软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术

1、软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 前前 言言 目前在建隧道目前在建隧道66006600公里，已规划建设隧道公里，已规划建设隧道76007600公里，公里， 隧道呈现隧道呈现“三多三多”特点特点（隧道数量多、长大隧道多、（隧道数量多、长大隧道多、 风险隧道多）风险隧道多）。其中软弱围岩隧道占有相当大的比例。其中软弱围岩隧道占有相当大的比例。 软弱围岩隧道施工，除地质条件差，还会遇到断软弱围岩隧道施工，除地质条件差，还会遇到断 面大、埋深浅、下穿公路或建筑物等情况，从而使施面大、埋深浅、下穿公路或建筑物等情况，从而使施 工更加复杂，难度更大。目前，由于技术措施不合理

2、、工更加复杂，难度更大。目前，由于技术措施不合理、 施工方法不当、施工工艺不到位、现场管理薄弱等环施工方法不当、施工工艺不到位、现场管理薄弱等环 节的诸多问题，造成了大量的隧道变形和坍方事故，节的诸多问题，造成了大量的隧道变形和坍方事故， 损失巨大，教训深刻。损失巨大，教训深刻。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 如何提高软弱围岩隧道施工水平，预防变形和坍如何提高软弱围岩隧道施工水平，预防变形和坍 方，确保施工安全，其核心是抓住软弱围岩隧道工程方，确保施工安全，其核心是抓住软弱围岩隧道工程 特点，落实好特点，落实好“三超前、四到位、一强化三超前、四到位、一强化”

3、施工技术施工技术 关键环节。关键环节。 三超前：超前预报、超前加固、三超前：超前预报、超前加固、 超前支护超前支护 四到位：工法选择到位、支护措施到位、四到位：工法选择到位、支护措施到位、 快速封闭到位、衬砌跟进到位快速封闭到位、衬砌跟进到位 一强化：强化量测一强化：强化量测 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 目目 录录 1 1 软弱围岩隧道变形、坍方事故案例软弱围岩隧道变形、坍方事故案例 2 2 软弱围岩隧道地质特征和工程特点软弱围岩隧道地质特征和工程特点 3 3 软弱围岩隧道施工技术软弱围岩隧道施工技术 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安

4、全施工技术 1 1 软弱围岩隧道变形、坍方事故案例软弱围岩隧道变形、坍方事故案例 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 1.11.1事故案例事故案例 lXXXX南山口隧道大坍方（南山口隧道大坍方（20072007年年7 7月月1515日发日发 生）。生）。坍方段埋深坍方段埋深8686米，地质为强风化粉砂米，地质为强风化粉砂 岩及卵石土，采取台阶法施工。掌子面初期岩及卵石土，采取台阶法施工。掌子面初期 支护首先出现掉块、开裂，支护首先出现掉块、开裂，3 3天后发生大坍方，天后发生大坍方， 坍方长度坍方长度146146米，洞内初期支护全部破坏，造米，洞内初期支护全部破坏

5、，造 成地表房屋开裂，经济损失较大。成地表房屋开裂，经济损失较大。坍方原因：坍方原因： 快速封闭不到位、衬砌跟进不到位、量测未快速封闭不到位、衬砌跟进不到位、量测未 到位。到位。（上台阶开挖（上台阶开挖8383米，仰拱距掌子面米，仰拱距掌子面126126 米，二衬距掌子面米，二衬距掌子面146146米）。米）。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 南山口隧道大坍方照片南山口隧道大坍方照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 上 台 阶 83m 仰 拱 距 掌 子 面 126m 衬 砌 距 掌 子 面 146m 43m 20m 大 坍

6、方 146m 南南 山山 口口 隧隧 道道 大大 坍坍 方方 示示 意意 图图 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 l贵广铁路东科岭隧道涌砂坍方（贵广铁路东科岭隧道涌砂坍方（20102010年年1 1月月 1919日发生）。日发生）。坍方段埋深坍方段埋深21m21m（属浅埋），地（属浅埋），地 质为向斜构造全风化花岗岩，呈砂状，开挖质为向斜构造全风化花岗岩，呈砂状，开挖 扰动后呈流塑状，地表为水田和常年流水水扰动后呈流塑状，地表为水田和常年流水水 沟。进口开挖到沟。进口开挖到398398米处，掌子面施作超前小米处，掌子面施作超前小 导管时，突然发生涌砂坍方，涌砂量

7、约导管时，突然发生涌砂坍方，涌砂量约800800立立 方，随后地面出现坍陷，坍坑直径约方，随后地面出现坍陷，坍坑直径约3535米。米。 涌砂坍方原因：未进行超前预报、未进行超涌砂坍方原因：未进行超前预报、未进行超 前加固、未进行超前支护前加固、未进行超前支护 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 东科岭隧道涌砂坍方照片东科岭隧道涌砂坍方照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 东科岭隧道地面坍坑照片东科岭隧道地面坍坑照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 l张集铁路旧堡隧道初期支护开裂变形（张集铁路旧堡隧

8、道初期支护开裂变形（20102010年年 2 2月月2626日发生）。日发生）。变形段隧道埋深约变形段隧道埋深约300300米，地米，地 质为麻粒岩夹辉绿岩脉，处于质为麻粒岩夹辉绿岩脉，处于F3F3断层影响带，断层影响带， 构造节理发育，岩体破碎。进口开挖到构造节理发育，岩体破碎。进口开挖到41364136米米 处，初期支护工处，初期支护工25b25b钢架发生变形，变形速率钢架发生变形，变形速率 151mm/d151mm/d，随后掌子面后方，随后掌子面后方3030米范围内初期支护米范围内初期支护 扭曲变形，喷射混凝土开裂、掉块，渗水量增扭曲变形，喷射混凝土开裂、掉块，渗水量增 大。大。该段变形

9、原因：由于对工程地质特性认识该段变形原因：由于对工程地质特性认识 不足，工法选择不到位、支护措施不到位。不足，工法选择不到位、支护措施不到位。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 旧堡隧道初期支护变形开裂照片旧堡隧道初期支护变形开裂照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 l集包铁路新旗下营隧道坍方（集包铁路新旗下营隧道坍方（20102010年年3 3月月 1919日发生）。日发生）。坍方段埋深约坍方段埋深约7070米，地质为变米，地质为变 质大理岩，前期施工时经常发生局部掉块。质大理岩，前期施工时经常发生局部掉块。 进口开挖到进口开

10、挖到370370米处。后方米处。后方5656米位置初期支米位置初期支 护（格栅钢架）失稳破坏坍方，造成多名作护（格栅钢架）失稳破坏坍方，造成多名作 业人员遇难。业人员遇难。坍方原因：支护措施不到位、坍方原因：支护措施不到位、 快速封闭不到位、量测不到位快速封闭不到位、量测不到位 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 新旗下营隧道坍方照片新旗下营隧道坍方照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 2006 2006年年 3 3月月2121日日:XX:XX二线王家沟隧道坍方，二线王家沟隧道坍方，8 8人受困。人受困。 5 5月月1616日日:

11、XX:XX线南场岭隧道洞口坍方，线南场岭隧道洞口坍方，6 6人受困。人受困。 5 5月月2121日日:XX:XX线双牌二号隧道洞口坍方，线双牌二号隧道洞口坍方，1 1死死3 3伤。伤。 8 8月月1212日日:XX:XX秦东隧道坍方，秦东隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 9 9月月1313日日:XX:XX二线系家山一号隧道坍方，二线系家山一号隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 20062006年发生事故年发生事故5 5起，造成起，造成5 5死死3 3伤伤1414人受困人受困 1.21.2事故统计与分析事故统计与分析 统计统计20062006年至今软弱围岩隧道发生事故年至今软弱围岩隧道发生事故 软

12、弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 2007 2007年年 4 4月月3030日日: :太中银吴堡隧道坍方，太中银吴堡隧道坍方，4 4死死1 1伤。伤。 7 7月月1515日日:XX:XX南山口隧道大坍方南山口隧道大坍方146146米。米。 8 8月月6 6日日: :石太客专南庄隧道坍方，石太客专南庄隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 8 8月月6 6日日: :广深港客专水田隧道洞口坍方，广深港客专水田隧道洞口坍方，2 2人死亡。人死亡。 9 9月月2 2日日: :合宁线亭子山二号隧道坍方，合宁线亭子山二号隧道坍方，5 5人死亡。人死亡。 9 9月月3030日日: :

13、兰青二线八盘峡二号隧道坍方，兰青二线八盘峡二号隧道坍方，8 8人受困。人受困。 20072007年发生事故年发生事故7 7起，造成起，造成1313死死2 2伤伤8 8人受困人受困 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 2008 2008年年 1 1月月9 9日日: :兰青二线杨家店隧道坍方，兰青二线杨家店隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 1 1月月2020日日:XX:XX盘东隧道坍方，盘东隧道坍方，3 3人死亡。人死亡。 3 3月月2121日日: :田德线百安隧道坍方，田德线百安隧道坍方，2 2死死3 3伤。伤。 3 3月月2525日日: :包西线活沙兔隧道坍方，包

14、西线活沙兔隧道坍方，4 4人死亡。人死亡。 7 7月月1515日日:XX:XX线古榄隧道坍方，线古榄隧道坍方，1 1人死亡。人死亡。 8 8月月2929日日: :西格二线克土隧道坍方，西格二线克土隧道坍方，4 4死死7 7伤。伤。 20082008年发生事故年发生事故6 6起，造成起，造成1616死死1010伤伤 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 2009 2009年年 2 2月月1717日日: :包西线寨山村隧道坍方，包西线寨山村隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 3 3月月8 8日日: :石武客专木兰隧道坍方，石武客专木兰隧道坍方，2 2死死2 2伤。伤。 3

15、 3月月1616日日: :向莆线宝台山隧道坍方，向莆线宝台山隧道坍方，3 3死死1 1伤。伤。 7 7月月1919日日: :襄渝二线杨家沟隧道坍方，襄渝二线杨家沟隧道坍方，2 2人死亡。人死亡。 8 8月月1 1日日: :湘桂线梅子坳隧道洞口坍方，湘桂线梅子坳隧道洞口坍方，3 3人死亡。人死亡。 1010月月2929日日: :包西线新响沙湾隧道坍方，人员逃脱。包西线新响沙湾隧道坍方，人员逃脱。 1212月月1919日日: :包西线邓家楼一号隧道坍方，包西线邓家楼一号隧道坍方，6 6人受困。人受困。 20092009年发生事故年发生事故7 7起，造成起，造成1212死死3 3伤伤6 6人受困人受

16、困 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 2010 2010年年 1 1月月1414日日: :南广线白云隧道突水突泥，南广线白云隧道突水突泥，5 5人死亡。人死亡。 3 3月月1919日日: :集包线新旗下营隧道坍方，集包线新旗下营隧道坍方，1010人死亡。人死亡。 7 7月月1111日日: :南黎线那适南黎线那适2 2号隧道坍方，号隧道坍方，1010人死亡。人死亡。 截止目前，截止目前，20102010年发生事故年发生事故3 3起，已造成起，已造成2525人死人死 亡亡 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 对统计数据进行分析，软弱围岩

17、隧道对统计数据进行分析，软弱围岩隧道 事故主要表现在三个方面：事故主要表现在三个方面： 一是洞口坍方，占一是洞口坍方，占20%20%。 二是掌子面变形坍方，占二是掌子面变形坍方，占33%33%。 三是掌子面后方坍方三是掌子面后方坍方“关门关门”，占，占 47%47%。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 据以上不完全统计，从据以上不完全统计，从20062006年到年到20102010年目年目 前为止，前为止，4 4年多时间内，软弱围岩隧道发生事故年多时间内，软弱围岩隧道发生事故 2828起，死亡起，死亡7171人，事故发生之频繁，死亡人数人，事故发生之频繁，死亡人

18、数 之多，令人心痛。究其原因，主要有两个方面，之多，令人心痛。究其原因，主要有两个方面， 一是客观上地质和环境的复杂性，二是主观上一是客观上地质和环境的复杂性，二是主观上 技术措施、施工方法及工艺、现场管理等原因。技术措施、施工方法及工艺、现场管理等原因。 因此，提高对软弱破碎围岩的认识，提高设计因此，提高对软弱破碎围岩的认识，提高设计 和施工水平，做到和施工水平，做到“三超前、四到位、一强三超前、四到位、一强 化化”，对杜绝工程事故的发生十分重要。，对杜绝工程事故的发生十分重要。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 2 2 软弱围岩隧道地质特征和工程特点软弱围岩

19、隧道地质特征和工程特点 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 2.12.1软弱围岩隧道地质特征软弱围岩隧道地质特征 l围岩强度低，承载能力低。围岩强度低，承载能力低。如黏性土、粉土、如黏性土、粉土、 砂类土、黄土、全风化岩体等。砂类土、黄土、全风化岩体等。 l节理发育、破碎、自稳能力差。节理发育、破碎、自稳能力差。如岩体破碎如岩体破碎 的泥岩、页岩、砂岩、千枚岩、板岩等。的泥岩、页岩、砂岩、千枚岩、板岩等。 l断层带散体结构、自稳能力极差。断层带散体结构、自稳能力极差。受构造影受构造影 响，断层带结构面杂乱无序，呈角砾、縻棱响，断层带结构面杂乱无序，呈角砾、縻棱 状

20、或碎裂结构，充填泥质或泥夹岩屑。状或碎裂结构，充填泥质或泥夹岩屑。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 2.22.2软弱围岩隧道工程特点软弱围岩隧道工程特点 软弱围岩强度低软弱围岩强度低、自稳能力差，、自稳能力差，隧道开隧道开 挖后地应力重挖后地应力重新新分布分布，使隧道周边产生较大，使隧道周边产生较大 的松动圈。一旦的松动圈。一旦工程措施工程措施（包括设计措施）（包括设计措施） 和施工方法和施工方法不当，不当，将极将极易易发生初期发生初期支护支护变形变形 侵限侵限和隧道坍和隧道坍方等工程方等工程事故。因此，事故。因此，软弱围软弱围 岩隧道施工岩隧道施工的的核心是

21、核心是“控控制制变变形形、防、防止止坍坍 方方”。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 3 3 软弱围岩隧道施工技术软弱围岩隧道施工技术 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 软弱围岩隧道施工，应在以下七个方软弱围岩隧道施工，应在以下七个方 面予以重视，实现标准化施工管理，从而面予以重视，实现标准化施工管理，从而 避免变形和坍方事故的发生。避免变形和坍方事故的发生。 超前预报超前预报 超前加固超前加固 超前支护超前支护 开挖工法开挖工法 初期支护初期支护 二次衬砌二次衬砌 监控量测监控量测 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预

22、防坍方安全施工技术 3.13.1超前预报超前预报 现场时常会遇到实际开挖揭示的地质与设计提供现场时常会遇到实际开挖揭示的地质与设计提供 的地质存在较大差异，引起技术措施和施工方法的变的地质存在较大差异，引起技术措施和施工方法的变 化。因此，除设计阶段加强地质勘察外，施工阶段也化。因此，除设计阶段加强地质勘察外，施工阶段也 必须进行超前地质预报工作，这一点尤为重要。必须进行超前地质预报工作，这一点尤为重要。 地质素描、物探、超前钻探方法是软弱围岩地质素描、物探、超前钻探方法是软弱围岩 超前预报的主要手段。超前预报的主要手段。 在破碎带和断层地段，加强超前长、短钻孔，在破碎带和断层地段，加强超前长

23、、短钻孔， 及时探明隧道前方地质情况，特别是地下水及时探明隧道前方地质情况，特别是地下水 的发育情况，严禁在未探明情况下盲目开挖。的发育情况，严禁在未探明情况下盲目开挖。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 参建各方都应该重视施工阶参建各方都应该重视施工阶 段超前地质预报工作，建立责任段超前地质预报工作，建立责任 制，明确责任和分工。高和极高制，明确责任和分工。高和极高 风险隧道，必须进行超前地质预风险隧道，必须进行超前地质预 报的专项设计。报的专项设计。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 3.23.2超前加固超前加固 在断层破碎带

24、和软弱地层，特别是富含在断层破碎带和软弱地层，特别是富含 水时，必须对围岩进行超前加固，改良地层，水时，必须对围岩进行超前加固，改良地层， 确保隧道安全施工。确保隧道安全施工。 必须配备专业队伍、专业设备，进行专必须配备专业队伍、专业设备，进行专 项设计，保证加固效果。项设计，保证加固效果。 目前，常用的围岩加固方法是注浆法。目前，常用的围岩加固方法是注浆法。 注浆法主要分全断面注浆和局部注浆两种。注浆法主要分全断面注浆和局部注浆两种。 在富水断层地带，常采取全断面注浆。在富水断层地带，常采取全断面注浆。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 全断面注浆法钻孔数量多

25、，施作周期长；全断面注浆法钻孔数量多，施作周期长； 局部注浆是针对隧道前方地层特点，对薄弱局部注浆是针对隧道前方地层特点，对薄弱 部位进行注浆，钻孔数量少，施作周期短。部位进行注浆，钻孔数量少，施作周期短。 无论是全断面注浆，还是局部注浆，都无论是全断面注浆，还是局部注浆，都 要求必须配备先进的钻孔注浆设备，必须采要求必须配备先进的钻孔注浆设备，必须采 取信息化注浆。取信息化注浆。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 别岩槽隧道别岩槽隧道F1F1断层全断面注浆照片断层全断面注浆照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 齐岳山隧道齐岳山

26、隧道F11F11断层信息化注浆照片断层信息化注浆照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 注浆加固范围注浆加固范围 l纵向加固长度应根据钻机能力和地层特点纵向加固长度应根据钻机能力和地层特点 确定，一般为确定，一般为202030m30m。特殊地层条件下，。特殊地层条件下， 应及时调整纵向注浆加固长度，否则既影应及时调整纵向注浆加固长度，否则既影 响进度，又影响质量。响进度，又影响质量。 l环向加固厚度一般为环向加固厚度一般为3 35m5m，局部可增加，局部可增加 到到5 58m8m。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 中国产中国产M

27、GJ-50MGJ-50钻机钻机 中国产中国产XY-2PCGXY-2PCG钻机钻机 该类钻机最大扭矩该类钻机最大扭矩200020003000N3000Nm m 钻进速度钻进速度3 35m/h 5m/h 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 中国产中国产MZ200MZ200钻机钻机 最大扭矩最大扭矩3400N3400Nm m 钻进速度钻进速度5 515m/h15m/h 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 日本产日本产RDP-150RDP-150钻机钻机 最大扭矩最大扭矩8000N8000Nm m 钻进速度钻进速度151520m/h20m/h

28、 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 日本矿岩日本矿岩RPD-180CRPD-180C多功能钻机多功能钻机 最大扭矩最大扭矩8000N8000Nm m，钻进速度，钻进速度151520m/h20m/h 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 意大利意大利C6C6钻机钻机 最大扭矩最大扭矩13550N13550Nm m 钻进速度钻进速度202030m/h30m/h 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 意大利产意大利产SM400SM400钻机钻机 最大扭矩最大扭矩13630N13630Nm m 钻进速度钻进速度20

29、2030m/h30m/h 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 德国德国KR805KR805钻机钻机 最大扭矩最大扭矩27000N27000Nm m 钻进速度钻进速度252530m/h30m/h 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 3.33.3超前支护超前支护 常用的超前支护方式有超前大管棚和超常用的超前支护方式有超前大管棚和超 前小导管两种。前小导管两种。 超前大管棚：超前大管棚一般是在对超前大管棚：超前大管棚一般是在对 沉降有严格要求时使用，适宜于浅埋洞口、沉降有严格要求时使用，适宜于浅埋洞口、 堆积体、砂土质地层、断层破碎带地层，

30、以堆积体、砂土质地层、断层破碎带地层，以 及下穿公路、铁路、地面建筑物时采用。大及下穿公路、铁路、地面建筑物时采用。大 管棚一般采用管棚一般采用70mm70mm159mm159mm的钢管，纵的钢管，纵 向长度向长度1010100m100m根据工程需要设置。根据工程需要设置。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 洞内大管棚照片洞内大管棚照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 设管棚工作间：设管棚工作间：一般施作管棚时都要设置管棚工作间，管一般施作管棚时都要设置管棚工作间，管 棚工作间按钻机特点设计，比隧道断面加宽棚工作间按钻机特点设计

31、，比隧道断面加宽505070cm70cm，工，工 作间长度作间长度7 710m10m，如果只进行一个循环管棚施作，管棚工，如果只进行一个循环管棚施作，管棚工 作间比较简单。但如果循环多时，施作多个管棚工作间就作间比较简单。但如果循环多时，施作多个管棚工作间就 存在着三个问题。存在着三个问题。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 齐岳山隧道齐岳山隧道F11F11断层前期管棚工作间照片断层前期管棚工作间照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 一是为施作工作间，隧道断面加大后，开挖难度加大，一是为施作工作间，隧道断面加大后，开挖难度加大，

32、 开挖安全风险增加。开挖安全风险增加。 二是若循环注浆后未能按设计开挖到位，工作间尺寸二是若循环注浆后未能按设计开挖到位，工作间尺寸 将满足不了要求，将无法进行正常管棚作业。将满足不了要求，将无法进行正常管棚作业。 三是由于管棚工作间采取扩挖断面方法，既增加了开三是由于管棚工作间采取扩挖断面方法，既增加了开 挖费用，又增加了回填混凝土的费用，浪费大。挖费用，又增加了回填混凝土的费用，浪费大。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 无工作间管棚施作技术：无工作间管棚施作技术：在标准断面采用顶进器将管棚在标准断面采用顶进器将管棚 顶到开挖断面外。该技术顶到开挖断面外。该

33、技术不需要扩大断面，不切割大量不需要扩大断面，不切割大量 的管棚，降低了施工风险，提高了工效，节约了投资，的管棚，降低了施工风险，提高了工效，节约了投资， 应大力推广。应大力推广。 超前管棚超前管棚超前管棚 止 浆 墙 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 齐岳山隧道齐岳山隧道F11F11断层后期无管棚工作间照片断层后期无管棚工作间照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 超前小导管：超前小导管是在对施工安超前小导管：超前小导管是在对施工安 全要求较高的条件下使用。在破碎围岩、堆全要求较高的条件下使用。在破碎围岩、堆 积体、砂土质地层、

34、断层破碎带中普遍采用。积体、砂土质地层、断层破碎带中普遍采用。 当地层卡钻严重时，可采用自进式锚杆。当地层卡钻严重时，可采用自进式锚杆。小小 导管一般采用导管一般采用32mm32mm60mm60mm的钢管，纵向的钢管，纵向 长度长度2.52.56m6m根据工程需要设置。根据工程需要设置。小导管布小导管布 设后根据地层稳定情况，如需要可进行注浆，设后根据地层稳定情况，如需要可进行注浆， 加固周边地层。加固周边地层。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 洞内超前小导管施工照片洞内超前小导管施工照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 水平

35、旋喷支护：软塑土体、含水砂层等可采用水平旋水平旋喷支护：软塑土体、含水砂层等可采用水平旋 喷进行超前加固与支护。喷进行超前加固与支护。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 l预切槽支护预切槽支护：用特制：用特制 的链式机械切刀沿断面的链式机械切刀沿断面 周边连续切割出一条厚周边连续切割出一条厚 约数十厘米，深数米的约数十厘米，深数米的 窄槽，同时应用与切刀窄槽，同时应用与切刀 一体化的混凝土灌注设一体化的混凝土灌注设 备注入混凝土，形成一备注入混凝土，形成一 个连续的，起预先支护个连续的，起预先支护 作用的混凝土拱壳。然作用的混凝土拱壳。然 后在后在“拱壳拱壳”支

36、护下进支护下进 行工作面的全断面机械行工作面的全断面机械 挖掘挖掘 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 预切槽法三维示意预切槽法三维示意 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 3.43.4开挖工法开挖工法 常用的开挖工法有台阶法、环形导坑（预留核常用的开挖工法有台阶法、环形导坑（预留核 心土）法、心土）法、CDCD法、法、CRDCRD法、双侧壁导坑法等。法、双侧壁导坑法等。 开挖工法应根据地质情况和地层加固情况确定。开挖工法应根据地质情况和地层加固情况确定。 实施中根据地质情况和量测成果及时调整工法。实施中根据地质情况和量测成果及时调整

37、工法。 开挖工法选择时，原则上在确保安全条件下，开挖工法选择时，原则上在确保安全条件下， 应从简单到复杂，尽量减少开挖步骤。应从简单到复杂，尽量减少开挖步骤。 现场施工应严格执行设计工法，不得擅自更改。现场施工应严格执行设计工法，不得擅自更改。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 台阶法：台阶法：该工法该工法 一般适合于一般适合于级围级围 岩，要求台阶长度岩，要求台阶长度 不大于不大于1 1倍洞径，倍洞径， 仰拱距掌子面距离仰拱距掌子面距离 不大于不大于2 2倍洞径。倍洞径。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 环形导坑环形导坑( (

38、预留核心土预留核心土) )法：法：该方法利用核心土稳定掌子该方法利用核心土稳定掌子 面，然后开挖两侧边墙、中部核心土，最后开挖仰拱。该面，然后开挖两侧边墙、中部核心土，最后开挖仰拱。该 工法步骤多，工艺要求高。工法步骤多，工艺要求高。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 目前，软弱围岩大断面隧道多采用环形导坑法目前，软弱围岩大断面隧道多采用环形导坑法 （三台阶七步流水法），出现的问题也最多，对该（三台阶七步流水法），出现的问题也最多，对该 工法技术要求如下（双线隧道）：工法技术要求如下（双线隧道）： 上台阶每循环开挖进尺上台阶每循环开挖进尺、级围岩不大于级围岩不大

39、于1 1榀钢架，榀钢架， 级不大于级不大于2 2榀。榀。 边墙开挖进尺不大于边墙开挖进尺不大于2 2榀。榀。 仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆（管），每循环开仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆（管），每循环开 挖进尺不大于挖进尺不大于3m3m。 初期支护封闭成环位置距掌子面距离原则上不宜不大初期支护封闭成环位置距掌子面距离原则上不宜不大 于于2 2倍洞径。倍洞径。 根据地质、量测情况，设置临时仰拱或横撑。根据地质、量测情况，设置临时仰拱或横撑。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 环形导坑环形导坑( (预留核心土法预留核心土法) )照片照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工

40、技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 CDCD法（中隔壁法）：法（中隔壁法）：该工法适合于浅埋地段或穿越建该工法适合于浅埋地段或穿越建 （构）筑物时采用，以减少沉降，防止坍方。该工法是将（构）筑物时采用，以减少沉降，防止坍方。该工法是将 隧道分为左右两部分进行开挖，先在一侧采用台阶法分层隧道分为左右两部分进行开挖，先在一侧采用台阶法分层 开挖及支护，再开挖隧道另一侧。每台阶纵向长度开挖及支护，再开挖隧道另一侧。每台阶纵向长度3 35m5m。 初期支护仰拱紧跟下台阶，封闭成环。初期支护仰拱紧跟下台阶，封闭成环。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 CRDCRD法（交

41、叉中隔壁法）：法（交叉中隔壁法）：该工法在特殊条件下采用。该工法在特殊条件下采用。 该工法是将大断面隧道上、下、左、右分块开挖，并施作该工法是将大断面隧道上、下、左、右分块开挖，并施作 初期支护和临时横撑（临时仰拱），每台阶纵向长度初期支护和临时横撑（临时仰拱），每台阶纵向长度3 3 5m5m，步步封闭成环。，步步封闭成环。 35 m 35 m 35 m35 m35 m35 m 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 CRDCRD工法开挖照片工法开挖照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 双侧壁导坑法：双侧壁导坑法：该工法在特大断面等特

42、殊条件下采用。该工法在特大断面等特殊条件下采用。 该工法先开挖隧道两侧导坑，再进行中部开挖支护。工法该工法先开挖隧道两侧导坑，再进行中部开挖支护。工法 特点：控制沉降变形好，但连接点多，受力复杂，对工艺特点：控制沉降变形好，但连接点多，受力复杂，对工艺 要求高。要求高。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 双侧壁导坑工法开挖照片双侧壁导坑工法开挖照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 对于岩石强度低，环境要求高的隧道应采用单臂掘进机、对于岩石强度低，环境要求高的隧道应采用单臂掘进机、 铣挖机、机械破碎等开挖。铣挖机、机械破碎等开挖。

43、 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 3.53.5初期支护初期支护 l初期支护方式：锚网喷；锚网喷初期支护方式：锚网喷；锚网喷+ +钢拱架，钢拱架， 钢架形式有格栅钢架、工字钢、钢架形式有格栅钢架、工字钢、H H型钢。特型钢。特 殊地质条件下使用喷钢纤维混凝土。殊地质条件下使用喷钢纤维混凝土。 l初期支护受力特征：隧道开挖后短时间或变初期支护受力特征：隧道开挖后短时间或变 形量小时，初期支护与地层共同承受形变压形量小时，初期支护与地层共同承受形变压 力。支护不及时或支护后变形量过大，岩体力。支护不及时或支护后变形量过大，岩体 松动后荷载加大，由初期支护完全被动地承

44、松动后荷载加大，由初期支护完全被动地承 受松动压力。因此，必须保证初期支护的强受松动压力。因此，必须保证初期支护的强 度和刚度，及时支护，度和刚度，及时支护，控制变形控制变形。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 初期支护仰拱（临时仰拱）及时闭合极其重要，闭合初期支护仰拱（临时仰拱）及时闭合极其重要，闭合 成环后，提高了结构的承载能力，从而有效地控制变形、成环后，提高了结构的承载能力，从而有效地控制变形、 避免坍方。避免坍方。 初期支护 二次衬砌 仰拱填充 初期支护 2D 初期支护 二次衬砌 仰拱填充 上台阶 中台阶 下台阶 核心土 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技

45、术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 技术要求技术要求 双线隧道双线隧道、级围岩采用台阶法开挖时，必须设级围岩采用台阶法开挖时，必须设 置锁脚锚杆（管）等控制拱（墙）脚位移的措施。置锁脚锚杆（管）等控制拱（墙）脚位移的措施。 双线隧道双线隧道级围岩应设置横向临时支撑或临时仰拱，级围岩应设置横向临时支撑或临时仰拱， 临时支撑采用型钢，纵向每临时支撑采用型钢，纵向每2 2榀设榀设1 1处。处。 钢拱架宜采用八字节格栅拱架。钢拱架宜采用八字节格栅拱架。 钢拱架应工厂化制造，出厂前必须进行检验、试拼钢拱架应工厂化制造，出厂前必须进行检验、试拼 装。装。 喷混凝土原则上采用湿喷工艺，特殊地质条件下可喷混凝

46、土原则上采用湿喷工艺，特殊地质条件下可 另行设计。另行设计。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 3.63.6监控量测监控量测 监控量测是软弱围岩隧道安全施工的监控量测是软弱围岩隧道安全施工的 “眼睛眼睛”，是判断结构稳定性、指导软弱围，是判断结构稳定性、指导软弱围 岩隧道安全施工岩隧道安全施工“最重要最重要”的信息化手段。的信息化手段。 不进行监控量测，将无法保证软弱围岩的安不进行监控量测，将无法保证软弱围岩的安 全施工。很多隧道的变形与坍方是因为没有全施工。很多隧道的变形与坍方是因为没有 进行量测、或没有使用量测成果才产生的，进行量测、或没有使用量测成果才产生

47、的， 教训深刻。教训深刻。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 l 监控量测主要包括监控量测主要包括 拱顶下沉和水平收拱顶下沉和水平收 敛，浅埋段应进行敛，浅埋段应进行 地表沉降量测。目地表沉降量测。目 前采用有尺量测的前采用有尺量测的 较多。由于隧道断较多。由于隧道断 面大，采取有尺量面大，采取有尺量 测时，施工干扰大、测时，施工干扰大、 耗时长。应大力推耗时长。应大力推 广采用全站仪利用广采用全站仪利用 贴片反射进行量测。贴片反射进行量测。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 技术要求技术要求 建立等级管理、信息反馈和报告制度。建

48、立等级管理、信息反馈和报告制度。 隧道监控量测必须设置专职人员，培训后上隧道监控量测必须设置专职人员，培训后上 岗，实行专业化管理，城市隧道要引入第三岗，实行专业化管理，城市隧道要引入第三 方监测。方监测。 量测断面布置间距量测断面布置间距级围岩级围岩10m10m（规程（规程1010 30m30m）、）、级围岩级围岩5m5m（规程（规程5 510m10m）。）。 拱顶下沉或水平收敛速率达拱顶下沉或水平收敛速率达5mm/d5mm/d或位移累计或位移累计 达达100mm100mm时，要暂停施工，分析产生原因，提时，要暂停施工，分析产生原因，提 出处理措施。出处理措施。 采用有尺量测时，测点挂钩要做

49、成闭合三角采用有尺量测时，测点挂钩要做成闭合三角 形，保证不变形、点接触。形，保证不变形、点接触。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 拱顶下沉量测照片拱顶下沉量测照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 水平收敛量测照片水平收敛量测照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 全站仪量测照片全站仪量测照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 3.73.7二次衬砌二次衬砌 由于目前初支二衬共同承载的设计方由于目前初支二衬共同承载的设计方 法，适时进行二次衬砌对安全施工十分重法，适

50、时进行二次衬砌对安全施工十分重 要，根据部有关要求：要，根据部有关要求：级围岩二衬距掌级围岩二衬距掌 子面距离不大于子面距离不大于90m90m，级、级、级不大于级不大于 70m70m，这些经验数据是十分重要的，现场必这些经验数据是十分重要的，现场必 须严格执行。须严格执行。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 下面介绍一下隧道洞口施工、高地应力地层施下面介绍一下隧道洞口施工、高地应力地层施 工应注意的几个问题，以及新意法施工技术。工应注意的几个问题，以及新意法施工技术。 关于隧道洞口施工应注意的几个问题关于隧道洞口施工应注意的几个问题 “早进晚出早进晚出”，对洞口

51、不良地质可采取加长，对洞口不良地质可采取加长 明洞、管棚法进洞等措施。明洞、管棚法进洞等措施。 一次刷坡到位，不允许上半断面刷坡后进洞，一次刷坡到位，不允许上半断面刷坡后进洞， 这样，进洞后再刷下半断面时易引起洞口滑这样，进洞后再刷下半断面时易引起洞口滑 坍。坍。 尽早施作洞口工程。尽早施作洞口工程。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 洞口坍方照片洞口坍方照片 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 高地应力软岩隧道施工的几个问题高地应力软岩隧道施工的几个问题 超前预报。超前预报。目前尚未系统开展掌子面地应力测目前尚未系统开展掌子面地应

52、力测 试，这就给工程措施的制定造成困难。试，这就给工程措施的制定造成困难。 锚杆加固。锚杆加固。及时施作长锚杆加固围岩，必要时及时施作长锚杆加固围岩，必要时 采用预应力锚杆。采用预应力锚杆。 初期支护刚度。初期支护刚度。合理选取支护刚度参数，防止合理选取支护刚度参数，防止 变形侵限。必要时可施作双层初期支护。变形侵限。必要时可施作双层初期支护。 超前释放应力。超前释放应力。目前现场进行了超前钻孔、超目前现场进行了超前钻孔、超 前导洞释放应力试验，都没有很好的效果，应前导洞释放应力试验，都没有很好的效果，应 继续开展工程实践及研究。继续开展工程实践及研究。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 岩土控制变形岩土控制变形 分析法分析法: : 对掌对掌 子面超前加固子面超前加固 后可全断面机后可全断面机 械化施工，不械化施工，不 但可加快进度，但可加快进度， 而且施工安全而且施工安全 度高，应在工度高，应在工 程中应用和推程中应用和推 广。广。 软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术软弱围岩隧道预防坍方安全施工技术 结结 语语 近年来，软弱围岩隧道事故频繁发生，不但