课件瓦斯突出工区的判定瓦斯突出工区的判定瓦斯压力瓦斯压力P 0.74MPa瓦斯放散初速度瓦斯放散初速度P 10煤的坚固性系数煤的坚固性系数f5煤的破坏类型为煤的破坏类型为类及以上类及以上132PPT课件133PPT课件湿式凿岩湿式凿岩炮眼深度不小于炮眼深度不小于0.6m，必须堵塞，必须堵塞采用煤矿许用炸药采用煤矿许用炸药采用煤矿许用电雷管，最后
50、一段延期时间小于采用煤矿许用电雷管，最后一段延期时间小于130ms.严禁使用秒或半秒级电雷管严禁使用秒或半秒级电雷管严禁反向装药严禁反向装药采用串联连接方式采用串联连接方式使用防爆型起爆器使用防爆型起爆器134PPT课件必须单独编制实施性施工组织设计必须单独编制实施性施工组织设计必须进行超前探测必须进行超前探测必须对突出性进行预测必须对突出性进行预测瓦斯压力法瓦斯压力法综合指标法综合指标法钻屑指标法钻屑指标法钻孔瓦斯涌出初速度法钻孔瓦斯涌出初速度法“R”指标法指标法135PPT课件钻孔排放钻孔排放效果检验效果检验必须留岩墙必须留岩墙煤层压力大于煤层压力大于1MPa时，先排放后爆破时，先排放后爆
