山岭隧道施工技术总结

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山

岭

隧

道

施

工

技

术二○○八年十月.洛阳

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隧道工程是与人类生活息息相关的古老工程，古人类为穴居而开挖的洞穴，应是最原始的隧道工程。由于人类社会的发展进步，各种用途的隧道不断修建，隧道工程技术水平也不断提高与发展。从科技进步角度看，隧道工程技术发展是与社会进步和相关学科领域的技术进步密切相关的，特别是与隧道机械设备的更新密不可分。由于施工机械的不断革新，促进了隧道工程技术的不断发展，许多现代化应用技术注入隧道工程技术后，使隧道工程技术发生了质的飞跃。21世纪，是人类向地下空间发展的世纪，世界地下工程必将有大的发展，隧道施工技术也将有大的提高，不断发展更新，以服务于人类的需要。前言3介绍以下六个方面的内容：一、当前隧道技术发展概况二、山岭隧道的施工方法三、辅助工法的应用四、殊地质条件下的隧道施工要点五、生产组织和技术管理应注意事项六、山岭隧道安全、质量控制要求4一、当前隧道技术发展概况

隧道建筑在上世纪以前，大都是交通道路隧道和水工隧道，而道路隧道又占大多数。上世纪初以后，很多国家相继发展地下铁道，现在有的大城市，已拥有数百公里地下铁道。以后，发展了军事用途的地下工程，同时也出现了大型民用地下仓库建筑。随后服务于不同科学实验的地下建筑相继修建，特别是核物理的实验隧道。上世纪五十年代以来，随着市政建设需要，不少城市开始发展地下大型停车场及商业街，还发展和修建了不少海底储气库。1、隧道技术发展的综合趋势5

我国开始主要修建道路，特别是铁路隧道。我国铁路隧道到上世纪末为止已投入运营的6877座总延3667km，已列世界前茅。我国公路隧道的修建起步较晚，但二十年来得到很大发展，许多高速公路上相继修建长度超过5km的特长隧道，最长的终南山隧道达19km多。我国地铁也处于发展阶段，北京、天津、上海、广州、南京、深圳等10座城市已有六百三十多公里地铁投入运营，新的线路正在修建。其他城市进行规划的地铁多达30多条，长650公里。我国大型水电站的建设，使许多大型输水隧洞不断进行修建，如引大入秦工程，修建了上百公里的隧洞，其中盘道岭隧洞长15.7km；万家寨引黄入晋工程，有200多公里隧道，南水北调工程引水隧洞就更多了。我国正在修建不少地下停车场。总之，随着人们生活、生产需要，今后多用途、多功能的隧道与地下工程，将会越来越多地修建。

6由于修建技术的不断提高，过去认为无法修建的隧道，已经变成事实。隧道越来越长，通车距离却大为缩短，技术条件却越来越好，从而改善了运输条件，已成为当前发展的趁势。国际隧协把大于10Km的隧道划为特长隧道，目前世界各国铁路上已建成的特长隧道50多座，我国占六座即大瑶山双隧道（14.295km）、长梁山双线隧道（12.782km）,秦岭两座单线隧道（18.46km）、兰武铁路乌鞘岭单线铁路隧道（左右线隧道各长20.05km），渝怀铁路圆梁山单线隧道（全长11.07km）。

世界上最长的为日本青函海底隧道（53.85km）,和第二长的英、法海底隧道（50.5km）。2、隧道的单座长度，向长隧道发展7

近几年，由于客运专线开始建设，超过10Km的单双线铁路隧道就更多了，如石太客运专线太行山隧道（左右线隧道各长27.84km）、武广客运专线大瑶山隧道群（大瑶山1号隧道10.08km,大瑶山2号隧道6.03km,大瑶山3号隧道8.39km），同时我国还在“世界屋脊”上建成了青藏铁路，并建成了世界海拔最高的铁路隧道-风火山隧道（全长1338m，海拔4905m）。。

隧道单座长度不断向长隧道发展，首先在技术上要解决一系列重大问题。因此，单座隧道长度的增加，是衡量隧道工程技术发展水平的重要标志之一。83、勘察设计向综合化、现代化发展

隧道工程建设，与地质条件紧密相关。从隧道工程技术发展伊始，就与地质勘察技术不可分离。地质学的科学技术进步，为隧道工程技术发展起到了重要作用。当前地质勘察综合化，隧道设计现代化，野外测量数据处理自动化，勘察设计一体化、智能化，已经成为隧道工程技术发展的趋势。表现在以下几个方面：9

⑴对长大隧道，越来越注意进行大面积地质调查和测绘，进行大面积地质选线；由于陆地卫星照片分辨率的不断提高和普及使用，已能够在室内对隧道所在位置的区域进行大面积选线并做到充分优化比选；遥感地质的发展已能在遥感图片上对诸多工程地质因素加以正确判释，从而使隧道选在地质条件较好的位置。GPS全球定位系统在隧道工程中的应用，确保了测量工作在极端困难条件下定位的准确和正确性。10

⑵地质勘察多手段、综合化。除了传统的、必要的地质现场测绘及钻探外，物理勘探发展迅速，多种物探方法相互补充印证，再有针对性地用钻探验证，大大提高了地质勘察资料的准确性。地质资料数据处理技术广泛采用了计算机，大大加速了对地质数据的分析、判别、处理速度，为隧道设计提供了可靠条件。野外测量数据采集、处理、成图用计算机完成，加快了设计进程。11⑶隧道设计广泛采采用CAD技术，可以迅速速进行多方案比比选，专家系统统的建立和使用用，使设计更加加完善准确，特特殊情况下的理理论分析，用大大型软件在计算算机上进行，很很快就能完成分分析，提出成果果，使过去用人人工计算无法办办到的事变为事事实。⑷岩石力学的的发展，逐步使使理论和工程有有机结合，形成成岩土工程科学学，由于岩石力力学理论上的成成就，近代对隧隧道及地下建筑筑物的围岩变形形、结构受力状状态、围岩内部部应力分布等有有了区别于普氏氏理论的全新概概念，从而使设设计出现了新的的突破，新奥法法原理应用于设设计，使设计更更加科学合理。。12⑸对隧道设计，逐逐步注重了功能能要求。铁路长长隧道的安全防防灾设计、铁路路长隧道的环保保和维修作业特特殊要求设计，，公路隧道的通通风自动控制、、防灾报警抢险险及监视系统设设计，地铁及地地下停车场的通通风、照明、安安全设计，已普普遍进行详尽的的施工图设计，，在主体建筑设设计中一次考虑虑，提出完善配配套的设计。⑹在一些地地质复杂的长长大隧道中，，推行掌子面面地质超前预预报技术，采采用地震波法法、声波法等等预报掌子面面前方50~150m范围内的地质质条件，一方方面使施工有有所准备，另另一方面可以以据以提前考考虑做出修正正设计，实现现设计→施工工→修正设计计→修正施工工的轨道。134、钻爆施工开开挖不断向大大断面分部开开挖转变，与与之相适应的的支护技术整整飞速发展上世纪初，隧隧道钻爆法开开挖绝大多数数采用小断面面多分部的矿矿山法施工。。由于分部多多，断面小，，对围岩多次次扰动，支护护工程量巨大大，安全无保保障，施工工工序干扰很大大。上世纪中中叶开始，由由于岩石力学学在理论上的的成果，由于于施工机械的的不断现代化化，由于支护护技术的巨大大进步，在钻钻爆法施工的的开挖方法上上有了根本性性的变化。14其总的趋势是是趋向大断面面少分部开挖挖，辅以简单单易行且安全全可靠的强有有力的支护结结构。诸如全全断面开挖，，台阶法开挖挖，中隔墙法法（CD、CRD法）开挖，都都是当前的主主要开挖方法法。矿山法导导坑、扩大、、拉槽、落底底等传统旧方方法，已经较较少使用了。。开挖方法的的转变，关键键因素是要解解决大能力施施工机械和高高效易行的支支护技术。我我国隧道工程程在上世纪八八十年代前，，几乎全部多多用分部的矿矿山法施工，，原因是受上上述关键因素素未能解决所所致。八十年年代，随着大大瑶山双线铁铁路隧道的修修建和发展，，在交通道路路隧道中实现现了开挖方法法的转变。155、隧道施工设设备向大型机机械化发展其总趋势,一是能力越来来越大，效率率越来越高，，无论钻爆法法的钻孔机械械、装碴机械械、运输机械械，都朝向大大能力、高效效率、用现代代技术注入工工程机械方向向发展。二是上世纪从从三、四十年年代起，出现现了隧道掘进进机，改变了了利用化学、、物理能破碎碎岩石的传统统方法，利用用机械能挤压压破碎岩石完完成开挖。三是隧道施工工的辅助作业业机械，特别别是通风机械械，朝着大容容量、高效率率、节能、自自动调速、可可逆运转等方方向发展，大大大改善了施施工作业环境境。166、施工方法的的多样化、也也是当前发展展的趋势铁路、公路隧隧道，遇山开开洞时，目前前除钻爆法施施工外，掘进进机法正在蓬蓬勃发展。欧欧美国家用掘掘进机施工的的隧道，已占占总数的三分分之一以上。。瑞士圣哥达达铁路隧道（（57km）使用8台掘进机。当当遇到江河海海峡需要穿越越时，除钻爆爆法、掘进机机法外，如地地质条件许可可，沉埋管段段施工技术正正在兴起。我我国也已在甬甬江、黄浦江江、珠江修建建了三座沉埋埋管段公路隧隧道。17在地铁施工方方面，除传统统的明挖及暗暗挖外，已出出现了盖挖法法、辅以强有有力的边坡加加固结构（如如连续墙结构构，悬喷桩、、搅拌桩、SMW桩、钻孔咬合合桩等）。北北京地铁天安安门东、西站站采用梁、板板、柱法施工工，形成了一一种新的工法法。我国海底隧道道采用钻爆法法施工的也正正在进行，厦厦门东通道翔翔安海底隧道道正在施工，，还有青岛至至黄岛的海底底隧道也已经经开始施工。。187、建立风险评评估机制，加加强风险管理理，有效对风风险进行控制制、规避，保保证施工安全全是当前隧道道工程的发展展方向由于地下工程程周边环境的的复杂性和不不确定因素太太多，使地下下工程建设成成为高风险的的行业，使大大家普遍认识识到实行风险险管理的必要要性和紧迫性性，于是开展展了在隧道工工程中进行了了风险管理的的探索，目前前建设部、铁铁道部已组织织有关单位编编制了风险评评估的规范与与指南，用以以指导和规范范隧道施工，，提高隧道和和地下工程的的安全管理水水平。198、以人为本，，创造和谐社社会，已成为为我国的基本本国策，在山山岭隧道施工工中，注重环环境保护、水水土保持，尽尽量减少对环环境的污染也也已成为必然然选择和发展展趋势。20二、山岭隧道道的施工方法法施工方法的选选择，主要是是开挖与运输输方法的选择择，从大的方方面分类可分分为钻爆法（（旧矿山法、、新奥法）、、掘进机（TBM）、掘进机辅辅以钻爆法、、沉埋管段（（水底隧道））。今天主要讲钻钻爆法施工。。211、选择隧道施施工方法的指指导思想与应应遵循的原则则隧道施工符合合安全环保、、工艺先进、、质量优良、、进度均衡、、节能降耗的的要求，隧道道施工应本着着“安全、有序、、优质、高效效”的指导思想，，按照“保护围岩、内内实外美、重重视环境、动动态施工”的原则组织施施工。其施工工方法的选择择应遵循以下下原则：（1）、确保施工工安全，改善善施工环境。。（2）、应根据设设计文件、施施工调研情况况、地质围岩岩级别、22结合隧道长度度、断面大小小、纵坡情况况、衬砌方法法、工期要求求、装备水平平、队伍素质质等综合因素素决定。（3）、地质变换换频繁隧道应应考虑其适应应性，便于工工序调整转换换。（4）、应尽量采用新新技术、新工艺、、新设备、新材料料。（5）、认真按照新奥奥法原理、掌握应应用好光爆、喷锚锚、量测施工三要要素。232、选择隧道施工方方法的基本要素（1）、施工条件它包括一个施工队队伍所具备的施工工能力、素质以及及管理水平。目前前我集团隧道施工工队伍的素质和施施工装备水平，有有高有低，参差不不齐，因此，在选选择施工方法时，，不能不考虑这个个因素的影响。（2）、围岩条件围岩条件也就是地地质条件，其中包包括围岩级别、地地下水及不良地质质现象等。围岩级级别是对围岩工程程性质的综合判定定，对施工方法的的选择起着重要的的甚至决定性的作作用。。24（3）、隧道断面积隧道尺寸和形状，，对施工方法选择择也有一定的影响响。目前隧道断面面有向大断面方向向发展的趋势，如如公路隧道已开始始修建3车道甚至4车道的大断面，水水电工程中的大断断面洞室，更是屡屡见不鲜。在这种种情况下，施工方方法必须适应其发发展。在单线和双双线的铁路隧道中中，越来越多地采采用了全断面法及及台阶法；而在更更大断面的隧道工工程中，先采用各各种方法修小断面面的导坑，再扩大大形成全断面的施施工方法极为盛行行。（4）、埋深隧道埋深与围岩的的初始应力场及多多种因素有关，通通常将埋深分为浅浅埋和深埋两类，，有时将浅埋又分分为超浅埋和浅埋埋两类。在同样地地质条件下，埋深深的不同，施工方方法也将有很大差差异。25（5）、工期作为设计条件之一一的施工工期，在在一定程度上会影影响基本施工方法法的选择。因为工工期决定了在均衡衡生产的条件下，，对开挖、运输等等综合生产能力的的基本要求，即对对施工均衡速度、、机械化水平和管管理模式的要求。。（6）、环境条件当隧道施工对周围围环境产生如爆破破振动、地表下沉沉、噪声、地下水水条件的变化等不不良影响时，环境境条件也应成为选选择隧道施工方法法的重要因素之一一，在城市市区条条件下，甚至会成成为选择施工方法法的决定性因素。。完善施工方法标准准化、模式化的重重要条件是建立适适应各种条件下的的隧道施工机械化化配套技术的标准准模式。。263、山岭隧道开挖方方法的选择山岭隧道施工的过过程和方法是多种种多样的，但钻爆爆法仍然是我国目目前应用最广、最最成熟的隧道修建建方法，山岭隧道道开挖常用的方法法为全断面法、台台阶法、中隔壁法法（CD法），交叉中隔壁壁法（CRD法）、单侧壁导坑坑法、双侧壁导坑坑法等。27284、各种施工方法在在不同围岩和隧道道中适用情况（1）、全断面法全断面开挖法是按按设计断面将整个个隧道开挖断面一一次钻孔，一次爆爆破成型、一次初初期支护到位的隧隧道开挖方法。主主要适用于非浅埋埋Ⅰ～Ⅲ级硬岩地层。浅埋埋段、偏压段和洞洞口段不宜采用。。如确实地质条件件较好，也可采取取先开挖小导坑，，然后再扩大的施施工方法，这对保保持围岩稳定是有有利的。该法有较大的作业业空间，有利于采采用大型配套机械械化作业，钻爆施施工效率较高，可可采用深眼爆破，，提高施工速度，，且工序少、便于于施工组织和管理理，较分部开挖法法减少了对围岩的的振动次数。29但由于开挖面积较较大，围岩相对稳稳定性降低，且每每循环工作量相对对较大，深孔爆破破用药量大，引起起震动大，因此要要求进行精心的钻钻爆设计和严格控控制爆破作业。（2）、台阶法台阶法施工是将隧隧道结构断面分成成两个或几个部分分，即分成上下两两个断面或几个断断面分部进行开挖挖的隧道开挖方法法。该法适用于铁铁路双线隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩，单线隧道道Ⅴ级围岩亦可采用，，但支护条件应予予以加强。该法具具体可分为正台阶阶法、三台阶临时时仰拱法、环形开开挖预留核心土开开挖法等。30该施工方法的优点点是对地质变化的的适应性较强，工工序转换较容易，，并能较早地使初初期支护闭合，有有利于控制沉降。。台阶长度一般应应控制在1~1.5倍洞径，为及早使使初期支护封闭成成环，也可适当缩缩短台阶长度，当当围岩较稳定，短短台阶能保持时，，台阶长度亦可适适当缩短至3~5m，上下台阶同时钻钻眼爆破，以起到到加快施工进度，，减少设备配置的的目的。31下部断面(中、下层台阶)是开挖作业的重要要环节。近年来，，在下部开挖中，，因方法欠妥，作作业不慎引起初期期支护失稳造成的的重大坍方事故已已有多起，必须引引起高度重视。在在开挖顺序上，宜宜采用先挖侧槽、、左右错开向前推推进的做法，不宜宜采用拉中槽挖马马口的方法。侧槽槽一次开挖长度不不宜太长，靠近边边墙范围应采用风风钻、风镐手工开开挖，人工清壁扒扒碴，严禁使用重重型机械开挖和装装碴，以免对围岩岩过大扰动、破坏坏围岩和初期支护护系统的整体稳定定性。32（3）、中隔壁法（CD法）中隔壁法（CD法）是将隧道断面面左右一分为二，，先挖一侧，并在在隧道中部设立利利用钢支撑及喷混混凝土的临时支撑撑隔墙，当先开挖挖一侧超前一定距距离后，再开挖另另一侧的隧道开挖挖方法。。33该法变大跨为小跨跨，使断面受力更更合理，对减少少沉降，保证隧道道开挖安全、可靠靠具有良好效果。。该法适用于较差差地层，如采用人人工或人工配合机机械开挖的Ⅳ~Ⅴ级围岩和浅埋、偏偏压及洞口段。施施工过程中，为保保证初支稳定，除除喷锚支护外，须须增加型钢或钢格格栅支撑，并采用用超前大管棚、超超前锚杆、超前注注浆小导管、超前前预注浆等一种或或多种辅助措施进进行超前加固。由于地层软弱，断断面较小，只能采采用小型机械或人人工开挖及运输作作业，工序多，施施工进度较慢。必必要爆破时，应控控制药量，避免损损坏中隔墙。临时时中隔墙型钢支撑撑规格应与初期支支护所采用的一致致。每步台阶长度度可控制在3~5m。。34（4）、交叉中隔壁法（CRD法）当采用中隔壁法（（CD法）仍然无法保持持围岩稳定和隧道道施工安全时，可可采用交叉中隔壁壁法（CRD法）开挖。该法的的特点是各分部增增设临时仰拱和两两侧交叉开挖，每每步封闭成环，且且封闭时间短，以以抑制围岩变形，，达到围岩沉降可可控，初期支护安安全稳定的目的。。35该法除喷锚支护及及增设足够强度和和刚度的型钢或钢钢格栅支撑外，还还应采用多种辅助助措施进行超前加加固。交叉中隔壁法（CRD法）适用于断层破破碎带、碎石土、、卵石土、圆砾土土、湿陷性黄土、、全风化的花岗岩岩地层的Ⅴ~Ⅵ级围岩及较差围岩岩中的浅埋、偏压压及洞口段等。（5）、单侧壁导坑法法单侧壁导坑法施工工与中隔壁法（CD法）类似，但其导导坑开挖断面相对对较小。。36（5）、单侧壁导坑法法单侧壁导坑法施工工与中隔壁法（CD法）类似，但其导导坑开挖断面相对对较小。（6）、双侧壁导坑法法双侧壁导坑法是采采用先开挖隧道两两侧导坑，及时施施作导坑四周初期期支护及临时支护护，必要时施做边边墙衬砌，然后再再根据地质条件、、断面大小，对剩剩余部分采用二台台阶或三台阶开挖挖的方法，其实质质是将大跨度的隧隧道变为三个小跨跨度的隧道进行开开挖。37该法施工进度较慢慢，成本较高，但但其在施工安全尤尤其在控制地表下下沉方面，优于其其它施工方法。此此外，由于两侧导导坑先行，能提前前排放隧道拱部和和中部土体中的部部分地下水，为后后续施工创造条件件。因此城市浅埋埋、软弱、大跨隧隧道和山岭软弱破破碎、地下水发育育的大跨隧道可优优先选用双侧壁导导坑法。在Ⅴ~Ⅵ级围岩的的浅埋、、偏压及及洞口段段，也可可采用此此法施工工。总之，对对于硬岩岩隧道宜宜采用全全断面法法与台阶阶法，分分部开挖挖法适用用于软岩岩隧道。。采用台台阶法施施工时，，不宜采采用长台台阶，因因其不利利于初期期支护及及早封闭闭成环。。在采用用分部开开挖法的的硬岩隧隧道中爆爆破作业业将会严严重破坏坏已成形形的中隔隔壁，应应采取一一定的保保护措施施。。38三、辅助助工法的的应用考虑到山山岭隧道道工程地地质、水水文地质质、和环环境条件件的复杂杂性，要要保证隧隧道安全全顺利的的实施，，除认真真做好初初期支护护结构外外，还应应根据隧隧道围岩岩特性，，采取适适当的辅辅助工法法，以达达到围岩岩迅速稳稳定的目目的。常常用辅助助工法见见下表所所示。39401、对浅埋埋、偏压压地形、、地质条条件较差差的隧道道洞口，，洞身段段应先预预加固后后再开挖挖，视地地质条件件可采用用地表砂砂浆锚杆杆、地面面预注浆浆、地表表旋喷桩桩等加固固围岩方方法，网网喷混凝凝土或砂砂浆锚杆杆等加固固边仰坡坡，如为为滑坡体体，则应应设置抗抗滑桩。。并根据据围岩情情况设置置长管棚棚（10～40m），超前前注浆小小导管等等超前支支护措施施。2、软岩段段隧道的的基底应应予以加加强，可可采用基基底注浆浆、钢管管桩、旋旋喷桩或或其他加加固措施施，确保保衬砌有有足够的的强度、、刚度和和抗裂性性。3、岩溶发发育的长长大隧道道，根据据隧道环环境要求求、具体体围岩状状况、水水压、水水量等采采用恰当当的注浆浆堵水措措施。41四、殊地地质条件件下的隧隧道施工工要点（一）、、自稳能能力差的的岩体对于自稳稳时间短短，喷锚锚初期支支护强度度不足以以稳定洞洞体的软软弱破碎碎、浅埋埋软岩、、严重偏偏压、岩岩溶、流流泥、砂砂层、砂砂卵、砾砾层、破破碎以及及大面积积淋水或或涌水地地层隧道道施工，，可采用用辅助措措施和锚锚喷支护护相结合合的加固固办法进进行施工工。辅助措施施一般可可采用以以下几种种：超前前锚杆、、超前小小导管、、大管棚棚、格栅栅钢架、、型钢支支撑、钢钢钎维砼砼、迈式式锚杆、、超前小小导管周周边予注注浆、旋旋喷桩、、冻结法法等加固固措施。。对涌水水量大的的隧道，，可开挖挖超前平平导以排排水降压压并能起起到地质质超前预预报作用用。也可可采取帷帷幕注浆浆堵死涌涌水。42施工中为为确保开开挖面的的稳定，，可采用用环形开开挖留核核心土，，或单、、双侧壁壁蛋形导导坑法、、中隔墙墙法、交交叉中隔隔墙法等等；喷射射砼封闭闭掌子面面；设临临时仰拱拱使及时时封闭成成环；辅辅以其他他加固措措施。运用新奥奥法原理理，从认认识围岩岩、保护护围岩、、支护围围岩、监监测围岩岩出发，，通过多多年实践践总结出出了三十十字施工工方法，，即“先先深探、、管超前前、预注注浆、小小断面、、留核心心、短进进尺、弱弱爆破、、强支护护、紧封封闭、常常量测””。43施工中中为确确保开开挖面面的稳稳定，，可采采用环环形开开挖留留核心心土，，或单单、双双侧壁壁蛋形形导坑坑法、、中隔隔墙法法、交交叉中中隔墙墙法等等；喷喷射砼砼封闭闭掌子子面；；设临临时仰仰拱使使及时时封闭闭成环环；辅辅以其其他加加固措措施。。运用新新奥法法原理理，从从认识识围岩岩、保保护围围岩、、支护护围岩岩、监监测围围岩出出发，，通过过多年年实践践总结结出了了三十十字施施工方方法，，即““先深深探、、管超超前、、预注注浆、、小断断面、、留核核心、、短进进尺、、弱爆爆破、、强支支护、、紧封封闭、、常量量测””。44（二））、膨膨胀岩岩隧道道施工工膨胀岩岩指那那些与与水有有关的的随时时间而而发生生体积积增大大的围围岩。。它对对环境境温度度、湿湿度、、压力力、地地下水水等因因素变变化极极为敏敏感。。软弱围围岩是是指单单轴抗抗压强强度在在30MPa以下的的围岩岩，而而膨胀胀岩则则是一一种吸吸水膨膨胀失失水收收缩和和往复复膨胀胀变形形的围围岩，，其力力学性性能除除一般般围岩岩所具具有的的物理理、化化学性性质外外，最最重要要的是是具有有兼水水性、、多裂裂隙性性、强强膨胀胀性与与收缩缩性，，强度度衰减减性、、以及及快速速崩解解性和和抗风风化弱弱的性性质等等。膨膨胀岩岩若其其含水水量〈15%，视为为有危危险性性的膨膨胀岩岩，高高于30%则视为为膨胀胀已完完成进进一步步膨胀胀不可可能。。45膨胀岩岩之矿矿物成成分几几乎都都含有有蒙脱脱石，，其蒙蒙脱石石含量量在12%以上的的围岩岩就具具有强强膨胀胀性。。沉积积岩中中居多多，这这些岩岩层中中含有有蒙脱脱石（（含有有Mgo、Cao）、伊伊利石石如板板岩、、页岩岩、砂砂页岩岩、石石膏、、炭质质页岩岩、泥泥岩等等。偶偶而也也是遇遇到变变质岩岩如千千枚岩岩、凝凝灰岩岩、片片岩等等。当当自由由膨胀胀率≥≥30%，缩性性指数数Ⅰs＞20%、干饱饱和吸吸水率率＞25%，体积积膨胀胀性＞＞2%，就视视为膨膨胀岩岩。在此类类围岩岩中修修建隧隧道，，引起起坍塌塌、坑坑道挤挤压、、支撑撑与衬衬砌开开裂、、变形形、整整体道道床开开裂与与破坏坏的事事例不不少，，因此此必须须认真真对待待。其其主要要措施施为：：。463、开挖挖尽量量采取取措施施，使使其一一次成成型，，以便便初期期支护护及早早封闭闭成环环，可可采用用全断断面或或台阶阶法施施工，，以免免分部部过多多，由由于爆爆破造造成对对围岩岩多次次扰动动。爆爆破中中要多多打眼眼、少少装药药、强强支护护、速速封闭闭、紧紧衬砌砌,合理控控制膨膨胀岩岩流、、塑变变形。。4、施工工支护护宜用用锚喷喷支护护，并并紧跟跟开挖挖面进进行，，当压压力很很大时时，可可用喷喷锚及及钢架架联合合支护护。并并须加加强施施工量量测，，以便便及时时改变变施工工顺序序、钻钻爆参参数和和支护护衬砌砌刚度度，控控制围围岩变变形。。大变变形地地段可可采取取长锚锚杆、、预应应力锚锚索等等支护护措施施，并并与型型钢支支撑结结合，，形成成联合合支护护体系系，预预留变变形量量应适适当加加大。。471、隧道道通过过膨胀胀性岩岩层时时，应应对照照设计计文件件和流流变情情况进进行调调查和和量测测，据据以确确定施施工对对策。。对工工程地地质和和水文文地质质应心心中有有数，，并作作好人人、机机、物物、财财计划划、科科技手手段与与工程程措施施准备备。2、认真做好好防排水工工作，首先先要防止出出现因工程程用水漏水水与排放污污水不畅，，及时进行行仰拱及基基底封闭，，防止泥水水及满洞泥泥泞，墙脚脚浸泡造成成滑坍。认认真做好隧隧道及地表表范围内积积水引排。。严禁施工工高压水池池设在洞顶顶上方，防防止漏水渗渗入洞内。。485、仰拱超前前，拱墙同同时施工，，使形成封封闭环。衬衬砌断面宜宜采用曲墙墙式，应使使用钢模板板台车整体体衬砌，先先墙后拱一一次成型，，并保证施施工质量。。漏水地段段应在衬砌砌前作止漏漏处理。不宜采用传传统分部开开挖法及木木支撑支护护，以免多多次扰动围围岩及暴露露时间长，，变形过大大，造成松松动掉块和和坍方。（三）、岩岩爆的产生生及防治措措施1、概述随着铁路、、公路建设设事业的不不断发展，，长隧道、、深埋隧道道逐渐增多多，伴随而而来的在强强烈的构造造高应力地地区修建隧隧道中遇到到岩爆问题题亦相应增增多，因此此，对岩爆爆问题必须须引起施工工人员的充充分注意并并妥善加以以解决。49岩爆是隧道道开挖中，，由于围岩岩应力超过过围岩强度度而使围岩岩发生突然然破坏，并并把破坏的的岩块（片片）弹射出出来。岩爆爆发生三要要素：地层层岩性条件件（坚硬、、完整、脆脆性）；地地应力条件件；施工触触发因素；；三者缺一一不可。岩爆与埋深深有密切关关系，埋藏藏越深岩爆爆越烈，实实践中也有有例外，有有时隧道埋埋深仅110M左右，也有有发生，说说明岩爆与与构造应力力有很大关关系，特别别是水平应应力与垂直直应力比值值与差值愈愈大，岩爆爆即可能在在浅埋洞室室中发生。。从工程实践践中发现：：岩爆一般般发生在岩岩体干燥、、坚硬、50完整无裂隙隙部位。岩岩爆在开挖挖后两个月月内均可发发生，两个个月后基本本稳定，但但再次开挖挖，仍会发发生。岩爆爆有时声音音巨响，有有时声音微微弱，有时时有“闷雷雷”声。岩岩爆部位大大多数产生生在靠山一一侧拱部。。岩爆的本质质是弹性变变形能的大大量释放，，它威胁施施工人员的的生命安全全、损坏机机具设备、、破坏地下下建筑物，，最严重时时可以毁坏坏整个地下下工程。世世界上从1738年英国锡矿矿发生岩爆爆以来，共共有23个国家和地地区记录有有岩爆。我我国1933年发生抚顺顺胜利矿（（深200M）发生岩爆爆，铁路成成昆线关村村坝隧道，，贵昆线梅梅花山隧道道，西康线线秦岭隧道道进、出口口均有岩爆爆发生。四四川太平驿驿引水隧洞洞岩爆较为为强烈。512、岩爆类型型（1）破裂松弛弛型，围岩岩成块、板板、鳞片状状爆裂，爆爆裂声微弱弱，偶而可可以听到劈劈劈啪啪的的响声，弹弹射距离小小，主要是是坠落。（2）爆裂弹射射型：岩爆爆特征是岩岩片弹射及及岩粉弹射射，爆裂响响声如枪声声，弹落岩岩片最大不不超过0.3m3，直径一般般为5-10cm，有拳头大大小者，也也有粉末烟烟雾者，铁铁路隧道关关村坝、莲莲地、沙木木拉打、百百家岭等，，时间多在在1小时内发生生，部位在在工作面及及附近拱部部牛角湾处处，发生前前发生劈啪啪响声，岩岩块成片状状弹射或剥剥落，弹射射距离一般般2—3m，岩块呈中中间厚周边边薄的菱片片，开始拳拳头大小，，速度很快快，后渐为为蚕豆般碎碎石522、岩爆类型型（1）破裂松弛弛型，围岩岩成块、板板、鳞片状状爆裂，爆爆裂声微弱弱，偶而可可以听到劈劈劈啪啪的的响声，弹弹射距离小小，主要是是坠落。（2）爆裂弹射射型：岩爆爆特征是岩岩片弹射及及岩粉弹射射，爆裂响响声如枪声声，弹落岩岩片最大不不超过0.3m3，直径一般般为5-10cm，有拳头大大小者，也也有粉末烟烟雾者，铁铁路隧道关关村坝、莲莲地、沙木木拉打、百百家岭等，，时间多在在1小时内发生生，部位在在工作面及及附近拱部部牛角湾处处，发生前前发生劈啪啪响声，岩岩块成片状状弹射或剥剥落，弹射射距离一般般2—3m，岩块呈中中间厚周边边薄的菱片片，开始拳拳头大小，，速度很快快，后渐为为蚕豆般碎碎石53四散弹射，，最大体积积0.5×0.4×0.07m,剥离岩块体体积可达2×1.3×0.2m，岩爆发生生后，有岩岩粉尾随出出现如烟雾雾状，发生生岩爆后的的洞壁表面面一般光滑滑平整。（3）爆炸抛射射型：巨石石抛射，声声响如炮弹弹，抛石体体积有数方方到几十方方，抛射距距离数米至至20米。3、产生岩岩爆的条条件及影影响因素素（1）产生岩岩爆需要要一定的的应力条条件及岩岩体结构构和性质质条件，，通常多多为完事事的整体体岩块结结构及厚厚状结构构，岩石石硬脆，，单轴抗抗压强度度在150MPa以上，声声波速度度大于6000m/S，且只有有岩体及及初始应应力场的的最大主主应力与与岩块单单轴抗压压强度之之比值大大于0.15～0.2的高应力力条件下下才可能能产生。。54（2）用钻爆爆法施工工，洞壁壁凹凸不不平，超超欠挖比比较普遍遍，增加加了应力力集中，，超欠挖挖处根据据经验，，壁面的的应力集集中系数数要增加加80%。4、产生岩岩爆的经经验判据据上世纪50年代至今今逐步形形成的近近代强度度理论认认为岩爆爆是围岩岩应力达达到或超超过围岩岩强度而而产生的的围岩破破坏现象象，从围围岩的静静力极限限平衡条条件出发发，将各各种强度度准则作作为岩爆爆的判据据，其中中有拉伸伸机理、、剪切机机理和经经验判据据。现只只介绍二二种经验验判据：：（1）我国工工程实践践提出的的判据σ1＞(0.15～0.2)Rc发生岩爆爆式中σ1：岩体初初始应力力;Rc：岩块单单轴抗压压强度。。55（2）伊、阿阿：多尔尔恰尼诺诺夫判据据：σg≤0.3σσc，无岩射射、剥落落；σg=（0.5～0.8）σc岩射，剥剥落；σg＞0.8σσc岩爆。强强烈，岩岩射。式中：σg—围岩表面面最大压压应力；；σc—岩体单轴轴抗压强强度。5、岩爆的的防治措措施（1）工程设设计方面面（一）在在布置置地下工工程时，，应尽量量使长轴轴方向与与最大主主应力方方向平行行（或夹夹角＜30°＝这样可可以减少少洞壁围围岩的切切向应力力，减少少岩爆的的发生。。（二）选选择合理理的洞形形，以改改善围岩岩应力状状态；如如主应力力垂直于于洞室断断面，应应避免高高边墙，，最大主主应力方方向斜交交洞室断断面，可可采用曲曲边墙。。56（2）施工措措施方面面：（一）步步步为营营：稳扎扎稳打，，全面设设防；（二）超超前释放放应力：：可深打打周边眼眼4—5米，爆2米，再打打几个中中孔，浅浅眼爆破破。（三）勤勤检查、、找顶、、洒水，，孔中灌灌水；（四）加加强监测测：一是是监测围围岩应力力状态，，预测岩岩爆发生生的可能能性；二二是找出出合理的的开挖方方法、支支护形式式和支护护参数，，测定支支护效果果。（五）掌掌握岩爆爆规律，，施工作作业避开开集中岩岩爆时间间（一般般开挖后后2—3小时），，两头交交替工作作。57（六）喷喷锚支护护应作为为防治岩岩爆的主主要手段段。a：超前锚锚杆、径径向锚杆杆，以防防岩爆发发生，减减轻岩爆爆规模；；b:径向锚杆+喷砼支护，防止止岩爆滞后重复复性；c:b+挂网，用于较大大规模滞后型岩岩爆区段。喷锚锚网喷时，一要要及时，喷足厚厚度，网要封口口，宜用φ6-8mm盘条作方格网，，锚杆要加垫钣钣。（七）综合防治治特别重要。目前对岩爆尚无无特效防治办法法，因此须采取取综合防治措施施，如对设备加加设防护，加强强岩爆观察，发发现异常及时躲躲避等。（四）、瓦斯隧隧道施工1、概述瓦斯是从煤、岩岩体内涌出有害害气体的总称。。其中有俗称沼沼气的甲烷（CH4）、二氧化碳、、二氧化硫等。。58但当开采到一定定深度后，其主主要成份就剩沼沼气了，因此煤煤矿俗语中瓦斯斯往往是指沼气气。沼气有以下下六个特性：（1）无色、无味、、无臭，比重为为0.544,故易聚集在隧道道洞室顶部及高高处；（2）难溶于水，但但渗透与扩散性性很强，能从邻邻近层渗透到采采空层，能迅速速扩散到全部巷巷道；（3）虽无毒，但当当空气中含量过过多，则能使氧氧气含量下降使使人窒息；当其其浓度达43%时，能使氧气含含量下降到12%，使人开始窒息息，当浓度达到到57%时，氧气含量就就会降到9%，短期内使人窒窒息死亡；（4）有燃烧性，浓浓度小于5%遇火能燃烧，当当浓度大于16%时不能直接燃烧烧，但遇到新鲜鲜空气能缓慢燃燃烧；59（5）有爆炸性，当当浓度在5～16%时遇火便会爆炸炸；（6）高浓度区具有有地层、掘进面面出现瓦斯突出出。2、通过煤系地层层地段的防爆措措施防止瓦斯的危害害主要在于防爆爆，为此应始终终抓住三个环节节：严禁火种、、瓦斯浓度监测测和加强通风。。主要措施是：（1）、为查明煤层层位置及突出性性所采取的技术术措施：利用弹弹性波（物探））判断煤层位置置；利用钻机水水平超前钻孔两两次，一是距煤煤层30—50m远打2—3个孔，决定煤层层位置，并测瓦瓦斯压力及浓度度；二是距煤层层10～15m钻2—3个孔，穿透煤层层测定瓦斯浓度度，瓦斯压力P1，采集钻孔煤样样，测定煤层坚坚固系数f，瓦斯释放初速速度△P，最终判断煤层层突出性。60（2）、进行预防瓦瓦斯的安全教育育，使职工人人人了解预防瓦斯斯的知识与要求求，以利互相监监督。洞口设专专人值班，检查查各项制度是否否执行，特别是是火种严禁携带带入洞。（3）、合理选择通通风方式，加强强通风管理通风方式采用混混合式，主扇可可采用两台（一一台备用）155kw轴流风机3900m3/min设在平导通风洞洞作吸出，局扇扇15～45kw吹入掌子面进行行巷道通风，平平导吸出污浊空空气，正洞进新新鲜空气，风量量要足够。以稀稀释瓦斯含量及及加速排出。组组织通风管理小小组，固定专人人管理通风，保保证通风效果良良好。洞内风机机（局扇）采用用防爆型的。（4）、设备、供电电、照明防爆以以杜绝电火花。。设备选用防爆矿矿用电气设备，，如防爆立爪、、防爆梭矿、61防爆电瓶车、防防爆喷浆机等。。供电防爆，洞洞内采用隔爆型型移动变压器，，矿用橡套软电电缆（防爆电缆缆）、隔爆型自自动馈电开关,隔爆型磁力起动动器,隔爆接线盒等。。照明采用低压压隔爆萤光灯，，防爆探照灯。。通讯采用防爆爆电话。（5）、要有可靠供供电。为了防止施工中中因停电、停风风、造成瓦斯积积聚，导致瓦斯斯燃烧和爆炸。。要有双回路供供电，除使用电电网供电外，要要设立备用电站站。（6）、建立完善的的瓦斯监测制度度，一般对巷道道和掌子面要执执行定时检查制制：高沼隧道每每班至少检查监监测瓦斯三次；；低沼隧道每班班至少两次。每每次检查，均应应在靠近掌子面面20M处的空间断面监监测六个点，并并建立巡回监测测制度；62在掘进工作面附附近安装一台数数字显示的沼气气自动报警仪，，作为环境的沼沼气浓度监测装装置，每洞口均均设瓦斯浓度报报告牌，及时填填写。（7）、爆破作业，，首先作好爆破破设计，只允许许采用电雷管起起爆，毫秒雷管管总延期不得超超过130毫秒，使用煤矿矿安全炸药，电电缆线作导线。。放炮时要三员员到场（领工员员与工班长、瓦瓦检员、放炮员员），并实行““一炮三检制””（装药前、放放炮前、放炮后后）。炮眼堵塞塞用水炮泥，必必须用水风钻钻钻眼，不得打浅浅眼（60CM。）（8）、采用复合式式曲墙仰拱全封封闭结构，初期期支护以喷锚（（局部加网）支支护为主，二次次模注采用P10防水砼，防水板板由1mm改为厚2mm聚乙稀板，以增增加抗瓦斯渗透透性能。63（五）、岩溶地地区隧道施工1、岩溶概述岩溶是可溶性岩岩层（如石灰岩岩、白云岩、白白云质灰岩、石石膏等）受具有有溶解能力（含含CO2）的水长期作用用而产生的。由于溶蚀的形成成、位置、塌陷陷作用等的不同同，岩溶在隧道道施工中常遇见见的有岩溶裂隙隙、溶洞、暗河河。当覆盖较浅浅时，也会遇到到溶沟、溶槽、、落水洞、漏斗斗等。2、岩溶对隧道施施工的影响当隧道穿越可溶溶性岩层时，常常遇到大小不等等，部位不同、、充填物及充填填程度不同和含含水量不等的溶溶洞。它们都给给施工带来一定定困难，有的甚甚至是灾难性的的。如隧道底部部充填深而充填填很松软，隧道道基底难于处理理；有的溶洞岩岩质破碎，易坍坍；64有时遇到大水囊囊或暗河，岩溶溶水或泥沙水大大量涌入隧道，，形成突水突泥泥，造成重大伤伤亡事故；有时时遇到填满饱含含水分的充填物物的溶槽，掘进进至边缘时，含含水充填物不断断涌入隧道，难难以遏止，以至至地表下沉，山山体压力聚增，，如大瑶山隧道道竖井涌水；有有的溶洞、暗河河迂回交错，分分支错综复杂，，范围宽广，处处理十分困难，，甚至被迫改线线等。3、隧道遇到岩溶溶的各种处置措措施（1）、首先应根据据设计文件及施施工情况查明溶溶洞分布情况（（影响建筑物的的各种因素），，类型情况（大大小、有无水、、溶洞是否在发发育中及其充填填）。岩层的稳稳定程度和地下下水流情况（有有无长期补给来来源，雨季有无无增长特点）等等，分别情况采采取引、堵、越越、绕等措施进进行处理和施工工。65a.引排水遇到暗河和溶洞洞有水流时，宜宜排不宜堵，在在查明水源流向向及其与隧道位位置关系后，用用暗管、涵洞、、小桥等设施，，渲泄水流，或或开凿泄水洞将将水排出洞外。。当水流位置在隧隧道上部或高于于隧道时应在适适当距离外，开开凿引水斜洞（（或引水槽）将将水位降低到隧隧道底部位置以以下，再行引排排。当有平导时时，可引入平导导排出。b.堵填对已停止发育、、径跨较小、无无水的溶洞，可可根据其与隧道道相交位置及其其填充情况，采采用混凝土、浆浆砌片石或干砌砌片回填封闭，，或加深边墙基基础，加强隧道道底部。拱以上上如系空溶洞，，可视溶洞的岩岩石破碎程度采采用锚杆加固，，66加设护拱及拱顶顶回填办法处理理。c.跨越当溶洞较大较深深，不宜用堵填填封闭的办法或或充填物松软不不能承载建筑结结构时，可采用用梁、拱跨越，，但梁端或拱座座应置于稳固可可靠岩层，必要要时用圬工加固固。d.绕行施工中遇到一时时难以处理的溶溶洞时（如需钻钻探作特殊设计计等），可先以以迂回导坑绕行行，继续进行隧隧道施工，一面面处理溶洞。4、施工注意事项项（1）、隧道施工前前，应对地表进进行详细勘查，，注意研究岩溶溶状态，估计可可能遇到溶洞的的地段。67（2）、对地表水，，出水点的情况况要详细了解，，地表应进行必必要处理，防止止地表水下渗。。（3）、施工中要加加强超前预测预预报工作，通过过采取地质素描描、物探手段（（如地震波法、、直流电法、红红外探水）及超超前钻孔等综合合手段来判断岩岩溶发育及地下下水情况。在掘掘进时，根据钻钻孔速度加快，，可能已达溶洞洞边缘，应注意意水情变化及裂裂隙溶蚀程度，，当有所剧增时时，应对掘进、、排水、支护等等工作加以妥善善安排。如出现现混水，则应采采取堵水措施，，“小水不堵，，大水叫苦”，，如把水放出来来，再要堵回去去，是非常困难难的。（4）、接近溶洞边边缘时，应跟紧紧后部工序，施施作物探及超前前钻孔探水，同同时设法探明溶溶洞的形状、大大小范围、充填填物等情况，据据以制定施工处处理方案及安全全措施。68（5）、反坡施工隧隧道应备足排水水设备。（6）、溶洞顶部须须及时加固，及及时处理危石，，溶洞较高时要要喷射混凝土及及挂网。（7）、在溶蚀地段段爆破作业，应应做到多打眼、、打浅眼、少装装药。（8）、在溶洞填体体中通过，充填填物松软时，可可采用管棚法（（大、小）予注注浆、初期支护护加强、基底加加固等措施，浅浅埋地可段也可可予先进行地表表注浆。（9）、溶洞未作处处理方案前，不不要弃碴于其中中。（10）、在处理复杂杂的溶洞时，要要依据现场具体体情况，制定安安全措施，以确确保施工安全。。69（5）、反坡施工隧隧道应备足排水水设备。（6）、溶洞顶部须须及时加固，及及时处理危石，，溶洞较高时要要喷射混凝土及及挂网。（7）、在溶蚀地段段爆破作业，应应做到多打眼、、打浅眼、少装装药。（8）、在溶洞填体体中通过，充填填物松软时，可可采用管棚法（（大、小）予注注浆、初期支护护加强、基底加加固等措施，浅浅埋地可段也可可予先进行地表表注浆。（9）、溶洞未作处处理方案前，不不要弃碴于其中中。（10）、在处理复杂杂的溶洞时，要要依据现场具体体情况，制定安安全措施，以确确保施工安全。。70（一）、注重调调查研究，优化化施工组织设计计是干好一项工工程的前提。生产指挥者和技技术负责人首先先要认真审阅图图纸、设计文件件，明确了解设设计意图，明白白技术重、难点点，还要在施工工前亲自勘察施施工现场，进行行深入施工调查查，掌握地形特特征，熟悉周围围环境，将施工工图纸与现场进进行核对，动脑脑筋，细琢磨，，做到心中有数数，然后着手编编制实施性施组组，注意解决好好三个方面问题题：五、生产组织和和技术管理应注注意事项711、选择合理的施施工方案和确定定恰当的施工方方法。一个隧道道工程可能有多多个施工方案，，每种施工方案案都可能有优势势与不足，但要要筛选一个较合合理的施工方案案，则是一个完完整的决策过程程。决定施工方方案的取舍，应应本着“效率””的原则，其内内涵是工期和效效益。确定施工工方法的“自由由度”很大，光光隧道施工方法法就有十多种；；机具设备也多多种多样，如何何选才是合理有有效的？确定首首要原则是“可可靠性”，即必必须安全质量是是要有保证的。。其次是“一致致性”原则，即即人和机具与作作业空间、作业业时间的互相匹匹配的一致性。。实践出真知，，好的施工方法法都是从实践中中来到实践中的的去的往复过程程。722、精心做好施工工场地布置和充充分开发利用有有效资源。隧道道施工特点是各各种生产要素都都只能在洞口附附近布置，人、、机、物、运、、风、水、电、、气，还有生产产加工、修理设设备、生活、办办公、临通等，，要把这些内容容周全安排，做做到各得其所，，互不干扰，增增加吞吐能力，，实在是个复杂杂的系统工程，，布置得好会得得心应手，否则则干扰丛生。平平面布置，其实实是立体的，要要根据要素的充充分利用，高站