[PPT]浅埋暗挖隧道施工技术及施工风险培训讲义79页_ppt

1、浅埋暗挖隧道施工技术及施工风险培训讲义2014年 一、浅埋暗挖隧道工程特点 二、隧道施工方法 三、隧道主要施工设备配备 四、隧道施工要点 五、隧道主要施工风险 六、几点需要说明的问题一、浅埋暗挖隧道工程特点1.埋深浅深、浅埋分界深度:H=级围岩46D; 级围岩2.53.5D;级围岩1.52.5D; 级围岩0.51D;级围岩0.30.5D; 级围岩0.150.3D 同时与施工方法和施工技术水平密切 相关2.地质条件差3.周边环境复杂（地下管线、地表地下建筑物等）4.施工方法、辅助工法多特点5.风险管理难度大6.施工对周边影响二、隧道常用施工方法1、主要施工方法主要施工方法台阶法CD法、CRD法中

2、导坑法侧壁导坑法全断面法还有其他施工方法：中隔墙法、交叉中隔墙法、中洞法、侧洞法、柱洞法等1、主要施工方法 全断面法适用于围岩整体性好，较坚硬的各种类型隧道，将隧道一次开挖爆破成型。特点是施工速度快，爆破震动次数少，便于利用大型 施工设备施工。台阶法适用于围岩整体性较差，石质破碎软弱的中小型断面的隧道。特点是适用于不同围岩和断面，利于变换施工方法，台阶的级数和长度可根据围岩的软弱程度设置，一般情况下，台阶数为23级，台阶长度为35M，是在软弱围岩隧道施工中，最为常用的一种施工方法。主要施工方法主要施工方法侧壁导坑法分单侧壁导坑和双侧壁导坑两种，适用于围岩整体性差，破碎软弱的大中型断面的隧道。特

3、点为：工序较多，施工干扰较大，质量管理较困难，施工速度较慢，较不利于施工方法的变通，但对大断面隧道中处理软弱围岩，是一种安全有效的施工方法。CD法、CRD法适用于断面大，围岩特别破碎软弱的隧道，特点为：工序多，施工干扰大，质量管理困难，施工速度慢，不利于施工方法的变通，但在大断面隧道中处理软弱围岩，是一种最安全有效的施工方法。主要施工方法主要施工方法中导坑法适用于有辅助坑道（平行导坑、横洞、斜井）的隧道，在围岩较好的地层中，中导坑超前隧道正面施工，由隧道正面扩挖的一种方法。特点是在辅助导坑内开辟正洞的第二工作面，加快了施工速度，利于施工通风，可利用导坑提前贯通。此方法不宜在围岩软弱破碎的地层中

4、使用。围岩级别 施工方法隧道断面全断面法正台阶法单侧壁导坑法双侧壁导坑法中导坑法60以下609090以上60以下609090以上60以下609090以上主要施工方法施工方法适用表注：“”为常用施工方法，“”为可用施工方法围岩级别 施工方法隧道断面全断面法正台阶法单侧壁导坑法双侧壁导坑法中导坑法60以下 6090 90以上简图附注仅适用于有辅助导坑的隧道主要施工方法施工方法适用表（续前页）注：“”为常用施工方法，“”为可用施工方法常用的辅助施工方法小管棚径向注浆壁后注浆帷幕注浆大管棚2、常用的辅助施工方法新意法冷冻法还有：降水法、水平旋喷法等常用的辅助施工方法大管棚一般应用于洞口段或隧道内围岩极

5、破碎地段超前支护，管径80150mm，管长1030m，环距3040cm，沿开挖轮廓线外，水平打进，采用钻孔机钻孔后安管或直接用夯管机夯进，从管口向管内注水泥浆。小管棚应用于围岩破碎软弱地段超前支护，管径40mm，管长23.5m，环距2030cm，管壁周边钻10mm小注浆孔，沿开挖轮廓线打进，外插角25，从管口注浆加固地层。常用的辅助施工方法帷幕注浆在破碎软弱地下水丰富的岩层中，开挖前须对前方及周围岩体进行全断面注浆加固堵水，注浆长1530m，浆材为水泥浆或双液浆，采用前进式或后退式分段注浆。径向注浆水压较小地段，隧道开挖后沿周边径向利用注浆管注浆堵水。常用的辅助施工方法壁后注浆隧道支护后，对支

6、护背后空洞进行回填注浆。新意法（新意大利法）开挖前预先加固地层、预先支护的施工方法。冷冻法将地层冷冻后再开挖。3、常用支护手段常用支护手段锚杆超前支护二次砼衬砌钢架支撑喷砼常用支护手段喷砼喷砼分网喷砼和素喷砼。喷砼的材料分为：素砼、钢纤维砼和微纤维砼。此方法使用简单，易于操作，能及时的封闭新开挖的围岩，是目前隧道施工中最常用的一种施工支护手段。在建筑物边坡的防护中，也大量采用喷砼防护。常用支护手段锚杆种类有：砂浆锚杆、树脂锚杆、中空锚杆、自进式锚杆、膨胀式锚杆、楔形锚杆等。锚杆适用于各级围岩隧道的施工支护，锚杆直径一般为22及25，长度及间距根据围岩级别确定。锚杆是隧道施工中较为常用的一种支护

7、手段，在其它的建筑物的边坡防护中也得到广泛应用。锚杆能及时有效的阻止岩体脱落，起到加固围岩的作用。常用支护手段钢架支撑类型主要有型钢和格栅。钢架支撑横断面积和架设间距根据围岩软弱情况和变形情况确定。钢架支撑是在软弱围岩隧道施工中较强的一种支护手段，与锚杆、网喷砼相配合，能及时有效的抵抗较大的围岩变形，从而起到防止坍方的作用。常用支护手段超前支护常用的有超前锚杆、超前管棚、超前预注浆等。是软弱围岩隧道施工中的一种辅助支护手段，在开挖前对前方围岩进行超前防护及加固。防止开挖后，施工支护前的这段时间发生塌坍。二次砼衬砌是隧道施工中最后一道支护手段，砼衬砌应紧跟开挖面，一般相距50150，特别是在非常

8、软弱的地层中，更应及时施做二次砼衬砌。砼的标号和衬砌厚度按设计施工。三、隧道施工设备配置1、大型机械化机械化程度高，施工速度快，劳动强度低。按四条作业线配置：钻爆作业线：多臂凿岩台车（二臂、三臂、四臂）、装药台车、挖掘机。装运作业线：装载机、自卸运输车（轮胎式、轮轨式）。支护作业线：混凝土喷射机（湿式、潮式）、机械手、锚杆安装机、拱架安装机、混凝土拌合站。衬砌作业线：模板台车、混凝土输送泵、混凝土运输车、混凝土拌合站、仰拱模板台车、防水板铺设台架。单臂掘进机支护架设机管棚钻机自动喷浆机2、台架模式机械化程度低、施工速度慢、劳动强度高。按四条作业线配置：钻爆作业线：多功能台架、手持风钻、挖掘机。

9、装运作业线：装载机、自卸运输车（轮胎式、轮轨式）。支护作业线：混凝土喷射机（湿式、潮式）、混凝土拌合站。衬砌作业线：模板台车、混凝土输送泵、混凝土运输车、混凝土拌合站、防水板铺设台架。3、其他辅助设备空压机（固定式、移动式）电力变压器钢筋拱架加工设备有轨运输充电设备人员（材料）运输车辆等4、隧道内风、水、电管线布置四、隧道施工要点地下管线调查、拆移和保护；地表地下建筑物调查、拆移保护。选择合理正确的施工方法。各工序之间间距合理，仰拱铺地及二次衬砌紧跟，满足安全需要，一般情况下，土质及砂质隧道：有水地段环状开挖留核心土，台阶长35m，仰拱至掌子面1530m，二衬至掌子面3050m；无水地段环状开

10、挖留核心土，台阶长35m，仰拱至掌子面3050m，二衬至掌子面50100m；石质隧道：、级围岩铺底至掌子面100150m，二衬至掌子面150200m；、级围岩环状开挖留核心土，台阶长35m，仰拱至掌子面4070m，二衬至掌子面70100m。4.在破碎软弱地段，必须及时封闭，必要时设临时仰拱，必须体现“快挖、快支、快封闭”的三快原则。5.开挖进尺必须满足安全要求，设钢支撑地段，拱部每次进尺50120cm（或不超过设计要求的一榀拱架间距），下部开挖每次进尺不超过两榀拱架。6.钢支撑拱脚处必须设锁脚锚杆或锚管。7.支护背后不得有空洞或杂物，若背后因坍方引起的空洞较大时，背后空洞回填厚度不小于2m。8

11、.根据需要和岩层方向设置锚杆，锚杆尽量垂直于岩面。9、必须采用光面爆破，严格控制超欠挖。既是安全质量的需要，也是降低成本的需要。10、防水结构必须按设计施做，满足防水要求，漏水地段应在二衬施工前处理完毕。11.、二次衬砌必须墙拱一次灌注成型。12、建立健全严格的施工管理制度，并严格落实到位，任何施工防坍技术都必须建立在严格的施工管理基础上，才能发挥其有效作用。在隧道施工中，每道工序都要有严格的施工纪律，确定的施工方案、施工方法和支护措施必须严格执行，不得随意更改，只有加强施工管理，严格施工纪律，采用经济、合理、安全的施工技术，才能确保隧道施工顺利，才能避免坍方。13、软弱围岩施工原则：管超前，

12、预注浆。短进尺，弱爆破。强支护，快封闭。勤量测，紧衬砌。14、浅埋暗挖18字方针：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。五、隧道主要施工安全风险1、安全隐患建设方面：投资不到位、工期不合理。设计方面：选线不当、勘测深度不够、支护结构 承受力不够、变更不及时。地质方面：地质不明、复杂多变。施工方面：方案不合理、方法不当、施工工艺不 能满足安全质量需要、资源配备不足（或 不能满足安全质量需要）、管理失控、施 工人员素质低、监督检查不严、弄虚作假、 偷工减料、方案方法未完全落实。2、隧道施工中常发现的安全隐患现象（1）超前地质预报不认真、不及时，流于形式，做假资料，准确性差，与实际出入较大

13、。（2）进出洞方式选择不当，洞口边仰坡防护不力，边仰坡坡陡、过高，防排水措施不完善。（3）施工方法选择不合理，未根据实际地质情况，采用相适应的工法。（4）支护不及时，封闭不及时，仰拱、二衬滞后。（5）开挖进尺与工法不匹配，一次开挖进尺过大，台阶法施工台阶过长。隧道施工中常发现的安全隐患现象（6）超前支护不力。如超前管棚角度不对、间距大、数量少、长度不够；超前注浆达不到加固地层的要求。（7）开挖效果差，凸凹不平，超欠严重。（8）钢支撑强度不够：原材料强度低（尺寸或材质不符合要求），加工质量差。（9）钢支撑安装不符合要求：接头连接不牢固，拱脚不稳固，间距过大，安装不垂直（垂直于地表及隧道轴线），与

14、围岩不密贴。隧道施工中常发现的安全隐患现象（10）喷混凝土厚度、强度不足，背后有杂物、空洞，与围岩不密贴。（11）锚杆安设质量不符合要求，如数量少、长度不够、角度不对、砂浆不饱满、未安垫板。（12）仰拱底部软弱、不稳固，有集水、杂物、虚渣，未清理干净。（13）防排水措施不到位。（14）二衬厚度、强度不符合要求，背后有空洞。隧道施工中常发现的安全隐患现象（15）变形量测不规范，不准确，不及时，不反馈，编假资料。（16）瓦斯（有害气体）隧道未按瓦斯隧道规定施工。（17）易发岩爆隧道未按预防岩爆规定施工。（18）高压富水隧道，防治水措施不能满足安全及环保要求。（19）隧道内电线、电器不符合要求。（2

15、0）隧道作业台架不稳固。3、事故类型及危害（1）突泥突水：掩埋隧道，机械损毁，人员伤亡，破坏环境。（2）塌方：机械损毁，人员伤亡，破坏环境。（3）瓦斯爆炸、燃烧：机械损毁，人员伤亡。（4）岩爆：人员伤亡。（5）触电：人员伤亡。（6）高空坠落：人员伤亡。（7）地下管线断裂损毁，造成停水、停电、停气、通讯中断。严重者引起火灾等。房屋倒塌伤人。4、原因分析原因地质技术管理5、隧道易发生坍方的地段和部位随着我国国民经济发展的需要，地下空间不断得到开发利用，特别是铁路公路修建标准的提高，山岭隧道越来越多，越来越长，隧道施工中发生坍方的数量也就会有所增加。了解容易发生坍方的地段和部位，对预防隧道坍方非常重

16、要。定义：因周围岩体或支护失稳破坏而引起的隧道垮塌。隧道易发生坍方的地段和部位关门掉块冒顶偏帮隧道易发生坍方的地段和部位（1）埋深较浅地段山岭隧道埋深在100米以下时，围岩由于受到地表水侵蚀，风化严重，如施工不当，支护不力，易发生坍方。特别是浅埋和超浅埋地段，更易发生坍方。断层破碎带及断层影响因其围岩破碎，自稳能力差，并有大量的填充物和地下水，如处理不当，极易发生坍方。地下水丰富时，易发生突水突泥。隧道易发生坍方的地段和部位（1）岩层接触带因其岩性不同，且大多伴有小构造，若重视不够，可能会发生坍方。高地应力地段在软质围岩中，由于受到高地应力的影响，围岩变形较大，若支护不力，极易发生坍方。硬岩易

17、发生岩爆。高水位富水区段由于地下水丰富，围岩受地下水影响较大，若措施不当，易发生坍方或突水。隧道易发生坍方的地段和部位（1）黄土地区及砂土地区因围岩自稳能力差，若方法不当，支护不力，极易发生坍方。可溶岩地区岩溶呈无规律性分布，随时会遇到意想不到的溶洞，若防备不及，溶洞内的填充物及水突然涌出或塌坍，将给工程造成极为不利的影响。特别是高位富水区的大规模充填溶洞，危害更大。（2）容易发生坍方的部位隧道洞口隧道洞口集埋深浅，石质较差，受力结构复杂等不利因素于一体，处理不当极易发生坍方。隧道拱脚当采用台阶法施工，开挖下部时，若台阶过长、拱脚悬空、背后空洞、支护不力、开挖过长，极易造成拱部冒顶或关门坍方。

18、隧道易发生坍方的地段和部位（2）隧道墙脚当进行检底施工时，措施不当、墙脚悬空、开挖过长，致使边墙失稳而发生偏帮。隧道拱部当采用先拱后墙法施工 或拱部变形较大，支护强度不足、背后有空洞时，易发生掉拱塌坍。隧道易发生坍方的地段和部位（2）隧道与隧道的交叉部位即两洞交叉的部位，也就是通常所说的交叉三角区，因跨度大，受力复杂，如果处理不当，支护不力，极易发生坍方。在水平岩层或近似水平岩层中，拱部易发生掉顶；在垂直岩层或近似垂直岩层中，边墙易发生偏帮。隧道易发生坍方的地段和部位（2）6、突泥突水、瓦斯爆炸、岩爆易发区域突泥突水高压富水，断层破碎带，岩层接触带，岩溶，水下（河底、雨季沟底、海底、水库底或旁

19、边），高地应力。瓦斯爆炸富存瓦斯地区，煤系地层。岩爆高地应力区硬岩。7、隧道洞口段施工防坍隧道洞口段具有埋深浅、石质破碎、受力结构复杂等特点。洞口段是隧道施工中极易发生坍方的地段，为避免坍方，应遵循“早进晚出，安全、经济”的设计施工原则，采取必要的防坍措施，安全通过洞口段。隧道洞口段施工防坍（1）（1）施工调查隧道洞口段一般有三种情况：（1）洞口不具备进洞条件（洞口有障碍物或紧靠河流悬崖等），或施工埸地狭窄，不能满足施工需要。（2）洞口虽具备进洞条件施工埸地能满足施工需要，但地质条件较复杂，需采取的加固措施不经济，或从正面进洞易引起坍方，增加工程成本。（3）洞口具备进洞条件施工埸地满足施工需要

20、。（2）进洞防坍施工措施从横洞进入正洞反向施工出洞入洞口段石质较破碎时，应采用正台阶法施工，并架设钢支撑，喷锚支护。接近洞口时，应缩短开挖进尺，从上部以小断面开挖出洞，打穿后，应从外部清除仰坡危石，并对洞口周边及仰坡进行必要的加固，加固措施一般采用喷锚支护。然后自上而下扩挖到设计断面，并按设计作好施工支护。隧道洞口段施工爆破时，应在洞外加强防护，避免飞石伤人。隧道洞口段施工防坍（2）隧道洞口段施工防坍（2）从正面进洞施工洞门位置应根据实际地形情况进行必要的调整，并报设计单位同意后，按变更后的洞门位置施工。为减少植被的破坏，应尽量减少刷仰坡或不刷仰坡，一般埋深达到1.m以上时，即可采用暗挖施工。

21、进洞施工前，应对仰坡进行喷锚网加固。洞口外土石方开挖时，不应一次开挖到隧底设计标高，应开挖至隧道起拱线标高（或上半断面标高）即可，两侧边坡应随开挖随进行喷锚网支护。当明挖到地表距隧道拱顶1.m以上时，即可采用暗挖法进洞施工。暗挖施工前，在开挖轮廓线外打超前管棚。在洞口外架设23榀钢支撑，间距0.50.7m，钢支撑与仰坡防护层联为一体。石质非常破碎时，管棚内应采用超前注浆，对围岩进行加固。隧道洞口段施工防坍（2）正台阶法开挖进洞，按设计作好支护施工。台阶长度5m左右，逐步开挖进洞，并封闭成环。洞口段开挖支护完毕，为确保安全，应及时施作二次衬砌或明洞和洞门。洞口段爆破施工时，应作好安全防护，防止飞

22、石伤人。隧道洞口段施工防坍（2）隧道洞口段施工防坍（2）8、利用信息技术指导设计施工（1）超前地质预探预报技术超前地质预探预报技术TSP超前地质预报系统利用地震波在不均匀地岩体中产生的反射特性来预报隧道掘开面前方及周围一定区域内的地质状况，。可方便快捷的预报开挖面前方200范围内地质情况，从而为施工方法和支护手段的选择提供依据。利用信息技术指导设计施工（1）地质雷达作为TSP202系统的补充，利用电磁波的反射原理，探测开挖面前方30范围内的地质状况。红外线探水红外线探测仪通过接收岩体的红外线辐射强度，根据围岩红外辐射强弱来推断掌子面前方30范围内或周围区域是否存在含水体。利用信息技术指导设计施

23、工（1）水平钻孔探测在开挖面打水平钻孔，根据岩芯和钻进情况，预报前方地质状况，调整修正仪器探测预报中的不足。地质素描地质素描是传统地质预报手段，通过开挖后的围岩节理发育情况，经过分析整理，预报前方地质的变化趋势。目前，可通过数码技术对围岩节理进行拍照，输入电脑，由专门软件进行分析处理，从而提高了工作效率。利用信息技术指导设计施工（1）导洞超前探测利用平行于主洞的附洞超前探测，提前探明地质情况。综合地质预报技术根据各种仪器和手段获得的信息，进行室内分析整理，最后做出较为准确的地质预报成果，及时有效地指导隧道施工。利用信息技术指导设计施工（1）（2）监控量测技术围岩变位量测在开挖支护后的围岩表面设

24、置固定量测点，定期量测围岩变位情况，以便及时采取补强措施，阻止围岩变位过大，防止坍方。支护结构受力量测在支护结构中埋设量测元件，通过仪器对支护结构的受力情况进行监控，为调整支护参数提供依据。在多数隧道施工中，一般不进行支护结构受力监测。利用信息技术指导设计施工（2）六、几个需要说明问题（1）超前地质预报超前开挖面提前探明开挖面前方地质情况，作为变更设计、制定施工方案、方法的依据，地质复杂隧道必须进行超前地质预报。超前地质预报以地质分析法为基础，可运用地质调查与物探相结合、长距离与短距离相结合、洞内与洞外相结合、物探与钻探相结合、超前导坑与主洞探测相结合、构造探测与水探测相结合的综合预报方法，相

25、互验证。超前地质预报探察地层岩性、地质构造、不良地质、水文地质等，并作出地质评价。地质评价包括围岩级别评定、围岩稳定性、不良地质与成灾可能性（风险）评估等内容。1、超前地质预报与监控量测的实际意义（2）监控量测适时监测围岩及支护变形情况，分析变形原因及规律，作为调整支护参数、变更设计、采取加强措施的依据，软弱围岩隧道必须进行监控量测。超前地质预报与监控量测的实际意义（1）塌方征兆掌子面不断掉块、有浑水流出，支护表面开裂、掉块，变形加速或突然变形加大，钢支撑扭曲变形，涌水量突然增加（未下雨），清水变浑水等。（2）瓦斯突出瓦斯浓度超过安全值。（3）方法隧道内观察，监控量测2、施工中一些塌方征兆与判识方法（1）变形量测无突变，量测变形曲线呈稳定趋势。（2）隧道内涌水无明显变化（未下雨），下雨时扣除降雨渗漏地层水量。（3）隧道内未衬砌段经常观察，初期支护表面裂纹无明显变化。（4）隧道内观察，二衬裂纹无明显变化。3、初步判断围岩稳定性的简易方法（1）围岩变形量与二次衬砌的时间关系：按新奥法要求，初期支护承受围岩全部荷载，二衬应在围岩基本稳定后再施作（即：围岩变形变化量趋于零再施作二衬）。一般在IIII级