隧道施工新技术与安全理念

隧道施工新技术与

安全理念提纲一、近年来隧道工程的技术进步二、隧道施工技术发展方向三、岩溶隧道安全施工理念四、隧道施工新技术五、近期铁路隧道施工安全案例一、铁路隧道工程的技术进步

近年来，随着铁路建设的快速发展，铁路隧道修建技术有了长足的进步，具体表现在以下几个方面。1．高速铁路隧道关键技术已经形成。研究解决了列车在隧道内高速运行产生的空气动力学问题，确定了不同运行速度目标值隧道净空断面，制定了各项技术标准，确定了大断面隧道的支护衬砌参数及施工方法，确定了洞口结构型式，确定了长大隧道防灾救援的标准和措施。2．艰险山区复杂地质条件长大隧道修建技术不断取得进步。乌鞘岭隧道（20.5公里长）、石太客专太行山隧道（27公里长）的通车运营、宜万、贵广铁路（岩溶高风险）、云南大丽、玉蒙、大瑞等铁路（围岩破碎、复杂、多变）的建设，以及西格二线关角隧道（32公里，目前全国最长）、兰渝铁路西秦岭隧道（29公里，两台TBM结合矿山法施工）、木寨岭隧道的建设，标志着我们在长大隧道防灾救援、高压富水岩溶、断层突水突泥、高地应力、地质复杂多变等方面取得了很大的技术进步。3．大断面黄土隧道修建技术取得突破性进展。郑西客运专线正线全长458km，隧道38座，77公里，隧线比16.8％。建设过程中曾出现地面开裂、围岩变形过大、支护结构开裂、坍方，施工一度受阻的情况，通过开展科研和工程实践的摸索，较好的控制了隧道和围岩的变形，有力的保证了隧道施工安全，逐步形成了一套大断面黄土隧道设计施工综合配套技术。4．城市铁路大跨浅埋隧道的修建技术取得进展。北京地下铁路直径线采用单洞双线结构型式，采用盾构法和浅埋暗挖法施工；天津地下直径线、京津延长线解放路隧道采用盾构法施工；京石客专石家庄六线特大隧道采用深基坑明挖法施工；广深港二期福田车站及两端区间，车站采用超深大基坑明挖、局部下穿地铁车站冷冻暗挖施工、区间采用盾构法施工；都正在建设中。5．水下隧道修建技术取得进展。广深港客运专线狮子洋隧道，穿越珠江口狮子洋河段，是国内第一条水下铁路隧道。隧道工程范围全长10800m，采用四台泥水平衡式盾构施工。武广客运专线浏阳河隧道位于湖南省长沙市东部，隧道工程范围全长10100m，设三座竖井、一座斜井。根据隧道各段所处的地质、地面环境、隧道埋深等条件分别采用明挖法、钻爆法及非爆破法施工。狮子洋隧道照片浏阳河隧道照片二、隧道施工技术的发展方向“四化”施工机械化，各道工序逐步实现机械化，以设备保工艺、以工艺保质量、以质量保安全（部已重视，颁布了机械配套指南）工序标准化，各道工序都建立标准，严格按标准作业(部已重视，颁布了施工工序作业指南）。构件工厂化，管片、仰拱块、混凝土搅拌、钢拱架、预埋件、连接件等尽量厂制。探测定量化，物探、钻探、检测等尽量定量，用数据说话。三、岩溶隧道安全施工理念岩溶隧道安全施工要诀建设管理要点口诀“风险评估、分级管理、加强勘查、动态设计、机械配套、关键工序、质量为本、安全第一”安全施工口诀“有疑必探、先探后掘、不明不掘、物探先行、钻探取证”。“水平钻探、超前炮孔、三米岩盘、安全监控、进洞条件、防灾报警、逃生演练、警钟长鸣”。岩溶安全放水口诀“探清边界、一炮崩开、视频观测、耐心等待、安全清淤、防止次害、洞内洞外、加强警戒、逃生路线、牢记心怀”高压富水断层带帷幕注浆口诀探一段、注一段，稳扎稳打，注一段、挖一段，段段推进。高压富水充填性大型溶洞施工原则“探、绕、堵、放、排”探，就是探清楚水压、充填物性质、隧道与溶洞的边界关系。（“三清三不清”原则，三清就是水压、充填物性质、隧道与溶洞的边界关系可以探清也必须探清，三不清就是溶腔规模、充填物和水的量、水源探不清楚）绕，就是迂回通过，贯通后再处理溶腔。堵，就是对于无水的充填物进行注浆封堵，管棚支护通过。放，就是隧道贯通后侧向放水减压、正向支护通过（侧放正过），如宜万线野三关隧道“602”溶腔处理，泄水洞放水减压后，正洞清淤支护安全通过，马鹿箐隧道“978溶腔”，泄水洞放水减压后，正洞管棚支护安全通过；或者，迂回贯通后，选择在旱季无雨季节，正洞爆开、清淤、支护通过（正放正过），如宜万线云雾山隧道“526”、“617”溶腔，大支坪“990”溶腔。排，就是做好排水，特别是反坡排水，必要时增设泄水洞四、隧道施工新技术、新工艺1.新意法2.铣挖法3.自动导向长管棚施工技术4.隧道辅助施工设备1、岩土控制变形分析法（ADECO-RS）

简介铁建设［2007］88号文第二十三条：软弱破碎围岩宜积极采用岩土控制变形分析法施工技术岩土控制变形分析（ADECO-RS）施工工法是通过对隧道掌子面超前核心岩土体的勘察、量测，预报围岩的应力——应变形态并将其划分为A、B、C三种类型，据以信息化设计支护措施，确保隧道安全穿越复杂地层和实现全断面开挖的一种设计施工指导原则。ADECO-RS工法理论基础ADECO—RS工法，是意大利人PietroLunardi在研究围岩的压力拱理论和新奥法施工理论的基础上提出的，该工法把主要的注意力放在掌子面超前核心土的稳定上，并以此为基础对施工方法进行选择。PietroLunardi等人认为隧道结构承受最大应力的阶段并不是隧道施工完成后,而是在隧道开挖阶段。在此阶段，原岩地应力沿着隧道开挖轮廓线产生“拱部效应”。ADECO-RS工法根据压力拱在隧道径向的形成和远近把压力拱分成三个类型:：在近部立即形成、在远离隧道深部形成、不能形成，如图1。

隧道“拱部效应”的形成及其位置，取决于隧道开挖介质对开挖施工“变形反应”的特性以及大小。对于隧道设计工程师来讲最重要的一点是要研究在隧道开挖时是否存在拱部效应以及如何形成拱部效应，下一步才是选用适当的隧道开挖和支护措施。在此种认识的基础上通过对1000多例隧道的研究，形成了ADECO-RS工法的核心观点：掌子面前方超前核心岩土的滑动与隧道塌方之间存在着紧密联系，隧道塌方总是发生在核心土体滑动之后。掌子面超前核心岩土的强度、稳定性以及对变形的敏感性在隧道施工中起到决定性作用。ADECO-RS工法主要指导思想和原则ADECO-RS工法是一种通过研究隧道掌子面超前核心岩土的变形状态为基础形成的设计施工指导原则，其特点如下：a这种方法采用的新型地下工程概念是基于开挖参数——掌子面超前核心岩土体系的应力—应变分析方法。强调对掌子面超前核心岩土体变形的监控量测，掌握变形反应。突出了掌子面超前核心岩土的预加固要求。b基于ADECO-RS工法的隧道设计是依据施工信息的动态设计，不再有明显的设计阶段和施工阶段划分。c此工法的应用目的是控制前方岩土体的力学性质，尽量使它的力学性质保持一致，即使在相当复杂的地质条件下，也能满足隧道有序开挖掘进和机械化全断面施工的要求。ADECO-RS工法对围岩条件较好及差的隧道都适用，特别是对难以形成自然拱效应的松散围岩隧道更能体现其优越性。支护方式支护断面示意图稳定短期稳定不稳定A1A2B1B2B3C1C2C3C4C5径向锚杆支护喷射混凝土加固玻纤锚杆加固核心土玻纤锚杆加固隧道围岩隧道仰拱预切槽小导洞径向岩层加固高压旋喷加固超前预注浆设置排水管超前支护变形现象厘米级10厘米级不可接受监测（a）掌类子面协挤压感变形（b）掌忌子面旗前方屿岩土怪的预猾收敛抽（c）隧现道开龟挖后放洞身与收敛怀及拱况顶沉最降监医测隧道身掌子训面超郊前加英固配套梢设备由于AD殃EC厅O-肌RS工法彩是一倾种以睛关注侧掌子红面超视前核车心岩盆土的报稳定狡性为萌主要想研究娘手段塌，满只足大白断面敞机械肤化施洞工要族求的胞工法句，因鞋此在昌施工丈过程效中要饭有相娇应的奶配套穷设备销，如疮高效筝率的援双臂筝管棚脏钻机筋、全已断面傍钢拱遥架架胆设机钱、混垒凝土姻自动握喷射伙机等竿。在冠监测循方面秋也要刘有相胶应的晶收敛谣量测则、掌脏子面谁核心亮土的季挤压耕变形早、预昨收敛夜量测馒等设晨备。AD犁EC出O-蚕RS昂工法例运用乎于隧基道施帜工领刑域使溉隧道杯施工宏技术春取得锅了很抵大的年成功化，特纹别是浩在软遣弱大呆断面妥隧道谎中应低用和定我们骄目前妄所采脸用的蝴“C喂RD赖”工守法、征眼镜质工法汇相比衫其安辞全性第、施缝工质隐量、蜓施工租进度之都具眨有较绕大的障优越利性。汉除双扭臂管猾棚钻授机外吴，其捎它配贴套机乓械设挪备和昌玻纤妖注浆赛锚杆程等都撇可以黎国产沫化，规因此薄AD同EC誓O-丑RS眯工法塞在我谷国具抱有较单大的解推广旧前景胶。2、铣忧挖法在国劣外已逗有多塌年运铜用，驰具有甜很成止熟的缘瑞施工骨经验计，在脑硬岩炒、软宣岩和情混凝苹土施梨工中匙都有蜜明显吩的优纱点。铣挖娃法的翻特点1.适用穴范围浊广：赶在中印低硬神度的枝岩石始如风累化岩燥、凝赠灰岩连中最币大可添达到25～40捏m3丽/h，也创可铣霸挖无型钢筋喜或有乎少量新钢筋概的混换凝土胳，使拴用装胞在30瓜0吨挖房诚机上使的ER丈50浸00系列遵铣挖退机，败可以未轻松好的铣币挖配肺有30桂mm以下旋直径拿钢筋乓的混劣凝土巩。2.低振裤动、竟低噪版音：头可在竹有振恐动或例噪音返限制棚的地浅域如陈古建蛋筑、科医院葡周围递有效哀的替乘代爆求破施局工，牙并能另很好衰的保劝护环享境。3.精确竟控制孔施工篇：可喝以快叹速准倡确的哗修整余构造诊物轮氏廓，劈燕应用弹在隧翁道开终挖中世，不评但可配以解刷决令格施工估单位雹头疼冒的欠厨挖问抵题，班还进梁而降能低施仙工单跃位“呈宁超档勿欠返”所滤引起脱的成慕本增胞大问幅题。4.铣挖蜘下来涉的物励质粒伙径小搭且均况匀，乞可直赔接作与为回雀填料陕。5.结构抱简单抬，使傍用方洪便：舱它可每以安陈装在门任何眨一台猜既有正的液尺压挖宾掘机季上，奏可利勿用液状压破布碎锤农或液线压钳穴的液想压回械路进榜行安饱装，赠使用罗方无搁需额俗外购藏买挖唇掘机辩。在铲扬削搅否拌桩在水羡下施盟工铣挖副既有论钢筋令混凝嘱土路锻面,小于20漏mm的钢神筋能易直接玻剪断在切责削钢胆筋混柿凝土栽表皮在隧减道内疼施工,每小攻时可井出碴20晴-3四0立方在施评工坚贿硬的滴白云帽岩石,每小枕时可秃切削30立方弧形窜导坑甘铣挖导向挣钻头也内装卵有特歇制的锋定位骡传感冠器，悼传感俩器通柱过信啊号线河穿过羊钻杆会连接什孔外述的显祝示器舰。3、自食动导曾向长论管棚修施工在技术导向禁跟管牺钻进铲法原破理导向守跟管尽钻进革法优烂点同传量统大梯管棚紫施工盯方法喷相比欠，有风如下夫优点属：（１装）能播有效座控制午棚管问打设筒方向术，精鸭度高水，外短插角追可预备定为0度；（２器）管症棚施畜作距侨离长密，工桐效高容，一推次性谁施作命可超欠过10糊0米；（３为）将马钢管近作钻展杆直服接打汉入，按不扩习大孔烤位；（４英）孔袭底注毫浆，升孔口非返浆言，必傍要时尸封口阻注浆,可固险化管凑外土奔体；（５叉）能丙按特半殊要善求的后轨迹资钻进岔，在理隧道倒内打小设管穴棚无毁需预老设管崖棚工吃作室砍。不能方将管盒棚施茶工单愁纯地万看作攀一种钳隧道趁施工消的超惭前支境护手输段，令而应挤作为筝超前天支护凶、超摊前探围测和瞒施工横监测守的综筋合手烟段，霜形成动新的僚管棚粒设计胶与施燥工理凝念。4、盟隧道遥辅助担施工跨设备1、装叮备举蓄重臂批的一性体型冰喷射闲机钢支拴撑的矮架设库，一于般来包说国堂外都努是采裹用钢可支撑删架设提机械爹安装唤的。毯例如查日本请隧道辫采用各的装哗备有墙举重裹臂的推一体咏型喷援射机功。该凡机械乏，就村是在殃一体境型喷迈射机承上，级装备尼了2个能脖够安徒设钢书支撑湾的举叶重臂四。隧道袭施工马最危标险的手作业剧是掌烛子面知灾害吨。因绳此，绩在施创工中绸，喷圈混凝惹土作驳业多犬是采奥用能颤够远舍距离污操作松的一校体型滥喷射秧机进初行喷区射作局业。外钢支讯撑用雕能够与微调涉的举砌重臂剂安设犬在规唉定的钱位置践。架油设钢型支撑罢的时眉间约5m摧in，设怪联系址构件与等约12史mi款n，架枣设很糠快完嫁成，陵这就腥大大米减少籍了掌愤子面投灾害流发生德的概鲁率（携风险呀）2、脚苍部补亲强的嗽施工年机械在浅崖埋、阔软弱竖等不建良地背质条吧件下趟，特本别是幅在台注阶法盗中，挂如何掠控制孝拱部售下沉绢始终助是一拢个问羡题。立目前求采用朗的方柴法就迟是设撇置锁型脚锚母杆。仆日本许在埋注深为0.漫15霜D～1.鼓8D、凝晴灰质挨的堆备积物钥的地番质条虹件下恭，采象用了死弯曲节钻机纤设置阅弯曲贩形脚疮部补可强桩字控制赞钢支嚼撑的河下沉前。3.带有拼展开贤机的童台架为了窄施工叙的合落理化伟和减肆少焊蔬接数料量，叉尽量菊采用寺宽幅挺防水父板，丈但因碌作业歇范围阵广、吸防水期板重轻量大代，人辈力展恭开困呼难。西因此趴可采炎用带递有机踩械式篇展开弯装置碌的台土架。带有折展开完机台柿架的拴主要迁优缺盆点如竹下。·即使白重型纵防水紧板也趁易于盼施工元；·采用李宽幅希防水衣板、妄提高贱了施妈工性拘，同评时接杀合部弟减少贩，也膀提高烛了防窃水的阵质量饲；·台架泊制作尖费用惯较高花。仰拱绸栈桥仰拱叫台车七、词铁路锋隧道葱施工粒安全性案例1.复杂班岩溶袄隧道妇突水裁、突款泥。20萌06年1月21日，蹈宜万仍铁路月马鹿降箐隧相道出帝口段肢平导哪开挖穴至PD哑K2尚55骡+9睁78时发萝生突眨水、枯突泥诊，突编水总则量约18万方石，在狠抢险傲抽水字时又隙多次锡发生峡突水搞。这狗次事灵故除郊多人塌逃生侧外，两造成10人死际亡，1人失嘉踪。马鹿车箐隧坛道突愚水马鹿败箐隧炎道突拼水1.复杂装岩溶孤隧道探突水呆、突狮泥20轻07年8月5日凌简晨1：00时左粘右，让宜万碑铁路牢野三恼关隧勉道I线斜森井向蚂进口百方DK冠12锹4+愤60盆2掌子竖面右寇侧下啊部发药生突条水、辟突泥那，总消突水件量约15万方青，突腔泥量5.忙4万方将。突动水后毙，5个掌铁子面勒人员丧受困枝，共够计52人被饭困。43人获倍救，欲其中1人医启治无怒效死莫亡。9人中探有2人在采隧道刮内死哑亡，7人失勉踪。野三勉关隧势道岩碰溶突怪泥、讽突水2．软钓弱围般岩隧哀道塌类（坍炎）方20线07伏年4阶月3齐0日零15相时3武0分虚太中废银铁啊路吴共堡隧渣道3抵#斜茎井掌扇子面勿左侧蚕拱脚司部位描发生及坍方造,唇坍方我量约偷8立修方米毁,造艰成当裂场死隆亡4张人，救1人站受轻渠伤。20伪07替年8婶月6崇日1内8点瓦30肥分左获右，匀石太抹客专艺南庄缠隧道态出口扫DI停K1师51萝+6搭03请掌子仍面处顽上导很坑开够挖刚速完成美，在侄准备锤架设肝拱架栗过程蛮中，碍上导技坑D考IK蚂15末1+龙60当3～琴61羞0段蕉已完效成的察初期腿支护敬突然错发生都整体渠坍塌絮。造乌成1品人死字亡，肾1名跌失踪振。3．隧叔道掌迈子面截后方罩塌方20画06年7月6日5时10分，砌黔桂设线扩朱能改包造工画程螃吧蟹冲咱隧道能出口谷突然宰发生筛坍方津，6名施渠工作柱业人蜘员被宿困洞口内。氏经紧产急抢粥救，清被困炼人员性于7月9日17时55分全支部救貌出。20乒07年1月7日，春武广挽客专淘高岭神隧道循进口擦施工把掌子探面后棍方30米处11米长玩段落较急剧生变形尽，停向止开暖挖进粱行加齿固处晴理。沿加强洒后，朋变形桥继续参加大单，部扫分地狗段开穿裂。3月13日，乖日平践均拱唤顶沉退降14护c系m，部锣分地罪段开牙裂严鬼重，荐临时缺支撑撞严重识变形阵。为线控制镰和减连小变稀形，勿部分狗地段衣及时响施作弯二次坊衬砌辫、钢懒管扇柏形支鱼撑，缠变形拆仍在愚继续环，至3月25日，忠部分璃地段悬地表侮最大苍沉降13适2.村2c净m，拱储顶最丘大沉用降11蹦9.解6c踢m。至3月26日部贸分初秩支混援凝土连开始很剥落北、掉劫块，气随后奇开始饿坍塌堪，至3月27日洞歪顶地埋表塌忍通，孟形成欢长15米宽10米的樱陷坑伪。3．隧脊道掌险子面盐后方晶塌方20握07年7月15日下风午，访郑西挤客专旅南山暴口隧植道斜卫井正禁洞施惹工至DK勺69对+1伤73时，泡初喷父过程逃中掌板子面傻左上耍角出蒜现掉宰块。7月16、17、18日陆测续出可现掉锁块、丛坍塌莫，直贡至钢淋拱架牧压垮停、上铅台阶鼓全部踪蝶被掩泉埋，矿坍塌油长14周0多米克。地立表房爽屋出律现裂耐纹，升院内谈地表滩出现泄起鼓释现象随，所供幸无将人员薄伤亡奋。施焰工中婶上台宽阶长83详m，仰介拱距赔最前垂掌子赠面12浙6m，二离衬距偿最前垒掌子膀面14目6m。3．隧剑道掌拦子面男后方珍塌方20值07贩年9香月2运日凌扎晨3芦时2究5分纠，合饮宁铁拔路亭运子山夕2号分隧道泰在拱绞部初仁期支循护侵损限部烧位换父拱作鸦业时谣发生快局部牺塌方倚，5积名工胜人被客埋。论当时译，共能有2裤3名句工人织在该毅区域固作业蓝，上蒸方土咱体突册然坍瞒塌，拐将5段名换崭拱作贯业人邪员埋踢没，询18价名工桥人及剩时安份全撤历出。眨亭子塔山2煮号隧轧道全锡长1础63泼5米您，已梁于2锹00衡7年资8月购28慕日上秘导贯桌通，约坍塌产长度镇约6斥米，险总坍仙塌土因方量叔约1耻00庄0立品方米润，9付月1受9日钳搜到钞遇难弯者尸筋体。4．洞哥内火披灾20陪06年10月1日18时10分，脚石太窝客运丑专线冰太行弟山隧螺道8号斜河井，食因钢剩筋焊担接引显燃泄网水管过及防痒水板电、通丘风管砖，致队使该周斜井宣正洞把左线糠石家扎庄方粘向DK膀89梅+5伴34处发灿生火晃灾，姓造成4人死宁亡、屑多人舱受伤尺。20浸07年7月13日6:脆30时，吐武广照客运健专线纷牛岭暖隧道社进行茄矮边伴墙施使工的团施工苗人员凉发现相后方览防水垫板台滋架上想有烟黎雾，挤台架饺上电岛路冒脚出黑鲜烟，京试图毫用木杨棍挑创断电票线，敌但没乎有成刺功，转随后径台架度起火谱，冒浴出浓碗烟，咬人员虑无法真接近帮起火察处，练当即剧剪断唯电线室，切员断电确源。灯火情化发生触后，些浓烟牧迅速锦扩散肾到掌房诚子面凳，造芦成被恐困人凉员呼共吸困饿难，浙部分应人员赔出现避眩晕住现象漂，所迷幸未裂造成潜人员金死亡败。5．洞气内爆莫炸20变06税年2首月2平8日翁，温套福铁尺路福求建段震琯头议岭隧检道洞较内出童口发轧生爆卧炸，杏造成闹3人毕死亡塌，1锄人祸重伤烘。20论06猾年1渠2月狐10吊日2嫁3时砍，洛优湛二坡线大象桂山塞隧道确进口敌洞内撇发生好爆炸底，当市场死