隧道施工方法特殊地质课件.pptx

1、隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 10隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧道施工方法 10.1 传统矿山法 10.2 新奥法 10.3 新奥法的施工技术 10.4 洞口段及明洞施工方法 10.5 辅助施工方法 10.6 10.7 钻爆开挖和装渣运输 10.8 隧道支护施工 10.10 隧道施工现场监控量测 10.9 隧道掘进机施工隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 10.6 特殊地质地段施工方法隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 10.6 特殊地质地段施工方法 特殊地质地段是指膨胀地层、软弱黄土层、塌方、岩溶、膨胀地层

2、、软弱黄土层、塌方、岩溶、岩爆、流砂、高地温、瓦斯岩爆、流砂、高地温、瓦斯等地层。特殊地质地段隧道，由于岩层的地质条件成因复杂，地质条件具有突变性，事故具有突发性，对隧道施工的危害极大。因此除了应遵守一般技术要求外，还应采取针对性较强的辅助施工方法。10.6.110.6.1 膨胀性围岩 1.1.膨胀性围岩的特性膨胀性围岩的特性 隧道开挖不久，常见到围岩因开挖而产生变形，或者因浸水而膨胀，或因风化而开裂等现象。隧道的顶部及两侧向内挤入，底部鼓起，随着时间的推移，会出现支撑破坏、衬砌变形。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 支撑破坏支撑破坏隧道坍塌隧道坍塌隧 道 工 程 SUI

3、DAO GONG CHENG 膨胀土围岩常常具有明显的塑性流变特性具有明显的塑性流变特性，开挖后将产生较大的塑性变形。隧道施工开挖过程中，常有初期围岩变形大，发展速度快等现象。膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，都将破坏围岩的稳定性。2.2.膨胀土围岩对隧道施工的危害膨胀土围岩对隧道施工的危害 由于膨胀土围岩的特殊工程地质性质及其围岩压力特性，使隧道存在普遍开裂、内挤，甚至局部坍塌等变形现象。膨胀土隧道围岩变形常具有速度快速度快、破坏性大破坏性大、延续时间长延续时间长和整治较困难整治较困难等特点。施工中常见出现围岩裂缝、隧道下沉、围岩膨胀突出和坍塌、底鼓以及衬砌变形和破坏等现象。隧 道 工 程

4、 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG (1)(1)加强对围岩压力及流变的调查和量测加强对围岩压力及流变的调查和量测 在施工过程中，除了位移量测外，还应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规律。对地下水亦应探明分布范围及规律，了解水对施工的影响程度，以便根据围岩动态采取相应的施工措施。3.3.隧道在膨胀土围岩中的施工要点隧道在膨胀土围岩中的施工要点隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG (2)(2)合理选择施工方法合理选择施工方法 在膨胀土隧道中常用的施工方法有：短台阶或超短台阶法、单侧壁导坑法、眼镜工法短台

5、阶或超短台阶法、单侧壁导坑法、眼镜工法等。后两种方法适于跨度较大的隧道，但它们的断面闭合时间较迟，必须注意防止边墙混凝土受压向隧道内挤。另外环形开环形开挖留核心土法挖留核心土法、中隔墙法等中隔墙法等也可采用，具体选择应依据施工条件而定。3.3.隧道在膨胀土围岩中的施工要点隧道在膨胀土围岩中的施工要点隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG (3)(3)加强支护加强支护 膨胀性围岩地段隧道，除开挖后需立即喷射混凝土外，应及早进行支护。当膨胀压力较大时，应根据实际情况及围岩变形状态，可采用不同类型的型钢支撑，或钢管环箍支撑、钢格栅支撑等。拱圈灌注后，拱脚部位应立即设置足够强度的横撑，以

6、抵挡两侧围岩向内挤压变形。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 10.6.210.6.2 黄土 1.1.黄土对隧道施工的影响黄土对隧道施工的影响 (1)(1)黄土节理黄土节理 在红棕色或深褐色的古土壤黄土层，常具有各方向的构造节理，并有一定延续性。在隧道开挖时，土体容易顺着节理张松或剪断。如果这种地层位于隧道顶部，则极易产生“塌顶”。如果位于侧壁，则普遍出现侧壁掉土，若施工时处理不当，常会引起较大的坍塌。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG (2)(2)黄土冲沟地段、黄土溶洞与陷穴黄土冲沟地段、黄土溶洞与陷穴 隧道在黄土冲沟或塘边地段施工时，当隧道在较长的范围内

7、沿着冲沟或塘边平行走向，而覆盖较薄或偏压很大的情况下，容易发生较大的坍塌或滑坡现象。黄土溶洞与陷穴是黄土地区经常见到的不良地质现象，隧道若修建在其上方，则有基础下沉的危害。隧道若修建在其下方，常有发生冒顶的危险。隧道若修建在其邻侧，则有可能承受偏压，(3)(3)水对黄土隧道施工的影响水对黄土隧道施工的影响 黄土在干燥时很坚固，承压力也较高，施工可顺利进行。当其受水浸湿后则呈不同程度的湿陷性，会突然发生下沉现象，使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力，如果支护措施满足不了变化后的情况，极容易造成隧道坍塌。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CH

8、ENG 若洞内排水不良，洞内道路会泥泞难行，不论是无轨还是有轨运输都会给道路的维护、机械的使用与保养、隧道的铺底或仰拱施工等作业造成很大的困难。2.2.黄土隧道施工要点黄土隧道施工要点 黄土隧道施工，应做好黄土中构造节理的产状与分布状做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查况的调查。对因构造节理切割而形成的不稳定部位，在施工时应加强支护措施，防止坍塌，确保安全施工。施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测治水、勤量测”的施工原则，要求施工工序紧凑，精心组织施工。开挖方法宜采用短台阶法短台阶法或环形开挖留核心法环形开挖留核心法，初期支护应紧跟

9、开挖面施作。黄土围岩开挖后不能暴露时间过长，否则围岩壁面会风化至内部，使得土体松弛加快，以至发生坍方。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程做好洞顶、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围，造成土体坍塌。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 3.3.黄土隧道的洞门设计应遵循的原则黄土隧道的洞门设计应遵循的原则 非湿陷性黄土地基上的洞门设计应考虑地表水冲刷防护考虑地表水冲刷防护；湿陷性黄土地基上的洞门，应根据黄土的物理性质，对端、翼墙地基采取适当的换填夯实换填夯实措施；黄土隧道洞门墙背上的压

10、力可按库仑理论计算，同时应考虑土壤粘聚力的作用，根据地质条件选择合理的洞门形式，同时要对洞门的稳定性进行相关演算。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 1.1.溶洞的类型溶洞的类型 溶洞一般有死、活、干、湿、大、小死、活、干、湿、大、小几种类型。当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞位于隧道顶部，洞穴大且岩质破碎，容易发生坍塌。有的溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理。有时溶洞或溶槽位于隧道掌子面前方且有大量淤泥质充填物，当隧道掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入隧道，难以遏止，甚至使地表开裂下沉，山体压力剧增。有时遇到大的水囊或地下暗河，岩溶水或泥砂夹水大量涌入隧道。

11、有的溶洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围宽广，处理十分困难。10.6.310.6.3 溶洞隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧道通过岩溶区，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。在岩溶地段，隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、引、堵、越、绕绕”四种。(1)(1)引引 遇到地下暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵管或小桥等设施渲泄水流，或开凿泄水洞将水排除洞外(如图6-24

12、)。水流浆砌片石暗管，涵洞或小桥图6-24 桥涵宣泄水流 2.2.隧道溶洞处理措施隧道溶洞处理措施隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG (2)(2)堵堵 对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据具体情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石回填封闭；或加深边墙基础，加固隧道底部(如图6-25)。当隧道拱顶有溶洞时，可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞顶部采用锚杆或网锚喷加固，必要时可考虑注浆，并加设隧道护拱及拱顶回填进行处理(如图6-26)。图6-25 溶洞堵填图6-26 锚杆加固与护拱干砌片石混凝土填实浆砌片石浆砌片石锚杆浆砌片石或混凝土护拱片石、碎石回填密实隧 道 工 程 SUI DA

13、O GONG CHENG (3)(3)越越 当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过(图6-27)。隧道底部遇有较大溶洞并有流水时，可在隧道底部以下砌筑圬工承重墙，支承隧道结构，跨越而过，在承重墙内应套设涵管引排溶洞水(图6-28)。隧道过墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过(图6-29)。混凝土墙基浆砌片石水流浆砌片石涵管浆砌片石承重墙溶洞拱基础混凝土拱图6-27 加深边墙基础图6-28 在承重墙内设涵管图6-29 筑拱跨越溶洞隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG (4)(4)绕绕 岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时

14、，可采用迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方的施工，以节省时间，加快施工进度，同时处理溶洞。绕行开挖迂回导坑时，应与溶洞保持一定的间距，以防止洞壁失稳。3.3.溶洞地段施工的注意事项溶洞地段施工的注意事项 1)1)当施工到达溶洞边缘时，各工序应紧密衔接，支护当施工到达溶洞边缘时，各工序应紧密衔接，支护和衬砌赶前。和衬砌赶前。同时应利用探孔或物探作超前预报，设法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施。2)2)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。当溶洞较大、较高且顶部破碎时，应先喷射混凝土加固，再在靠近溶洞顶部附近打入

15、锚杆，并应设置施工防护架或钢筋防护网。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 3)3)爆破作业应尽量做到多打眼、打浅眼，控制爆破药爆破作业应尽量做到多打眼、打浅眼，控制爆破药量，减少对围岩的扰动量，减少对围岩的扰动，防止一次爆破后溶洞内的填充物突然大量涌入隧道，或溶洞水突然袭击隧道，造成严重损失。4)4)在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护施工。施工。如充填物为极松散的砾石、块石堆积或流塑状粘土及砂粘土等，可于开挖前采用地表注浆、洞内注浆或地表和洞内注浆相结合加固。如遇颗

16、粒细、含水量大的流塑状土壤，可采用劈裂注浆技术，注入水泥浆或水泥水玻璃双液浆进行加固。5)5)溶洞末做出处理方案前，不要将弃碴随意倾填于溶洞溶洞末做出处理方案前，不要将弃碴随意倾填于溶洞中。中。因弃碴覆盖了溶洞，不但不能了解其真实情况，反而会造成更多困难。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 10.6.410.6.4 塌方 1.1.发生塌方的主要原因发生塌方的主要原因 (1)(1)不良地质及水文地质条件不良地质及水文地质条件 1 1）隧道穿过断层及其破碎带，或在薄层岩体的

17、小曲摺、错动发育地段，一经开挖，潜在应力迅速释放、围岩失稳，轻则引起围岩掉块、坍落，重则引起坍方。2 2）当通过各种堆积体时，由于围岩结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌。3 3）在软弱结构面发育或泥质充填物过多的地层中，均易产生较大的坍塌。4 4）隧道穿越地层覆盖过薄地段，如在沿河傍山、偏压地段、沟谷凹地浅埋和丘陵浅埋地段极易发生坍方。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 5 5）岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大为降低，因而发生

18、滑坍。6 6）地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧了岩体的失隐和坍落。(2)(2)隧道设计考虑不周隧道设计考虑不周 1 1）隧道选定位置时，地质勘查不细，未能作详细的分析，或未能查明可能坍方的因素。没有绕开可以绕避的不良地质地段，使得隧道选址不合理。2 2）设计本身可能存在不合理的地方。(3)(3)施工方法和措施不当施工方法和措施不当 1 1）施工方法与地质条件不相适应；地质条件发生变化时，没有及时改变施工万法；工序间距安排不当，致使支护应该尽快闭合而没有闭合。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 2 2）喷锚支护不及时

19、，围岩暴露时间过久。喷射混凝土的质量、厚度不符合要求。3 3）按新奥法施工的隧道，没有按规定进行量测，或信息处理失误、或反馈不及时，导致决策失误，丧失了对围岩的有效控制。4 4）没有科学地进行控制爆破，围岩爆破用药量过多，因而扰动过度，引起坍塌。5 5）对危石检查不重视、不及时，或处理危石措施不当，引起岩层坍塌。2.2.塌方前的预兆塌方前的预兆 1 1）量测信息所反应的变形速度或数值超过允许值。2 2）喷射混凝土产生纵横向裂纹或龟裂。3 3）在坑顶或坑壁发现不断掉下土块、小石块或构件支撑间隙不断漏出砂、石屑。4 4）岩层层理、节理缝或裂隙变大、张开。5）隧道内渗水、滴水突然加剧或变浑。隧 道

20、工 程 SUI DAO GONG CHENG 按坍方发生的部位分：洞顶坍方、墙部坍方、掌子面坍方按坍方发生的部位分：洞顶坍方、墙部坍方、掌子面坍方隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 塌方塌方 冒顶冒顶隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 3.3.预防塌方的施工措施预防塌方的施工措施选择安全合选择安全合理施工方法理施工方法加强塌方预测加强塌方预测预防预防塌方塌方施工施工措施措施先排水短开挖弱爆破强支护快衬砌勤检查、勤量测观察法一般量测法微地震学测量法和声学测量法加强初期支护加强初期支护隧 道 工 程 SUI

21、DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 4.4.隧道塌方的处理措施隧道塌方的处理措施 隧道发生坍方后，应及时迅速的处理，切忌拖延。处理时必须详细观测坍方的范围、形状及坍穴的地质构造，查明坍方发生的原因和地下水活动情况，制定切实可行的处理方案。可按下列方法进行处理：(1)(1)小坍方小坍方 坍穴不高，且纵向延伸不长，首先加固坍体两端洞身，并抓紧喷射混凝土或采用锚喷联合支护封闭坍穴顶部和侧部，再进行清碴。在确保安全的前提下，也可在坍碴上架设临时支架，稳定顶部，然后清碴。临时支架的拆除须待灌筑衬砌混凝土

22、达到要求强度后方可进行。最后要用浆砌片石或干砌片石将坍穴填满。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG (2)(2)大坍方大坍方 坍穴高、坍碴数量大，且坍碴体完全堵住洞身时，宜采取先护后挖的方法。在查清坍穴规模大小和穴顶位置后，可采用管棚法和注浆固结法稳固围岩和碴体，待其基本稳定后，按先上部后下部的顺序清除碴体，并尽快完成模注混凝土衬砌(加强型)。对衬砌背后的空穴，可先用浆砌片石回填一定厚度，再以弃碴填实。当坍穴很大，全部填满有困难时，也可考虑采用喷锚支护等方法稳定坍穴洞壁，或请设计单位共同做出处理。(3)(3)坍方冒顶坍方冒顶 指一直坍到了地表。在清碴前应先支护陷穴口，地层极差时

23、，可在陷穴口附近地面布置地表锚杆对地层予以加固，洞内坍体可采用管棚等方法穿越。同时，地表陷穴要用雨布遮盖，周围开挖临时排水沟，以防雨水流入洞内。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG (4)(4)洞口坍方洞口坍方 指进洞方法不当导致洞口地表塌方，需采取明洞的方法(现场也称之为“暗洞明作暗洞明作”)进洞。一般来说，接了明洞以后都可以解决问题，但增加了工程造价。(5)(5)防排水的处理措施防排水的处理措施 隧道坍方往往与地下水的活动密切相关，故“治坍应先治水”是隧道施工的基本常

24、识。一旦发生坍方，首先应积极采取措施，截断地表水渗入坍体范围，在洞内防止地下水渗入坍方地段，以免坍方继续扩大。具体措施有：隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 1)1)地表沉陷和裂缝，用粘土紧密夯实，周围开挖截水沟，防止地表水渗入。2)2)坍方冒顶时，在陷穴口地表四周挖沟排水，设雨棚遮盖穴顶。陷穴口的回填应高出地面，用粘土或圬工封口。3)3)坍体内有地下水活动时，应用管槽引至排水沟排出，以防止水对坍体的继续破坏。(5)(5)防排水的处理措施防排水的处理措施 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 10.6.510.6.5 岩爆 是岩体中聚集的高弹性应变能，因隧道开

25、挖而发生的一种应力释放现象。地层岩地层岩性条件性条件地应力地应力条件条件岩爆岩爆形成形成条件条件只发生于结构完整或基本完整的脆性硬岩地层中。多见于石英岩、花岗岩、正长岩、闪长岩、花岗闪长岩、大理岩、花斑状大理岩、片麻岩等岩体；岩爆多发生于埋深大的隧道中，因只有埋深大才足以形成高地应力。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 坚硬的岩石坚硬的岩石隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 岩爆的工程现象岩爆的工程现象：当隧道开挖时，岩体受到急剧破坏，岩片由围岩壁面上突发性地飞出，发出爆裂声，而且大都发生在隧道掌子面附近

26、及侧壁上，有时频繁出现，有时甚至会延续一段时间后才逐渐消失。1.1.隧道内岩爆的特点隧道内岩爆的特点 1)1)岩爆在未发生前并无明显的预兆无明显的预兆，虽然经过仔细找顶，但并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠落。在没有支撑的情况下，对施工安全威胁甚大。2)2)岩爆时，岩块自洞壁围岩母体迸射而出，一般呈中间厚边缘薄的不规则片状，块度大小多呈几厘米长宽的薄片，个别达几十厘米长宽。严重时，上吨重的岩石从拱部弹落，造成岩爆坍方。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工

27、 程 SUI DAO GONG CHENG 3)3)岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也发生在距新开挖工作面较远处，岩爆多发生在爆破后23小时。4)4)在溶孔较多的岩层里，则不会发生岩爆。2.2.岩爆的防治措施岩爆的防治措施喷射混凝土或喷钢纤维混凝土、锚杆加固、喷锚支护、网锚喷联合、钢支撑网喷联合等。目的是给围岩一定的径向约束，使围岩的应力状态较快地从平面转向三维应力状态，达到延缓或抑制岩爆发生的目的。强化强化围岩围岩弱化弱化围岩围岩岩爆岩爆防治防治措施措施往岩层中注水，注水能改变岩石的物理力学性质，降低岩石的脆性和储存能量的能力。解除围岩中的高地应力，方法有超前预裂爆破、排孔法

28、、切缝法等。目的是消减围岩中的能量，便能量平和地转化或释放。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 3.3.岩爆地段隧道施工的注意事项岩爆地段隧道施工的注意事项 1)1)如设有平行导坑，则平导应超前于正洞一定距离，以了解地质，判断是否会发生岩爆，为正洞施工达到相应地段时加强防治提供依据。如有条件，可采用声波探测预报岩爆工作。2)2)爆破应选用预先释放部分能量的方法，如超前预裂超前预裂爆破法爆破法、切缝法切缝法和排孔法排孔法等。爆破应严格控制用药量，以尽可能减少爆破对围岩的扰

29、动。3)3)根据岩爆发生的频率和规模情况，必要时应考虑缩短爆破循环进尺。初期支护和衬砌要紧跟开挖面，以尽可能减少岩层的暴露面和暴露时间，防止岩爆的发生。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 强化围岩强化围岩隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 强化围岩强化围岩隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 弱化围岩弱化围岩隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 弱化围岩弱化围岩隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 4)4)岩爆引起坍方时，应迅速将人员和机械撤到安全地段；采用摩擦型锚杆进行支护，增大初始锚固力；喷射钢钎维混凝土，

30、抑制开挖面围岩的剥落；采用钢支撑加固。5)5)充分作好岩爆现象观察记录，以备分析。10.6.610.6.6 高地温 一般在火山地区修建隧道会遇到高温高热的情况，如日本某地的发电厂工程的隧道，其围岩温度高达175175。在高温隧道中发生过施工人员被地层中喷出的热水或硫化氢等有害气体烫伤或中毒的事例。1.1.高地温的热源高地温的热源 地球的地幔对流；火山岩浆集中处的地热；放地球的地幔对流；火山岩浆集中处的地热；放射性元素的裂变热成为热源。射性元素的裂变热成为热源。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 对隧道工程造成施工影响的，主要是火山的热源和放射性元素的裂变热源。(1)(1)火山

31、的热源火山的热源 由火山供给的热使地下岩浆附近的地下水成为热水，这种热水(泉水)成为热源又将热供给周围的岩层。隧道穿过这种岩层时，就会发生高温高热的现象。(2)(2)放射性元素裂变热的热源放射性元素裂变热的热源 根据日本文献介绍，由于地壳内岩石中含有放射性物质，其裂变热产生地温，地下温度随深度的增加而增加，其平均增温率为3/100m。这说明如果覆盖层很厚，即使没有火山热源供给，也可能形成高温、高热。2.2.隧道在高地温地区的施工措施隧道在高地温地区的施工措施隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 1)1)为保证隧道施工人员进行正常的安全生产，我国有关部对隧道施工作业环境的卫生标准

32、专门有规定。如铁道部规定，隧道内气温不得超过2828；交通部规定，隧道内气温不宜高于3030。国外的资料介绍，日本规定隧道内温度低于3737。2)2)为达到规定的标准，在施工中一般采取通风通风和洒水洒水的措施降温。3)3)应密切注意高温地段的衬砌混凝土施作。在高温(如70)的岩体及喷射混凝土上浇筑二次混凝土衬砌时，即使厚度再薄，水化热也不易逸出，由于混凝土里面和表面的温差，在早龄期有可能存在裂缝早龄期有可能存在裂缝。因此，对二次混凝土衬砌应采取防止裂缝的措施:隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG a.a.为了防止高温时的强度降低，应选定合适的水灰比，并考虑到对温泉水的耐久性，宜

33、采用高炉矿碴水泥。混凝土配合比和掺合剂应作试验优选。b.b.在防水板和混凝士衬砌之间设置隔热材料，可在一定程度上隔断由围岩传播过来的热量，使混凝土内的温度应力降低。c.c.适当缩短衬砌混凝土的浇筑长度。d.d.用防水板和无纺布组合成缓冲材料，将二次混凝土衬砌与喷混凝土隔离，可使混凝土衬砌的收缩不受约束。4)4)根据隧道内的高温程度、劳动强度和劳动效率，合理确定劳动工时，以保证施工人员的健康，同时也保证了进度的顺利开展。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 10.6.710.6.7 瓦斯地层 瓦斯是地下隧道内有害气体的总称，其成分以沼气沼气（甲烷CH4）为主，一般习惯即称沼气为瓦

34、斯。当隧道穿过煤层、油页岩或含沥青等岩层，或从其附近围岩破碎、节理发育的地层中穿过时，可能会遇到瓦斯。如果隧道内空气中瓦斯浓度达到爆炸限度，一旦与火源接触，就会引起爆炸，给隧道施工安全带来很大的危害。1.1.瓦斯的性质瓦斯的性质 1)1)瓦斯(沼气)为无色无色、无臭无臭、无味无味的气体，与碳化氢或硫化氢混合在一起，发生类似苹果的香味，由于空气中瓦斯浓度增加，氧气相应减少，很容易使人窒息或发生死亡事故。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 碳质页岩碳质页岩 存贮瓦斯存贮瓦斯

35、隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 2)2)瓦斯比重为0.544，仅为空气的一半，所以瓦斯容易积聚在隧道顶部，其扩散速度比空气大1.6倍，很容易透过裂隙发育、结构松散的岩层。3)3)瓦斯不能自燃，但极易燃烧。2.2.瓦斯的燃烧和爆炸性瓦斯的燃烧和爆炸性 当隧道中的瓦斯浓度小于5%遇到火源时，瓦斯只是在火源附近燃烧而不会爆炸。瓦斯浓度在瓦斯浓度在5%5%6%6%到到14%14%16%16%时，遇到火源具有爆炸性。时，遇到火源具有爆炸性。瓦斯浓度大于14%16%时，一般不爆炸，但遇火能平静地燃烧。瓦斯燃烧时，一旦遇到障碍而受压缩，就会形成爆炸。爆炸时能发生高温。发生瓦斯爆炸后的隧

36、道内完全无氧，而充满氮气，二氧化碳及一氧化碳气。这些有害气体很快传到邻近的隧道和工作面，来不及躲避的人员，都会中毒窒息，甚至死亡。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 3.3.瓦斯释放的方式瓦斯释放的方式比渗出强烈，从煤层或岩层裂缝或孔洞中放出，喷出时间有长有短，通常有较大的响声和压力。渗出渗出缓慢、均匀、不停地从煤层或岩层的暴露面的空隙中渗出，延续时间很久，有时带有一种嘶音。此种方式释放的瓦斯量为最大且不易被人发觉。此种方式释放的瓦斯量为最大且不易被人发觉。喷出喷出突出

37、突出在短时间内，从煤层或岩层中，突然猛烈地喷出大量瓦斯，喷出的时间能从几分钟到几小时，喷出时常有巨大轰响，并夹有煤块或岩石。地层中瓦斯主要通过衬砌本体的细微裂隙和施工缝等通道渗入隧道内。瓦斯渗入量不仅与煤层中瓦斯含量、压差有关，而且与衬砌材料、接缝材料的渗透性质有关，也与隧道内空气的流动速度等因素有关。施施工工阶阶段段运营运营阶段阶段瓦瓦斯斯释释放放方方式式隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 4.4.防止瓦斯事故的措施防止瓦斯事故的措施 1)1)隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援等措施。2)2)在选择瓦斯地区的施工方法时，要求

38、各工序间距尽量短尽快对瓦斯地段进行衬砌封闭，并保证混凝土的密实性，以防瓦斯溢出。故尽量选择分部少的施工方法，只要条件许可，应尽可能采用全断面开挖全断面开挖，或采用台阶法台阶法。3)3)加强通风加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法。把空气中瓦斯浓度吹淡到爆炸浓度以下的1/51/10，排出洞外。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 加强通风加强通风隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 4)4)洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在下述规定以内:在洞内总回风风流中小于0.75%；从其他工作面进来的风流中小于0.5%；在掘进

39、工作面为2%以下；工作面装药爆破时在1%以下；当开挖工作面风流中和电动机附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停工、停机，撤出人员，切断电源，进行处理。开挖工作面内，局部积聚的瓦斯浓度达到2%时，在附近20m内，也必须停止工作，切断电源，进行处理。因瓦斯浓度超过规定而切断电源的电气设备，都必须在瓦斯浓度降到1%以下时，方可重新开动。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 5)5)如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预超前周边全封闭预注浆注浆。在开挖前沿掌子面的整个周边，呈辐射状布孔注浆，形成一个全封闭截堵瓦斯的惟幕

40、。特别对煤层垂直方向和断层地带进行阻截注浆，其效果会更佳。开挖后及时进行喷锚支护，保证其厚度，以免漏气和防止围岩失稳。6)6)采用防爆设施 a)a)在瓦斯散发区段，使用防爆安全型的电器设备。机械施工时，要防止金属与坚石撞击、摩擦而发生火花。b)b)采用非电毫秒爆破，并使用安全炸药，采用毫秒雷管时，最后一段的延迟时间不得超过130ms。c)c)洞内使用防爆灯或蓄电池灯照明。只准用电缆，不准使用皮线。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 7)7)严格执行有关制度 a)a)严格执行瓦斯防爆的技术安全规则与有关制度。指定专人定时或随时测量洞内风流和瓦斯含量。瓦斯检查手段可采用瓦斯遥测装

41、置、定点报警仪和手持式光波干涉仪。瓦斯报警器 b)b)洞内严禁使用明火，严禁将火柴、打火机、手电筒及其他易燃品带入洞内。c)c)进洞人员必须经过瓦斯知识和防止瓦斯爆炸的安全教育。抢救人员未经专门培训不准在瓦斯爆炸后进洞抢救。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 10.6.810.6.8 松散地层、流砂 松散地层指漂卵石地层、极度风化破碎已失岩性的松散体、砂夹砾石和含有少量粘土的土层、无胶结松散的干沙等。其特点是：结构性弱、稳定性差结构性弱、稳定性差，在隧道施工中极易发生坍塌，若有地下水则坍塌更易发生。隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 松散地层常用施工方法松散

42、地层常用施工方法：先支护后开挖、密闭支撑、边先支护后开挖、密闭支撑、边挖边封闭挖边封闭的方法。施工时主要是为了减少对围岩的扰动，必要时采用超前注浆预加固地层的方法，及早控制地下水。流沙是沙土或粉质粘土在水的作用下丧失其内聚力后形成的，多呈糊浆状。开挖时容易引起围岩失稳坍塌，支护结构变形，甚至倒塌破坏，因此对隧道施工的危害极大。治理治理流沙必先治水，以减少地层的含水量为主流沙必先治水，以减少地层的含水量为主。加强调查，制订方案加强调查，制订方案因地制宜，综合治水因地制宜，综合治水先护后挖，加强支护先护后挖，加强支护尽早衬砌，封闭成环尽早衬砌，封闭成环流沙治理措施流沙治理措施隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be写在最后谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日