第4章--特殊地质地段的隧道施工-《隧道工程施工》教学课件.ppt

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1、隧 道 工 程 施 工第4章 特殊地质地段的隧道施工4.3黄土地段隧道施工4.1 特殊地质地段隧道施 工概述4.2膨胀土围岩地段隧道施工4.6岩爆地段隧道施工4.7高地温地段隧道施工4.8 瓦斯地层隧道施工4.4溶洞地段隧道施工4.5松散地层和流沙地段隧道施工4.9隧道施工塌方处理 初步认识特殊地质地段隧道的施工方法。具备确定黄土、溶洞、岩爆等地段隧道施工方案的能力。具备对隧道塌方进行预防与及时处理的能力。知识目标第4章 特殊地质地段的隧道施工4.1 特殊地质地段隧道施工概述 在修建隧道的过程中常会遇到一些不利于施工的特殊地质地段。在开挖、支护和衬砌过程中，受到各种因素的影响都可能发生土石坍塌

2、、坑道支撑变形、衬砌结构断裂，这些都将严重影响施工的进度、安全和质量。4.2 膨胀土围岩地段隧道施工4.2.2膨胀土围岩对隧道施工的危害1.围岩裂缝2.坑道下沉3.围岩膨胀突出和坍塌4.底 鼓5.衬砌变形和破坏4.2 膨胀土围岩地段隧道施工4.2.3膨胀土围岩隧道的施工要点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4.3 黄土地段隧道施工4.3.1黄土地层对隧道施工的影响1.黄土节理的影响 如果这种地层位于坑道顶部，则极易产生“塌顶”；若位于侧壁，则会普遍出现侧壁掉土；若施工时处理不当，则常会引起较大的坍塌。4.3 黄土地段隧道施工4.水对黄

3、土隧道施工的影响 当其受水浸湿、呈不同程度的湿陷后，会发生突然下沉现象，使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力，如果支护措施满足不了变化后的情况，则极易造成坍塌。若施工中洞内排水不良，则洞内道路会因泥泞而难行，不论是无轨还是有轨运输都会给道路的维护、机械的使用与保养、隧道的铺底或仰拱施工作业等带来很大的困难。4.3 黄土地段隧道施工1.黄土隧道的施工方法（1）黄土隧道施工时，应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。（2）施工中应遵循短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测的施工原则。4.3.2黄土隧道的施工方法及注意事项4.3 黄土地段隧道施工2.黄土隧道施工的注意事项（1）施工中如发现工作

4、面有失稳现象，应及时用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。（2）施工时应特别注意拱脚与墙脚处的断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填。（3）黄土隧道施工时宜先作仰拱，如果不能先作仰拱，可在开挖与灌注仰拱前加设横撑。（4）施工中如发现不安全因素，应暂停开挖，加强临时支护。4.4 溶洞地段隧道施工4.4.2隧道遇到溶洞的处理措施（1）隧道通过岩溶区时，应查明溶洞分布的范围和类型，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。（2）隧道穿过岩溶区，可采用探孔或物探等方法探明地质情况。（3）岩溶地段隧道通常用到的处理溶洞的方法有“引”“堵”“越”“绕”四种。4.4 溶洞地段隧道施工

5、4.4.3溶洞地段隧道的施工要点（1）当施工达到溶洞边缘时，各工序应紧密衔接，支护和衬砌赶前。（2）施工中应注意检查溶洞顶部，及时处理危石。（3）在溶洞地段的爆破作业应多打眼、打浅眼，并控制爆破药量且减少对围岩的扰动。4.5 松散地层和流沙地段隧道施工4.5.1松散地层隧道施工1）超前锚杆或超前小导管2）超 前 管 棚 法1.超前支护 3.降水、堵水2.超前小导管预注浆4.5 松散地层和流沙地段隧道施工4.5.2流沙地段隧道施工1.加强调查，制定方案2.因地制宜，综合治水3.先护后挖，加强支护4.尽早衬砌，封闭成环4.6 岩爆地段隧道施工4.6.1岩爆的特点及产生的主要条件1.岩爆的特点（1）

6、岩爆在未发生前并无明显的预兆（虽然经过仔细找顶并无空响声）。（2）岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，一般呈中厚边薄的不规则片状，块度大小多为几厘米长宽的薄片，个别达几十厘米长宽。（3）岩爆发生的地点多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖工作面较远。岩爆发生的频率随暴露后的时间延长而降低。一般岩爆发生在16 d之内。4.6 岩爆地段隧道施工2.岩爆产生的主要条件 地层的岩性条件和地应力的大小是岩爆产生与否的两个决定性因素。从能量的观点来看，岩爆的形成过程是岩体中的能量从储存到释放直至最终使岩体破坏而脱离母岩的过程。因此，岩爆是否发生及其表现形式主要取决于岩体中是否储存了足够的能量，是否具

7、有释放能量的条件及能量释放的方式等。4.6.2 岩爆的防治措施2.弱化围岩弱化围岩主要措施是注水、超前预裂爆破、排孔法、切缝法等。1.强化支护 强化支护的措施很多，如喷射混凝土或喷钢纤维混凝土、锚杆加固、锚喷支护、钢支撑网喷联合，紧跟混凝土衬砌等。4.6 岩爆地段隧道施工4.7.1 高地温的热源4.7 高地温地段隧道施工1.火山岩浆集中处的热能2.放射性元素的裂变热源4.7 高地温地段隧道施工4.7.2高地温地段隧道的施工要点（1）为保证隧道施工人员进行正常的安全生产，我国有关部门对隧道施工作业环境的卫生标准进行了规定。（2）为达到规定的标准，在施工中一般采取通风、洒水及通风与洒水相结合的措施

8、。4.7 高地温地段隧道施工（3）为防止二次混凝土衬砌出现裂缝，应采取下列措施。为了防止高温时的强度降低，应选定合适的水灰比，并考虑到对温泉水的耐久性，宜采用高炉矿渣水泥（分离粉碎型水泥）。在防水板和混凝土衬砌之间设隔热材料。把一般衬砌混凝土的浇筑长度适当缩短。用防水板和无纺布组合成缓冲材料。在两拱角的延长方向适当设裂缝诱发缝。4.8 瓦斯地层隧道施工2.瓦斯的燃烧和爆炸性 瓦斯燃烧时，遇到障碍而受压缩，即能转燃烧为爆炸。爆炸时能发生高温、封闭状态的爆炸（即容积为常数），温度可达2 150 2 650；能向四周自由扩张时的爆炸（即压力为常数），温度可达1 850 C。坑道中发生瓦斯爆炸后，坑道

9、中完全无氧，而充满氮气、二氧化碳及一氧化碳气体。这些有害气体将很快传布到邻近的坑道和工作面，凡是来不及躲避的人，都会中毒而窒息，甚至死亡。4.8 瓦斯地层隧道施工4.8 瓦斯地层隧道施工4.8.2瓦斯地层隧道的施工要点1.防止瓦斯事故发生的措施（1）若隧道穿过瓦斯溢出地段，则应预先确定瓦斯探测方法，并制定瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施等。（2）隧道通过瓦斯地区的施工方法宜采用全断面开挖。（3）加强通风是防止瓦斯爆炸最有效方法。4.8 瓦斯地层隧道施工1.防止瓦斯事故发生的措施（4）洞内空气中允许的瓦斯浓度应按以下规定进行控制。洞内总回风风流中允许的瓦斯浓度小于0.75%。从其他工作面进来

10、的风流中允许瓦斯浓度小于0.5%。掘进工作面允许的瓦斯浓度在2%以下。工作面装药爆破前允许的瓦斯浓度在1%以下。如瓦斯浓度超过上述规定，则工作人员必须立即撤到符合规定的地段，并切断电源。4.8 瓦斯地层隧道施工1.防止瓦斯事故发生的措施（5）当开挖工作面风流中和电动机附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时，须停工、停机，撤出人员，切断电源，进行处理。（6）瓦斯隧道必须加强通风，防止瓦斯积聚。（7）当开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以将空气稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。（8）采用防爆设施。4.8 瓦斯地层隧道施工2.严格执行相关制度（1）瓦斯检查制度。（2

11、）洞内严禁使用明火，严禁将如火柴、打火机、手电筒及其他易燃品带入洞内。（3）进洞人员必须经过瓦斯知识和防止瓦斯爆炸的安全教育。抢救人员未经专门培训不准在瓦斯爆炸后进洞抢救。（4）必须挑选工作认真负责、有一定业务能力、经过专业培训、考试合格的瓦斯检查人员进行监测工作。4.9.1发生塌方的主要原因4.9 隧道施工塌方处理 1.不良地质及水文地质条件 2.隧道设计考虑不周 3.施工方法和措施不当4.9.2预防塌方的施工措施4.9 隧道施工塌方处理 1.选择安全合理的施工方法和措施 2.加强塌方的预测 3.加强初期支护，控制塌方4.9.3隧道塌方的处理措施4.9 隧道施工塌方处理（1）隧道塌方时应及时

12、、迅速地进行处理。（2）处理塌方时应先加固未坍塌地段，防止继续发展，并按下列方法进行处理。对于小塌方（纵向延伸不长、坍穴不高），先加固坍体两端洞身，并喷射混凝土或采用锚喷联合支护封闭坍穴顶部和侧部，再进行清渣。对于大塌方（坍穴高、坍渣数量大），当坍渣体完全堵住洞身时，宜采取先护后挖的方法。塌方冒顶，在清渣前应支护陷穴口，当地层极差时，在陷穴口附近地面打设地表锚杆，洞内可采用管棚支护和刚架支撑。洞口塌方，可采用暗洞明作的办法。（3）处理塌方的同时，应加强防排水工作。（4）塌方地段的衬砌，应视坍穴大小和地质情况予以加强。（5）采用新奥法施工的隧道或者有条件的隧道，塌方后要加设量测点，增加量测频率，根据量测信息及时研究对策。4.9 隧道施工塌方处理Thank you