隧道施工安全技术

1、重质量、强安全，提高隧道施工技术水平隧道施工安全技术目录目录一、概 述二、隧道施工安全生产形势三、隧道施工存在的主要问题四、隧道施工安全预防重点五、隧道结构受力介绍六、隧道围岩失稳因素类别分析七、隧道围岩失稳分析与预防八、隧道的监控量测技术九、超前地质预报技术十、防排水施工十一、不良地质地段施工技术十二、隧道施工九条规定及六项措十三、案例分析十四、结束语5/8/2022一、一、 概述概述 截至截至20142014年底，全国公路隧道年底，全国公路隧道1240412404处、处、1075.671075.67万米，其中特长隧道万米，其中特长隧道626626处、处、276.62276.62万米。我国已

2、建成万米。我国已建成10km10km以上公以上公路山岭隧道有路山岭隧道有8 8座：座： 最长的为陕西终南山公路隧道，长最长的为陕西终南山公路隧道，长18.02km18.02km 第二为山西西山公路隧道，长第二为山西西山公路隧道，长13.65k13.65k 第三为山西虹梯关公路隧道，长第三为山西虹梯关公路隧道，长13.11km13.11km 第四为台湾雪山公路隧道，长第四为台湾雪山公路隧道，长12.9km12.9km 第五为甘肃大坪里公路隧道，长第五为甘肃大坪里公路隧道，长12.2km12.2km 第六为陕西包家山公路隧道，长第六为陕西包家山公路隧道，长11.2km11.2km 第七沪昆高铁贵州

3、段大独山隧道，长第七沪昆高铁贵州段大独山隧道，长1111. .882882kmkm 第八沪昆高铁贵州段岗乌隧道，长第八沪昆高铁贵州段岗乌隧道，长1313. .178178kmkm 第九沪昆高铁贵州段斗磨隧道，长第九沪昆高铁贵州段斗磨隧道，长2 2. .076m076m（高瓦斯）（高瓦斯） 第十宜万铁路野三关隧道，全长第十宜万铁路野三关隧道，全长1383313833米，最大埋深米，最大埋深684684米。米。 第十一宜万铁路堡镇隧道，全长第十一宜万铁路堡镇隧道，全长1159511595米，最大埋深米，最大埋深630630米。米。 第十二宜万铁路齐岳山隧道，全长第十二宜万铁路齐岳山隧道，全长105

4、2810528米，最大埋深米，最大埋深670670米。米。 第十三宜万铁路大支坪隧道，全长第十三宜万铁路大支坪隧道，全长87708770米米 第十四宜万铁路马鹿箐隧道，全长第十四宜万铁路马鹿箐隧道，全长78797879米米 1 1概述概述 典型山岭隧道工程：典型山岭隧道工程： 1 1、秦岭终南山隧道、秦岭终南山隧道 陕西秦岭终南山隧道，长18km，双向四车道，世界规模第一。 2 2、厦门万石山地下立交隧道、厦门万石山地下立交隧道 为目前我国第一座大型暗挖地下互通式立交,既有平面分岔结构,又有上下交叉结构。 3 3、山东龙鼎隧道、山东龙鼎隧道 位于济南二环南路东延工程，设计行车速度为100km/

5、h，全长2183m， 是我国最大断面的八车道连拱隧道。单洞净跨为17.8m，开挖宽度达20多m.高度13.6m。5/8/20221 1 概述概述4、大独山隧道大独山隧道地处安顺市关岭县境内，全长11882米，是沪昆客专贵州段7大重点工程之一，一级风险隧道。该隧道穿越地段围岩复杂多变、溶岩溶腔发育、地下水丰富，先后突泥、突水17起，溶岩、溶腔26处。桥隧比70%。5、岗乌隧道岗乌隧道地处安顺市关岭县境内，全长11882米，是沪昆客专贵州段7大重点工程之一，一级风险隧道。施工难度大、安全风险高、岩溶等各种困难因素，该标段隧道共19座，桥隧比95.3%。5/8/20221 1 概述概述 斗磨隧道位于

6、贵州省安顺市镇宁县坡贡镇境内，是沪昆客斗磨隧道位于贵州省安顺市镇宁县坡贡镇境内，是沪昆客专贵州段第一个高瓦斯隧道。距离黄果树风景名胜区专贵州段第一个高瓦斯隧道。距离黄果树风景名胜区8Km8Km，属于典型的喀斯特地质地貌。隧道长属于典型的喀斯特地质地貌。隧道长2076m2076m，最大埋深，最大埋深250m,250m,溶腔、暗河、煤系地层极其发育，还有采空区在上溶腔、暗河、煤系地层极其发育，还有采空区在上方高悬，具有极高的突水突泥、煤与瓦斯突出等施工风险，方高悬，具有极高的突水突泥、煤与瓦斯突出等施工风险，被铁路总公司列为被铁路总公司列为级瓦斯突出高风险隧道，享有级瓦斯突出高风险隧道，享有“不良

7、不良地质博物馆地质博物馆”和和“高瓦斯突出第一隧高瓦斯突出第一隧”的的“美誉美誉”。 龙鳞宫隧道位于湖北省恩施州白果坝，龙隧道全长龙鳞宫隧道位于湖北省恩施州白果坝，龙隧道全长34203420米，米，于于20052005年年5 5月开工建设。该隧道地质条件复杂，涌水、突月开工建设。该隧道地质条件复杂，涌水、突泥、洞口浅埋顺层等不良地质突出，施工中，先后揭示出泥、洞口浅埋顺层等不良地质突出，施工中，先后揭示出巨型溶腔巨型溶腔5252个，其中个，其中1 1号溶腔被称为号溶腔被称为“亚洲最大隧道岩亚洲最大隧道岩溶溶”、2 2号溶腔之大也属国内工程界罕见，给施工造成了号溶腔之大也属国内工程界罕见，给施工

8、造成了极大困难。特殊的地质现象备受各级领导关注，中国工程极大困难。特殊的地质现象备受各级领导关注，中国工程院院8 8名院士先后到现场为隧道施工名院士先后到现场为隧道施工“把脉问诊把脉问诊”。1 概述 齐岳山隧道位于湖北省利川市城区西北齐岳山隧道位于湖北省利川市城区西北2323公里处，全长公里处，全长1052810528米，最大埋深米，最大埋深670670米，隧道穿越齐岳山背斜构造，地表大小米，隧道穿越齐岳山背斜构造，地表大小天坑、竖井、落水洞星罗棋布，通过天坑、竖井、落水洞星罗棋布，通过1515条断层、条断层、3 3条暗河，施工条暗河，施工管段均为可溶岩地层，设计最大涌水量管段均为可溶岩地层，

9、设计最大涌水量74.374.3万立方米万立方米/ /天，被国天，被国内专家和同行公认为世界级难题，在中国工程界同类备受关注。内专家和同行公认为世界级难题，在中国工程界同类备受关注。尤其是尤其是F11F11超高压富水大断层长达超高压富水大断层长达200200余米、最大水压力达余米、最大水压力达2.52.5兆兆帕以上，存在突水、突泥等高风险问题，是宜万铁路地质条件最帕以上，存在突水、突泥等高风险问题，是宜万铁路地质条件最复杂、施工风险最高的隧道之一。复杂、施工风险最高的隧道之一。二、隧道施工安全、质量形势二、隧道施工安全、质量形势 早预报、预加固、严排水、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测 十

10、十 防排水施工防排水施工 1 防水重要性 防排水施工是隧道施工的重要组成部分，它关系到隧道的整体工程质量，安全和使用寿命，特别是赋水地层，高寒山区的隧道尢为重要。 我们说防排水必须要分清两个概念，一个是施工中的防排水，一个是结构的防排水，前者是确保施工安全的，后者是隧道运营环境所要求的。 隧道结构防排水问题是目前隧道行业内争论最多的问题，是以排为主还是以堵为主，是以自防水为主还是以外防水为上，衬砌背后的地下水，要不要从隧道内排出，隧道内的排水沟的作用是什么，这一系列的问题都还在专家学者的争论之中。十十 防排水施工防排水施工2 防水发展 在80年代以前，我国修建的所有地下工程含人员居住，存放重要

11、物质与指挥机关等特级防水工程，均是以砼自身防水性能和向衬砌背后注浆为主要的防水方法的，80年代后防水板的出现，就基本上取消了衬砌背后注浆，被防水板取代了。其负面效果，就是忽视了提高砼自身的防水功能，应该说在很多情况下是防水板的出现惹的祸。3 防水基本原则 就是不容许地下水流进隧道二衬内，而应要从隧道二衬背后流入中心排水管，再排出洞外，即要在隧道背后设置通畅的排水设施。 隧道设计规范第10.1.1条规定，隧道防排水应遵循防排截堵结合， 因地制宜，综合治理的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全，隧道防排水设计应对地下水、地表水妥善处理，洞内外应形成一个完整畅通的排水系统。 具体流程是

12、，通过防水板土工布，环向排水管纵向排水管横向排水管中央排水沟过虑中央排水管洞外水系。十十 防排水施工防排水施工4 渗漏水的原因 1）设计上的原因 由于某种原因，隧道设计在山沟破碎带或断带上又未进行防排水处理， 地表水大量补给地下，最终造成隧道渗漏； 对不稳定的地基没有进行处理造成地基不均匀沉降,导致补砌结构出现缝或隙,从而产生渗漏现象； 拆模时间过早，或围岩压力过大超过衬砌体的设计荷载等，都能使衬砌内应力超过其破坏强度而导致隙和缝。十十 防排水施工防排水施工4 渗漏水的原因2）施工原因 防水板搭接处焊接不牢实不密贴，防水板被电焊烧穿，钢筋刺破，防水板铺挂松驰度不合适，环向与纵向不畅通，更为严重

13、的是有的隧道中央排水管采用的不是花管而是死管，所有洞内水都引流到了中央排水沟，而无法进入中央排水管流入洞外，有的在施作中央排水管时不采取保护措施，砼流入管内将其堵死，使整个隧道的仰拱成了一个储运水的地下水库，严重对隧道造成内部结构的伤害，这种后果是极其严重而后怕的。 十一、不良地质地段施工技术十一、不良地质地段施工技术 5、流砂隧道施工 （4）洞内掌子面前方开挖轮廓线以外2-3m范围进行围岩超前注浆，注浆孔采用长短相间的方式布设，以加固围岩、封堵地下水； （5）注浆孔应钻穿砂层不小于1m； （6）为防止串浆，注浆应遵循一钻一注的原则； （7）特殊地段流砂单独采用注浆固结困难时，可采用冻结法超前

14、加固，但必须采用先注浆、后冻结的施工方法，这样可以实现沉降小、布管少、冻结快、造价低的优点。 十二、隧道施工安全九条规定及六项措施十二、隧道施工安全九条规定及六项措施六项措施中国铁建的六项措施是从强化施工管理的制度落实层面对九条规定进行具体的责任目标界定，对每一个参与隧道施工的管理和作业人员的业务技能、行为规范以及各类机械设备的使用、安全防护物品的配备、可能引发的事故隐患的科学处理以及人员撤离、各类安全事故应急预案的完善、事后总结和强化安全管理目标责任、奖惩措施以及各级管理人员所要承担的责任等等提出的强制性的制度要求。十二十二十二十二十二十二十二十二、案例分析、案例分析 原因分析：该段拱顶为土

15、石夹层，其中开挖面拱部2m以上范围为硬朔泥层，下部为水平薄层状页岩，岩体节理发育，完整性差；泥石分界面有上层滞水，该层滞水对拱部围岩压力较大；下部隧道开挖后拱部围岩收敛变形，导致岩体节理张开，上部滞水下渗，对围岩产生较大压力后在开挖爆破震动的诱因下，造成塌方。、案例分析、案例分析 处理方案：塌方段采用108大管棚进行超前支护，对塌体进行全断面注浆固结，为对下部塌体开挖提供棚护作用，在管棚间采用水平旋喷桩工艺，开挖采用三台阶临时仰拱法，预留核心土，环形开挖，并采取大拱脚、锁脚锚管等辅助施工措施，开挖进尺控制在0.5米。、案例分析、案例分析2、大力加山隧道进口滑坡体开挖：概况：隧道位于青海省循化市

16、境内。隧道右线起讫桩号为K13+288K18+763.79，全长5475.79m，左线起讫桩号为ZK13+310ZK18+771，全长5461m。隧址区第四系覆盖层主要为冲积成因卵石、漂石，下伏基岩主要有上第三系上新统（N2l）泥岩，在隧道进口附近存在一中型古滑坡，长550m，使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力，如支护措施满足不了变化后的情况，极易造成坍塌。大力加山隧道进口滑坡体开挖：大力加山隧道进口滑坡体开挖： 大力加山隧道进口滑坡体开挖： 拱脚加固 横向、底部钢管注水泥浆、案例分析、案例分析2、大力加山隧道进口滑坡体开挖：当拱脚超挖或地基承载力较差时，拱脚垫砼块，以增大拱脚受力面积、案例分析、

17、案例分析2、大力加山隧道进口滑坡体开挖：效果印证：核心土能减少开挖的临空面，支撑掌子面土体稳定，又为初期支护提供一个自然的作业平台。短进尺开挖施工充分利用掌子面约束周边围岩变形的“空间效应”，利于围岩稳定，也利于实现软弱围岩快支护的施工理念。下台阶左右错开，利于已施工支护的承载能力，避免上台阶初期支护双侧悬空。通过施作锁脚锚管加固拱脚，加强纵向连接，使初期支护与围岩形成完整体系。、案例分析、案例分析3、宝兰西坪隧道流砂地质施工 概况：由于隧道开挖,破坏了含水层结构,使水动力条件和围岩力学平衡状态发生急剧改变，以致地下水体所储存的能量高速运移瞬间释放，隧道成为新的地下水排泄的通道。隧道施工揭穿含

18、水构造,直接导致了隧道内涌水灾害的发生；而隧道周边与含水构造间隔岩体厚度的过薄或含水构造水压上升,导致了隧道施工期间的突破型涌水；黄土受水浸湿后，呈不同程度的湿陷性，使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力，造成坍塌。、案例分析、案例分析3、宝兰西坪隧道流砂地质施工 处理方案：涌水，流砂是砂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，对隧道施工危害极大。由于涌水，流砂可引起围岩失稳坍塌，支护结构变形，甚至倒塌破坏。因此，治理流砂必先治水，以减少砂层的含水量为主。施工时，因地制宜，采用“防、截、排、堵”的治理方法，开挖时先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭，遇缝必堵，严防沙粒从支撑缝隙中逸出。 支撑

19、背面用木板或槽型钢板遮挡，严防流沙从支撑间逸出。在流沙逸出口附近较干燥围岩处，应尽快打入锚杆或施作喷射混凝土，加固围岩，防止逸出扩大。采用超前双液注浆加固地层，然后开挖。、案例分析、案例分析3、宝兰西坪隧道流砂地质施工 隧道拱部流砂溢出 正洞拱部砂层、案例分析、案例分析3、宝兰西坪隧道流砂地质施工 隧道拱部流砂溢出后形成的空腔 、案例分析、案例分析3、宝兰西坪隧道流砂地质施工 效果印证：含水砂层的不良地质体对隧道安全施工构成极大的威胁，根据该地质提出的因地制宜的开挖、支护治理流砂必先治水综合治理措施，准确的分析评价了不良地质体的影响，确保了后续施工的安全。4 宜万铁路别岩槽隧道断裂层处理：1）

20、 工程概况： 别岩槽隧道位于重庆市万州区五桥镇南东约22 km处,为单线铁路隧道,最大埋深530m。全长3.721m。该隧穿越方斗山弧状背斜构造,全隧道有F1(茨竹垭断裂)、F2 (水塘沟断裂)、F3(蒿子坝断裂)三条断层,地质条件极其复杂。其中可溶岩占全隧道的67%。该隧道岩溶发育极其强烈,岩溶管道、溶洞、溶隙和地下暗河极其发育。施工中遭遇较大规模的突水突泥和大量涌水。该隧道设计正常涌水量为55000m3/d,实际最大涌水量为300000m3/d。4 宜万铁路别岩槽隧道断裂层处理： 1）工程概况地质图4 宜万铁路别岩槽隧道断裂层处理：2）F3 断层涌水前施工设计该段按级围岩采用台阶法施工。超

21、前支护采用42 超前小导管,环向布设间距为40cm，初期支护采用425 格栅钢架支撑,间距为1榀/50cm,喷射C20混凝土( 20cm ) 。开挖支护完成后 ,拱部设置系统中空注浆锚杆 ,边墙设置砂浆锚杆。3）3涌水事故与应急预案 2004年5月29日,地表突降暴雨,降雨量为165.4mm，最大降雨强度为54mm/h。5月30日早上5:07,隧道出口DK406+680+710段(F3断层带 )线路右侧边墙由原来的滴水变为股水,涌水量变大,并且喷混凝土表面出现裂纹。根据这一险情,施工单位立即启动应急预案,在安全监视下,组织职工采用工钢、钢管、方木进行环向加固和横向支撑。同时对线路右侧边墙进行钻

22、孔放水泄压,以降低水压对边墙初期支护继续破坏,至1000,险情基本得到控制,初期支护破坏未继续发展。经现场测量,该次强降雨引起的该段最大涌水量为2100 m3/h,局部初期支护最大变形量为38cm。F3 断层涌水应急预案图示4 宜万铁路别岩槽隧道断裂层处理：4） 涌水原因分析该段按设计级围岩进行了开挖支护，初期支护完成后，由于受地表强降雨影响，位于线路右侧的庙坪暗河水量增大,水压升高，同时，由于F3 断层带围岩破碎，水压通过破碎围岩和局部溶槽、溶隙传递给隧道的初期支护，初期支护薄弱环节难以抵抗外水压力，从而产生剥落破坏，继而发生涌水(图 3) 。4 宜万铁路别岩槽隧道断裂层处理：5）涌水治理 根据F3断层涌水机理，制定的涌水治理原则为“注浆