高速铁路隧道施工-特殊岩土和不良地段隧道施工解析课件.ppt

Page:1高高 速速 铁铁 路路 隧隧 道道 施施 工工 Page:2特殊岩土和不良地段隧道施工一、不良地质地段一、不良地质地段 不良地质地段是指滑坡、崩坍、岩堆、偏压地层、岩溶、高应力、高强度地层、松散地层，软土地段等不利于隧道工程施工的不良地质环境。不良地质地段的变异条件是非常复杂的。因此，在施工全过程中，应经常观察地层与地质条件的变化，勤检查支护与衬砌的受力状态，及时排险，防止突然事故的发生。Page:3二、特殊地质地段二、特殊地质地段 特殊地质地段是指膨胀地层、软弱黄土地层、多年冻土地层、盐渍土、岩盐、含水未固结围岩、溶洞、断层、岩爆、流沙等地段以及瓦斯溢出地层等。特殊地质地段隧道，由于岩层的地质成因复杂，地质条件和事故具有突发性，对隧道施工的危害性极大。因此，在特殊地质地段进行隧道施工时，除了应遵守一般技术要求外，还应遵守本章所介绍的规定，采取针对性较强的辅助方法施工。Page:4第一节 断 层一、断层对隧道施工影响 隧道穿过断层地段，施工难度取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性以及隧道轴线和断层构造线方向的组合关系(正交、斜交或平行)。此外，与施工过程中对围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施工技术措施是否得当等，均有很大关系。当隧道轴线接近于垂直构造线方向时如图7-4-1所示，断层规模较小，破碎带不宽，且含水量较小时，条件比较有利，可随挖随撑。但当隧道轴线斜交或者平行于构造方向时如图7-4-2所示，则隧道穿过破碎带的长度增大，并有强大侧压力，应加强边墙衬砌，及时封闭。Page:5图7-4-1隧道轴线接近图垂直构造线方向7-4-2隧道轴线斜交或平行构造线方向 Page:6二、断层地带隧道施工步骤(一一)探明断层地带情况探明断层地带情况 当断层破碎带的宽度较大，破坏程度严重。破碎带的充填物情况复杂，且有较多地下水时，应在隧道一侧或两侧开挖调查导坑。(二二)施工注意事项施工注意事项 1防排水作业 (1)如断层带地下水是由地表水补给时，应在地表设置截排系统引排。对断层承压水，应在每个掘进循环中，向巷道前进方向钻凿不小于2个超前钻孔，其深度宜在4m以上，以探明地下水的情况；图7-4-3调查导坑 Page:7(2)随工作面的向前推进挖好排水沟，并根据岩质情况，必要时加以铺砌。如为反坡掘进则除应准备足够的抽水设备外，并应安排适当的集水坑(3)坑壁或坑顶有水流出时，应凿眼安置套管集中引排，使其不漫流。2施工工序 通过断层带的各施工工序之间的距离宜尽量缩短，并尽快地使全断面初支封闭，以减少岩层的暴露，松动和地压增大。3开挖作业 (1)采用爆破法掘进时，应严格掌握炮眼数量、深度及装药量。原则上应尽量减小爆破对围岩的震动；Page:8(2)采用分部开挖法时，其下部开挖宜左右两侧交替作业。如遇两侧软硬不同时，应用偏槽法开挖，按先软后硬顺序交错进行。4支护作业 (1)断层地带支护应宁强勿弱，并应经常检查加固；(2)在断层地带中，开挖面要立即喷射一层混凝土，并架设有足够强度的钢架支撑；(3)初期支护应紧跟开挖面，且应尽早封闭。Page:9第二节第二节 膨胀土围岩膨胀土围岩 膨胀土系指土中粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘性土。决定膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石粘土矿物。一、膨胀土围岩的特性 主要有以下三方面：（1）膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，使土体中储存有较高的初始应力。（2）膨胀土中发育有各种形态的裂隙，形成土体的多裂隙性。（3）膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，土体中干湿循环产生胀缩效应。Page:10二、膨胀土围岩对隧道施工危害（1）围岩裂缝（2）坑道下沉（3）围岩膨胀凸出和坍塌（4）隧道底部隆起（5）衬砌变形和破坏三、膨胀土围岩的隧道施工要点（1）加强调查、量测围岩的压力和流变（2）合理选择施工方法（3）防止围岩湿度变化（4）合理进行围岩支护 Page:11第三节 松散地层 松散地层的特点是：结构松散，胶结性弱，稳定性差，在施工中极易发生坍塌，若有地下水时则更甚。松散地层隧道施工原则是：先护后挖、密闭支撑、边挖边封闭。在这类地层中开挖坑道，主要是减少对围岩的扰动，必要时可采用超前注浆预加固地层方法，及早控制地下水。常用以下两种施工方法：一、超前支护施工方法 隧道开挖前，先向岩体内打入钢钎、钢管、钢板等构件，用以预先支护松散围岩，防止坑道掘进时松散岩体发生坍塌。Page:12松散堆积层 Page:13(一)超前预支护的主要类型 1、超前锚杆、小钢管 此法的要点是开挖掘进前，在开挖面顶部一定范围内，沿坑道设计轮廓线，向岩体内打入一排纵向锚杆(或型钢，或小钢管)，以形成一道顶部加固的岩石棚。然后，在此棚保护下进行开挖。超前锚杆宜采用早强砂浆锚杆。小钢管应平直，尾部焊箍.，顶部做成尖锥状。对于小钢管来说，其外插角的偏差不应超过5，孔位偏差不应超过100mm，顶入钻孔的长度不小于管长的90。开挖后应及时喷射混凝土，并尽快封闭环形初期支护。Page:14 超前锚杆主要适用于地下水较少的软弱破碎围岩的隧道工程中，如土砂质地层、弱膨胀性地层、流变性较小的地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带等、浅理无显著偏压的隧道。也适宜于采用中小型机械施工。Page:152、管 棚 管棚是在隧道开挖之前沿隧道开挖断面外轮廓，以一定间隔与隧道平行钻孔、插入钢管，再从插入的钢管内压注充填水泥浆或砂浆，来增加钢管外围岩的抗剪切强度，并使钢管与围岩一体化，由管棚和围岩构成棚架体系。Page:16 管棚主要适用于围岩压力来得快来得大，用于对围岩变形及地表下沉有较严格限制要求的软弱破碎围岩隧道工程中。在设计中，要充分考虑地质、周边环境、隧道开挖断面、埋深以及开挖方法等，决定管棚的配置、形状、施工范围、管棚间隔及断面等。Page:173、超前小导管注浆 此法的要点是在开挖掘进前，先用5cm-10cm厚的喷混凝土将开挖面和5m范围内的坑道封闭，然后沿坑道周边打入带孔的纵向小导管。由上而下的向小导管内压浆，浆液即由导管渗透到地层中，待浆液硬化后，即在坑道周围形成一个加固了的岩石圈，在此圈的防护下即可安全地进行开挖。小导管一般采用直径32mm的焊接钢管或直径40mm的无缝钢管制作，长度宜为3m6m，前端做成尖锥形，前段管壁上每隔10cm20cm交错钻眼，眼孔直径宜为6mm8mm。Page:18 二、降水、堵水 松散地层中含水时，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，有利于施工。降水、堵水的方法较多，如降水可在洞内或辅助坑道内井点降水。在埋深较浅的隧道中，可用深井泵降水，在洞外地面隧道两侧布点进行。当地下水丰富，而且排水条件或排水费用太高，经过技术、经济比选，可采用注浆堵水措施。注浆堵水又分地面预注浆和洞内开挖工作面预注浆。二者采用哪种方法，应根据隧道埋深、工程地质和水文地质情况，钻孔和压浆设备能力，以及技术、经济、工期等方面进行综合分析后采用。