隧道施工讲义第十一章特殊地质地段隧道施工

第十一章特殊地质地段隧道施工本章学习的内容：掌握特殊地质地段施工原则，掌握膨胀岩、黄土、溶洞和瓦斯隧道施工方法和施工要求，了解高地温、岩爆、风积沙施工要求，掌握隧道坍方产生的原因和处理方法。重难点：重点：膨胀岩、黄土、溶洞隧道的施工和要求，坍方产生的原因和处理方法。难点：溶洞的处理。1膨胀性围岩2黄土3溶洞6岩爆4风积沙7高地温8塌方5瓦斯地层目录膨胀性围岩、黄土、溶洞、断层、瓦斯地层等“先治水、短进尺、弱爆破、早支护、快封闭、勤量测特殊地质概述特殊地层包含特殊地层施工原则11.1膨胀性围岩1、定义：土中黏土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水膨胀和失水收缩的特性。分布：云贵川等地一、膨胀性围岩的特性超固结特性，土中储存较高初始应力具有多裂隙特性吸水膨胀，失水收缩讨论：结合膨胀岩特性，分析如何能降低危害？一、膨胀性围岩的特性2、膨胀岩特性围岩裂隙坑道下沉围岩膨胀突出或坍塌底鼓衬砌变形和破坏二、膨胀岩危害“加固围岩，先柔后刚，先放后抗，变形留够，底部加强”的原则。三、膨胀性围岩施工要点1、施工原则不分部或少分部单线：超短台阶（正台阶）双线：侧壁导坑法三、膨胀性围岩施工要点2、开挖方法初期支护应做到“先放后抗、先柔后刚”，初期支护可分层施作、逐层加强，并尽早初喷混凝土封闭岩面；初期支护的施作原则是“宁加勿拆”，在支护上加支护，尽量控制变形的发展；衬砌结构及早闭合，支护体系应及时封闭成环、逐步限制变形。三、膨胀性围岩施工要点3、支护11.2黄土按其形成的年代可分为，Q1和Q2的离石黄土，称为老黄土；Q3和Q4的次生黄土，称之为新黄土。一、黄土的分类1、定义黄土是在干燥气候条件下形成的一种具有褐黄、灰黄等颜色，并且具有针状大孔、垂直节理发育的特殊土。2、黄土分类一、黄土的分类3、黄土对施工影响（1）黄土节理易引起坍塌（2）冲沟地段易产生滑坡、坍塌（3）溶洞、陷穴基础下沉、坍方冒顶、偏压（4）水遇水会湿陷性，产生下沉、坍塌一、黄土的分类3、黄土对施工影响管超前短进尺强支护早封闭勤量测二、黄土隧道施工方法1、施工原则根据隧道断面大小、围岩级别、埋深采用不同开挖方法单线Ⅳ：超短台阶（正台阶）双线Ⅳ：弧形导坑预留核心土二、黄土隧道施工方法2、开挖方法单线Ⅴ：弧形导坑预留核心土双线Ⅴ：双侧壁导坑（CRD）

二、黄土隧道施工方法2、开挖方法喷锚网与钢拱架形成强力支护复合二次衬砌结构作为永久支护二、黄土隧道施工方法3、黄土支护4、施工要点加强节理产状与分布调查；必要时做超前支护；衬砌背后回填密实；工序紧凑、精心组织；严格按设计做好洞顶、洞门、洞口的防排水系统工程。随时加固工作面；严格拱脚与墙脚的施工；宜先做仰拱；施工中发现不安全因素，停止开挖，加强初期支护、调整工序安排二、黄土隧道施工方法5、施工注意事项11.私3溶洞溶洞是挺以岩溶沙水的溶帜蚀作用宿为主，寻溶洞是殊岩溶现劝象的一杠种。溶洞定谊义是石灰倦岩地区焦地下水略长期溶窄蚀的结邮果，石灾灰岩里汤不溶性嚼的碳酸乒钙受水壤和二氧萌化碳的样作用能钟转化为交微溶性摄的碳酸趣氢钙。由于泼侵蚀竿的程箭度不凝同，内就逐塞渐被扁溶解伤分割挤成互驱不相午依、张千姿粒百态手、陡缠峭秀云丽的江山峰勒和奇恐异景棉观的脚溶洞阻，由召此形打成的衔地貌较一般渐称为喀斯特挠地貌。溶洞的姐形成隧道些碰到胸溶洞燥时，固常产湿生塌瘦方、沟不均贷匀沉峰陷、枝及涌膏水等坦危害节。有填充院物时，乓可能大走量坍塌蒜，造成私塌方。隧道旁好穿溶洞抗，易造箭成不均筑匀下沉驱而毁坏阔衬砌溶洞地索区一般蜡地下水齐发育，排极易突纽奉然涌水一、欠溶洞对邻施工的搬影响1、溶在洞类顺型溶洞一煮般有死恼、活、衡干、湿猛、大、纤小几种2、溶洞纵危害按照以厨疏为主拼、堵排错结合、瓜因地制鲁宜综合笔治理的婚原则。二、溶隶洞施工1、施工毙原则遇到墨暗河搭或溶即洞有遣水流药时，蜓宜排言不宜咸堵二、溶迎洞施工（1）疏导溶洞互突水扯洞内鬼表状溶洞垦突水砍洞口斤表状二、溶见洞施工岩溶让水较侵大时幅，应斗采取猴泄水货洞宣赌泄岩案溶水浸，降甩低水雀位二、撞溶洞砌施工（2）宣泄对于庄停止劝发育密、跨军径较怖小、堡无水株的溶静洞；用混胃凝土厉、浆眠砌片训石、哪干砌旱片石寺回填言；隧道顶内部有空振溶洞时叶，锚杆族、钢筋贩网加固二、凑溶洞串施工（3）填狭长而泡较深溶村洞，加时深边墙盏基础二、蝴溶洞胁施工（4）跨娱越溶洞曲处理哗困难拦，采咽用迂粪回导无坑法二、溶殊洞施工（5）绕2#溶洞舱充填神物:粉细砂二、溶桥洞施工探明地源质、确此定方案贪；工序衔集接紧密扣、防止凝突发性御涌水；支护结办构稳固艘合理，蕉必要时巧超前支恳护；若发现猫岩层硬站度变化化、钻头晴忽快，比应注意汪重视；溶洞缝范围岂，应江设明层显标螺志，样并经涝常检绝查。二、溶可洞施工2、溶洞酱施工要麦点11悼.4风积格沙1、定义是指粉粘粒刷含量很妻少，表竹面活性总很低，净松散、分无聚性企，无粘慌结性。2、危疼害围岩失珠稳坍塌菜，支护团结构变永形，甚暴至倒塌然破坏3、施扭工原钩则开挖应花遵循“应先开挖栽、后支昨护”的铜原则；含水讲隧道乱应遵涌循“管先治免水、粥后开苗挖”持的原俗则一、概法述二、遭加强暖调查腐，制火定方议案三、觉因地工制宜沈，综扬合治锻水采取棚“防也、截咸、排象、堵包”的迎治理杂方法姨。1、防——密建立弊地表商沟槽琴倒排负系统苦及仰贵坡地公表局赵部防鞭渗处朝理，鉴防止照降雨冷和地浮表水音下渗舰。2、截——丘在正压洞之蛙外水庸源一栽侧，旗采用迫深井吴降水练，将镜储藏木丰富霸构造攀裂隙躁水，虚通过捧深井箭抽水段排走蹄，减宁少正融洞的协静水赴压力伍和动见水压看力，仰对地巨下水努起到分拦截璃作用肾。3、排——拆有条晋件的薄隧道暮在正夜洞水袋源下会游一小侧开魔挖一毫条洞结底低陶于正角洞仰漆拱的催泄水遍洞，终用以泰降排暑正洞廉的地李下水挨，或缩慧采用睬水平曾超前刮钻孔株真空蝴负压她抽水羊的办喜法，烤排除听正洞缓的地廊下水跨。4、堵——采滴用注浆却方法充拔填裂隙妻，形成圈止水帷脊幕，减贤少或堵慕塞渗水炮通道1、超薯前支佳护：超前注对浆，以牧改善围趋岩结构；2、开挖温方法：交叉凶中隔驻壁法书、中突隔壁汗法、台阶躲加设仰拱；3、边挖边笑封闭，育遇缝必晌堵，严旱防沙粒遇从支撑肆缝隙中轮逸出。4、尽快衬求砌，封后闭成环文：流沙棵地段，嫂拱部和类边墙衬升砌砼的阿灌注应睬尽量缩煌短时间原，尽快泊与仰拱抬形成封哥闭环。四、重先护诵后挖绍，加促强支祖护11.殊5瓦斯炭地层瓦斯:隧道中痰主要由旁煤层气类构成的陕以甲烷旱为主的遗有害气拳体。有付时单独斧指甲烷临。瓦斯稼的燃荒烧、细爆炸度性是爪隧道配主要辛灾害段之一叠。瓦斯像是无差色、荡无味艘、无匠臭的蚁气体痒；瓦斯对浩空气的赛相对密刚度是0.5备54，在块标准们状态老下瓦品斯的查密度隶为0.7专16k缴g；瓦斯勇的渗饼透能名力是罚空气象的1.浸6倍，难皇溶于水岭，不助洪燃也不香能维持笨呼吸；达到一必定浓度鞭时，能炕使人因丢缺氧而冬窒息，忠并能发闸生燃烧打或爆炸舟；一、瓦面斯物理圈化学性屯质（1）一定习浓度的渴瓦斯（5%～16%）（2）一舍定温块度的绘引火烂源（65伞0℃～750膊℃）（3）足迫够氧姜气（萝大于12口%）二、酿瓦居斯爆矛炸和喇燃烧瓦斯爆音炸的三玩个必备州条件是背：二、您瓦恨斯爆跟炸和胶燃烧1、低瓦公斯隧道盼：隧道雪相对瓦说斯涌出重量小于挡或等于10m励3/t且隧巴道绝沈对瓦叛斯涌垮出量端小于菌或等仿于40举m3凝/m至in。2、高碧瓦斯奏隧道础：隧婆道相浮对瓦迅斯涌煤出量锣大于10m料3/t或隧洁道绝迷对瓦遍斯涌厉出量铸大于40m疤3/m没in。三、棉瓦斯虏隧道展分类瓦斯蠢渗出家：瓦斯由量煤层或套岩层表己面非常械微细的盲裂隙和莫孔隙中政缓慢、口均匀地耽或持久院地涌出快。瓦斯夹喷出殊：大量承菌压状态难的瓦斯扯从煤、钟岩裂缝衣中快速捎喷出的元现象。瓦斯拴突出辽：在极葬短时佳间内撞，从赔煤岩仅内以醋极快尖速度俊向采吴掘空配间涌少出煤默岩和慢瓦斯做。四、业瓦斯促放出妇类型宜采守用全影断面饲开挖刃；通晓风效调果好随掘羽进随缘瑞衬砌施工均作业董采用赴防爆算型设陡施五、傻瓦水斯地蹈层施穴工1、施工喘方法采用娃机械芬通风通风肚后难更以达盲到标奇准，何采用脸全断握面封竹闭注负浆加强通甘风，防夏止瓦斯丙积聚五、舍瓦斯地通层施工2、瓦墨斯隧啦道防统治措兰施五、碗瓦斯地姑层施工3、瓦置斯隧眯道容库许浓馆度（1）遵守叫电器遗设备趁及其芳他设撑备的死安全爆规则所，避缝免发守生电兽火，房诚瓦斯润散发大区段狐，使息用防妨爆安欠全型丝式的电郑气设释备，请洞内抗运转惭机械炭必须百有防筹爆性卵能，签避免殖运转顶时发矛生高殃温火场花。（2）凿岩时唱用湿式娘钻岩，春防止钻淹头发生赛火花，效洞内操碧作时，颈防止金搏属与坚蝴石撞击粥、摩擦球发生火走花。（3）爆破弃作业锄，瓦石斯工档区必盛须采拳用电俊力起严爆，首必须龄采用怨煤矿貌许用烟电雷纷管，妇严禁城使用环秒或拖半秒赌级电镰雷管创；使旗用煤度矿许吧用毫钻秒延火期电来雷管缸时，凡最后忽一段蓬的延号期时慰间不绳得超身过13闹0m饭s。（4）洞内只法准用电惹缆，不术准使用斩皮线。拌使用防潜爆灯或祝蓄电池推灯照明个。（5）铲装石昂碴前必栗须将石妥碴浇湿差，防止馅金属器高械摩擦绳和撞击画发生火浙花。五、段瓦斯地这层施工4、采用五防爆设论施瓦斯黄检查乏制度亦：指谷定专以人、所定时浮、和欣经常鸭进行滔检查；随时发渡现异常搜情况，屯应及时换报告技向术主管底负责人陡，采取巾措施进摇行处理章。洞内驱严禁荣使用沉明火。进洞怪人员未必须梳经过见瓦斯牢知识寒和防供止瓦朝斯爆俯炸的郊安全闲教育；抢救人肯员未经迁专门培束训不准园在瓦斯逮爆炸后帐进洞抢型救。瓦斯检缎查人员疲必须经房诚过专门也培训、作考试合集格者，络方可进刘行监测至工作。六、堂严格侮执行网有关揪制度11.愁6岩爆埋深课较深勤的隧继道工穗程，聚在高情应力考、脆览性岩着体中袭，由兴于施皮工爆聚破扰炕动原闹岩，呢岩体窄受到质破坏彩，使换掌子勇面附炊近的滔岩体弊突然肌释放锹出潜傍能，锻产生朋脆性帅破坏阀，这染时围堤岩表甘面发产生爆卵裂声蓄，随腿之有返大小列不等摆的片地状岩乞块弹闪射剥鱼落出碰来，膀这种剩现象分称之布岩爆阅。一、休隧道芽内岩弯爆的颤特点1、岩晴爆在葬未发璃生前建并无靠明显粘的预柔兆。2、岩屠爆时宁，岩永块自脸洞壁惩围岩辛母体细弹射章出来兄，一侵般呈昆中厚历边薄剧的不达规则苍片状寄。3、岩爆指发生的始地点，责多在新纯开挖工筛作面及义其附近柱，个别悟的也有月距新开红挖工作与面较远夜处。岩氧爆发生鼠的频率毅随暴露刘后的时乡丰间延长蜘而降低咏。二、柜岩爆撇产生肚的主帽要条删件地层的恳岩性条庸件和地刻应力的只大小是连产生岩牺爆与否获的两个极决定性出因素。1、强诞化围危岩喷射味混凝某土或技喷钢茅纤维近混凝猴土、棍锚杆杏加固婶、锚辉喷支春护、旁锚喷孔网联踏合、岗钢支易撑网朝喷联占合，浅紧跟歼混凝质土衬霜砌等直。这些措刮施的出矛发点是遗给围岩拴一定的种径向约掌束，使之围岩的酿应力状垂态较快仗地从平捡面转向揉三维应满力状态池，以达崇到延缓青或抑制现岩爆发灯生的目叛的。2、弱化按围岩注水锯、超修前预控裂爆腾破、袄排孔椅法、怀切缝厉法等穷。注水的你目的是惯改变岩暂石的物遗理力学茶性质，侮降低岩蹲石的脆沿性和储雅存能量愤的能力及。后三驼者的目滤的是解葛除能量茶，使能陈量向有吓利的方山向转化冬和释放麦。三、桐岩爆迹的防贯治措盾施1、平件导应刃掘进怕超前俯正洞往一定舰距离屠，以航了解如地质框。2、爆忠破应宜选用仙预先粒释放衡部分毕能量宋的方时法，遭先期唯将岩带层的饶原始籍应力病释放落一些鲜，以窝减少泽岩爆钥的发蓄生。3、考虑乘缩短爆功破循环丛进尺。靠初期支纤护和衬筒砌要紧织跟开挖催面，以寻尽可能深减少岩芽层的暴痰露面和触暴露时制间，防验止岩爆肺的发生李。4、岩爆鸭引起坍字方时，怜应迅速攻将人员岭和机械冠撤到安爱全地段湖；充分衔作好岩祸爆现象诸观察记更录；采雹用声波才探测预予报岩爆暂工作。四、兴岩爆创地段误隧道平施工春的注炕意事基项11庆.7高地糟温1、地球的摇地幔对圾流2、火山微热的田热源由于静火山浙供给报的热支是地全下的浪岩浆例集中王处的皆热能吸而产捞生热帐水，溪这种奶热水遗（泉两水）筑成为稿热源捏又将锁热供南给周卖围的耗岩层编。3、放射性降元素的尝裂变热填的热源地壳戒内岩胃石中川含有雄放射蛇性物臂质，末其裂布变产鹊生地惯温对隧道柱有影响牛的是：火山螺的热凳源和罗放射净性元颤素的昂裂变葱热源一、相高地承温热郑源二、痰高地看温隧锻道施矩工措千施1、隧道送内气温右不得超道过28℃2、施炎工中消一般扛采取毙通风枪和洒菌水及迟通风疏与洒葛水相德结合辣的措怎施3、防止劫衬砌砼血出现裂地缝4、防榴止中太暑5、合痛理安拘排高礼温作梯业时葡间6、加强庆健康管敞理三、坊防止困高地伯温衬报砌混苹凝土雀裂缝虽措施1、为感了防掀止高朴温时愚的强农度降拆低，暮应选横定合喂适的权水灰怠比，面并考形虑到班对温念泉水作的耐保久性吧，宜梁采用俭高炉航矿渣索水泥直。砼摧配合钞比和沾掺合亡剂应盛作试你验优炸选。2、在弦防水乏板和化砼衬残砌之驱间设沈置隔赞热材王料，泰可隔济断从诉岩体彼传播伍来的斜热量焦，使溉砼内敢的温论度应虏力降角低。3、把懂一般耗衬砌休砼的趁浇筑陡长度微适当代缩短榴。4、把防奇水板和扰无纺布去组合成排缓冲材恒料，由惨于与喷筐射砼隔省离，因松此，砼飞衬砌的及收缩可腰不受到程约束。5、适内当设再置裂派缝诱余发缝呈，一埋般在衰两拱低脚延里长方至向设语置。四、眼中暑邻症的拒防治祥措施1、热痉犯挛：症作状：作旁业中和在作业后泪，发作惕性肌肉剂痉挛和仔疼痛。知对此症陵应采取观充分地族摄入水慌和盐类族予以缓裤解症状夹。2、热虚猾脱：症蛋状：血坐压降低背、速脉晋、小脉甲、头晕塑、呕吐遍、皮肤炸苍白、潮体温轻踢度上升练。采取轻的措施翠是，循麻环器官窄有异常贡的人员袋严禁参梁加施工葬。对有刘症状者亏增加补盏水次数腥，并在边阴凉处快静卧休跪息。3、热鸡射症昨：症异状：链体温涝高、粱兴奋财、乏咸力和菜皮肤图干燥粮等。疫采取上的措对施，猛对高般温不僻适应赌者应运避免升在洞涂内作程重体去力劳斥动。忆在高揉温施竞工地瞧段采国用冷垃水喷慨雾等酿方法卷降温催，必枯要时先对患宽者可搁采取则医疗提急救撒处置影。11.饭8塌方笼（坍众方）（1）隧道聋穿过断焰层及其泡破碎带众，或在彼薄层岩鲜体的小泼曲褶、属错动发境育地段滴；通过加各种堆很积体者；在软权弱结构蕉面发育粥或泥质显充填物往过多地般段。（2）隧道枣穿越地绢层覆盖选过薄地机段。（3）水记是造尽成坍应方的伐重要直原因危之一早。一、发众生坍方年的主要稿原因1、不集良地续质及袭水文宇地质除条件（1）隧道伟选定位趟置时，杂地质调菌查不细飘，未能寻作详细油的分析荒，或未搁能查明骑可能坍微方的因喂素，没刑有绕开辉可以绕肆避的不品良地质问地段。（2）缺乏挎详细的使的地质盗及水文逝地质资万料，引眠起施工痰指导或率施工方辽案的失芦误。一、发逆生坍方雪的主要冶原因2、隧道摔设计考灵虑不周一、发生生坍方志的主要右原因3、施工姑方法和可措施不苏当（1）施晋工方裙法与星地质造条件亏不相同适应鼠；地裂质条傻件发恩生变子化，镰没有泰及时等改变锹施工督方法据；工快序间渣距安责排不类当；问施工缝支护额不及庄时，嫂支撑俘架立伸不合刘要求捷，或铃抽换膊不当叠“先驳拆后舰支”帆；地歌层暴除露过拘久，赏引起搅围岩理松动孟、风厌化、剂导致烦坍方哥。（2）喷群锚支微护不掌及时瘦，喷演射混澡凝土蔽的质砖量、问厚度倚不符躺合要绞求。（3）新奥梨法施工竿的隧道芽，没有之按规定陆进行量琴测，或凭信息反左馈不及公时，决立策失误弯、措施谁不力。（4）围咬岩爆突破用策药量岔过多拍，因槽震动问引起劲坍塌优。（5）对危恢石检查孙不重视索、不及才时，处欧理危石吃措施不柴当，引谅起岩层谱坍塌。1、隧道逮施工预符防坍方踩，选择方安全合串理的施矮工方法匀和措施烟至关重保要。应桃采取“该先排水封、短开偶挖、弱胀爆破、匪强支护侍、早衬毕砌、勤薪量测”溪的施工陵方法。2、加千强坍呈方的水预测坡。预驻测坍永方常笨用的译几种汗方法田：(1)观察怠法(2)一般丘量测尚法(3)微地虑震学抢测量兽法和单声学冤测量疗法3、加强斥初期支锦护，控荡制坍方储。二、预掀防坍方杰的施工老措施1、隧舍道发丧生坍食方，