山嶺隧道施工安全技術

山嶺隧隧道施施工安安全技技術中鐵隧隧道集集團公公司安安質處處二O一二年年三月月一、隧隧道施施工過過程中中易發(fā)發(fā)生的的事故類類別1、坍塌（冒頂片片幫）：洞口口、掌掌子面面、掌掌子面面后方方2、突泥涌涌水：：掌子子面、、掌子子面后后方（（巖溶溶、斷斷層））3、爆炸：：瓦斯斯、炸炸藥4、火災以上4類可能能造成成災害害性后后果5、機械傷傷害：：有軌軌（電電機車車、礦礦車））、無無軌（（汽車車、裝裝載機機、挖挖掘機機）6、觸電7、其他傷傷害210年3月19日16時許，，由集集包線線新旗旗下營營隧道道發(fā)生生塌方方事故故，至至30日搶險險救援援宣告告結束束，10名被困困作業(yè)業(yè)人員員已沒沒有生生還希希望。。3宜萬鐵鐵路馬馬鹿菁菁隧道道“1.21””涌水事事故（06年1月21日，11局，長長7879米，2480米處施施工時時，平平導洞洞發(fā)生生透水水事故故并通通過聯(lián)聯(lián)絡巷巷灌入入正洞洞，平平導洞洞內(nèi)8人和正正洞內(nèi)內(nèi)3人安全全撤出出，正正洞內(nèi)內(nèi)其余余11人被困困，最最大涌涌水量量達每每小時時30萬立方方米,）4董家山山隧道道“12.22””瓦斯爆爆炸事事故05/12/22，都紋紋路董董家山山隧道道瓦斯斯爆炸炸，44死11傷5石太客客專太太行山山“10.1””火災事事故2006年10月1日,石太客客專太太行山山隧道道防水水板著著火,造成多多人傷傷亡.6洛湛鐵鐵路大大桂山山隧道道“12··10”爆炸事事故(6死1傷)7二、隧隧道防防坍技技術(一)隧道坍坍塌的的主要要原因因鐵道部部工管管中心心主任任張梅梅01年下半半年講講課時時談到到:目前在在建隧隧道6600公里，，已規(guī)規(guī)劃建建設隧隧道7600公里，，隧道道呈現(xiàn)現(xiàn)“三多”特點（隧道道數(shù)量量多、、長大大隧道道多、、風險險隧道道多））。其中中軟弱弱圍巖巖隧道道占有有相當當大的的比例例。軟弱圍圍巖隧隧道施施工，，除地地質條條件差差，還還會遇遇到斷斷面大大、埋埋深淺淺、下下穿公公路或或建筑筑物等等情況況，從從而使使施工工更加加復雜雜，難難度更更大。。目前前，由于技技術措措施不不合理理、施施工方方法不不當、、施工工工藝藝不到到位、、現(xiàn)場場管理理薄弱弱等環(huán)節(jié)節(jié)的諸諸多問問題，，造成成了大大量的的隧道道變形形和坍坍方事事故，，損失失巨大大，教教訓深深刻。。8據(jù)不完完全統(tǒng)統(tǒng)計，，從2006年到2010年目前前為止止，4年多時時間內(nèi)內(nèi)，軟軟弱圍圍巖隧隧道發(fā)發(fā)生事事故28起，死死亡71人，事事故發(fā)發(fā)生之之頻繁繁，死死亡人人數(shù)之之多，，令人人心痛痛。隧道坍坍塌統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)數(shù)據(jù)進進行分分析，，軟弱弱圍巖巖隧道道事故故主要要表現(xiàn)現(xiàn)在三三個方方面：：一是洞洞口坍坍方，，占20%。二是掌掌子面面變形形坍方方，占占33%。三是掌掌子面面后方方坍方方“關門”，占47%。9（二））新奧奧法的的基本本原理理1、新奧奧法基基本原原則22條新奧法法的創(chuàng)創(chuàng)始人人之一一，奧奧地利利的L··米勒勒（（L··Muller）教教授授根根據(jù)據(jù)多多年年來來新新奧奧法法設設計計、、施施工工與與實實踐踐的的經(jīng)經(jīng)驗驗教教訓訓、、存存在在的的問問題題與與對對策策，，于于1978年總總結結出出新新奧奧法法基基本本原原則則22條。。10（1）隧隧道道是是以以其其自自身身的的圍巖巖來支支護護的的，，襯襯砌砌與與圍圍巖巖應應緊緊密密地地貼貼合合在在一一起起，，使使圍圍巖巖與與襯襯砌砌形形成成整整體體性性結結構構。。（2）在在隧隧道道的的開開挖挖過過程程中中，，應應最最大大限限度度的的保保持持圍圍巖巖的的原始始強強度度。（3）盡盡可可能能地地防防止止圍巖巖松松動動，因因圍圍巖巖松松動動必必將將導導致致其其強強度度降降低低。。以以往往慣慣用用的的木木支支架架、、石石材材支支架架及及鋼鋼拱拱支支架架不不能能與與圍圍巖巖緊緊密密貼貼合合，，故故不不可可避避免免的的出出現(xiàn)現(xiàn)圍圍巖巖松松動動。。而而采采用用噴噴射射混混凝凝土土可可以以及及時時封封閉閉圍圍巖巖，，因因此此可可以以防防止止圍圍巖巖松松動動（（圖圖1）。。盡可可能能保保持持圍圍巖巖的的本本身身的的穩(wěn)穩(wěn)定定———開挖挖工工序序與與爆爆破破1112（4）應應盡盡量量避避免免圍圍巖巖出出現(xiàn)現(xiàn)單向向或或雙雙向向應應力力狀狀態(tài)態(tài)。隧隧道道開開挖挖后后，，巖巖體體由由三三向向應應力力狀狀態(tài)態(tài)轉轉變變?yōu)闉殡p雙向向應應力力狀狀態(tài)態(tài)，，巖巖體體強強度度大大大大下下降降。。若若能能及及時時錨錨噴噴，，可可提提供供足足夠夠大大的的徑徑向向支支護護抗抗力力，，使使圍圍巖巖從從最最不不利利的的雙雙向向應應力力向向三三向向應應力力狀狀態(tài)態(tài)轉轉化化。。（5）恰當?shù)氐乜刂茋鷰r巖變形，即一方方面要允允許圍巖巖向隧道道空間收收縮變位位，以便便形成巖巖石支撐撐環(huán)，而而另一方方面，又又要限制制其產(chǎn)生生過大變變形造成成圍巖強強度降低低。其措措施是在在圍巖壁壁面施以以支護結結構來阻阻止圍巖巖發(fā)生松松動破壞壞（圖2）?？刂茋鷰r巖變形——噴錨支護護時機1314（6）應適時地進進行支護護。既不能能過早，，也不能能太晚。。支護結結構的剛剛度不宜宜太大，，也不要要過柔，，以便充充分發(fā)揮揮圍巖自自身的承承載能力力。（7）應該正正確地確確定巖體體或巖體體支護系系統(tǒng)的特特定的時間因素。是是以隧道道開挖后后圍巖能能保持穩(wěn)穩(wěn)定的時時間為基基礎，對對圍巖進進行分類類。適時進行行支護——圍巖分級級15（8）如果預預計在隧隧道開挖挖時圍巖巖產(chǎn)生較較大變形形或松動動，則所所采用的的支護應應能覆蓋蓋全部開挖巖面面并能與與圍巖緊密貼合合。使用噴噴射混凝凝土能夠夠達到這這兩點要要求，而而木支架架或鋼拱拱支架與與圍巖為為點支撐撐，它只只能有效效地阻止止圍巖變變形或松松動。（9）第一次次支護應應該是薄壁柔性性結構，以以便最大大限度地地限制彎彎矩和由由彎矩而而引起的的拉裂破破壞。一一般采用用的支護護厚度為為150mm～250mm。（10）如果第第一次支支護的噴噴層的承承載能力力確實不不能保證證圍巖的的穩(wěn)定性性時，應應通過打打錨桿、、掛金屬屬網(wǎng)或增增設鋼拱拱架聯(lián)合支護護來解決（（圖4）。薄壁柔性性結構——噴射混凝凝土全部覆蓋巖面面并密貼1617（11）從力學學角度上上看，新新奧法構構筑的隧隧道可以以認為是是由圍巖巖支承環(huán)環(huán)與第一一次支護護、第二二次支護護構成的的厚壁圓圓筒。圍圍巖支承承環(huán)和支支護結構構是在形形變協(xié)調(diào)調(diào)條件下下共同工工作的結結構物。。而傳統(tǒng)統(tǒng)的觀點點則是把把隧道看看成是雙雙墩拱，，認為該該拱是承承擔圍巖巖荷載的的結構物物。新奧奧法把圍圍巖從加加載的因因素（或或把支護護從支撐撐概念））轉變成成承載的因素（（或把支支護變?yōu)闉榧庸谈鸥拍睿┦鞘莻€飛躍躍（圖5）。1819（12）當隧道道為雙層層支護時時，內(nèi)圈圈支護不不宜太厚厚，且內(nèi)內(nèi)外兩層層支護要要緊密貼貼合，粘粘結為一一個整體，不要成成為摩擦擦結合，，要使兩兩層支護護之間僅僅能傳遞遞徑向力力。（13）若采用用二次支支護時，，第一次次支護所所形成的的圍巖支支護系統(tǒng)統(tǒng)就應該該是穩(wěn)定的。第二二次支護護（內(nèi)襯襯砌）的的作用在在于進一一步提高高工程的的安全性。但在有有大量涌涌水時，，或在圍圍巖變形形尚未穩(wěn)穩(wěn)定前就就構筑第第二次支支護時，，則一次次支護與與二次支支護都需需要考慮慮結構的穩(wěn)穩(wěn)定性問題。當當滲水具具有侵蝕蝕性時，，只有采采取了防防腐蝕措措施時才才能把錨錨桿看成成是永久久性支護護的一個個組分。。觀念——支護穩(wěn)定定20（14）從力學學上看，，圓筒只只有在全全圓周上上沒有任任何縫隙隙時才能能起到圓筒的作用，，因此隧隧道要封封底（圍圍巖非常常堅硬除除外），，形成閉閉合圓筒筒，且封封底要及及時，一一般為仰仰拱（圖圖6）。（15）圍巖的的性態(tài)受受封底時間的影影響較大大，若掘掘進工作作面推進進過快而而延長了了封底時時間則使使上拱圈圈承受不不利的縱縱向彎矩矩，而下下拱圈的的巖石承承受很高高的應力力。圓筒的作用——涉及到開開挖方法法及封底底時機2122（16）隧道開開挖后，，破壞了了原巖應應力狀態(tài)態(tài)，圍巖巖應力重重新分布布。為了了不使應應力重新新分布過過程復雜雜化并損損壞巖體體，應該該采用全斷面一次開挖挖。（17）隧道的的施工方方法影響響著圍巖巖的時間間效應。。因此，，正確的的施工方法法對保證隧隧道的穩(wěn)穩(wěn)定性起起著決定定性作用用。例如如，一次次掘進的的長度、、第一次次支護的的時間、、封底時時間、頂頂板上拱拱圈長度度以及支支護的反反力等，，均應系系統(tǒng)地調(diào)調(diào)整，以以便控制制圍巖與與支護系系統(tǒng)的穩(wěn)穩(wěn)定過程程。（18）為了避避免隧道道斷面上上尖角處處的應力力集中現(xiàn)現(xiàn)象，應應采用光滑的圓形斷斷面。施工方法法——不同段面面及光面面爆破23（19）正確確確定圍巖巖自承時間間的手段是是室內(nèi)實實驗、現(xiàn)現(xiàn)場實驗驗、圍巖巖變形量量測等。。此外，，圍巖的的裸露時時間、變變形速度度和巖石石分類也也可以為為確定巖巖體或巖巖體支護護系統(tǒng)的的特定的的時間因因素（第第（7）條）提提供重要要數(shù)據(jù)。。自1952年以來對對圍巖的的變位量量測工作作就已成成為新奧奧法施工工不可缺缺少的工工作了。。（20）第一次次支護的的形式及及其設置置的時間間應根據(jù)據(jù)所測得的巖體變變形來確確定（圖圖7）。（21）混凝土土應力測測定、支支護與圍圍巖接觸觸面應力力測定及及施工期期間進行行的收斂斂變形量量測等測測得的數(shù)據(jù)反饋饋到設計與與施工中中，是指指導設計計與施工工的重要要依據(jù)。。數(shù)據(jù)反饋饋——施工監(jiān)測測2425（22）圍巖的的滲流壓壓力以及及作用于于支護上上的靜水水壓力可可通過各各種排水水設施或或手段使使之消除除。必要要時，要要在第一一次支護護和第二二次支護護之間，，設置專專門的防防水層來來解決防防水問題題。26上述的22條基本原原理表明明不能把新新奧法單單純地看看成是一一種施工工方法或或支護方方法，而而是一系系列思想想的綜合合和系統(tǒng)統(tǒng)化，是是一個具具體應用用巖體動動態(tài)性質質的完整整的力學學概念。。根據(jù)以上上22條原理，，新奧法法的核心心思想可可歸納為為以下三三個方面面：27一、支護護要充分分發(fā)揮圍圍巖的承承載能力力新奧法根根據(jù)現(xiàn)代代巖石力力學支護護圍巖共共同作用用原理，，明確指指出圍巖是承承載的主主體，初次支支護和最最終襯砌砌的目的的，是為為了保證證和調(diào)動動圍巖的的強度，，幫助圍圍巖實現(xiàn)現(xiàn)自撐，使隧道道盡快形形成一個個能自撐撐的土壤壤或巖石石承載環(huán)環(huán)。圍巖一旦旦風化松松動，巖巖體強度度會大幅幅度降低低，要發(fā)發(fā)揮圍巖巖的承載載能力，，首先一一點就是是盡可能能不損害圍圍巖原有有的強度度。貫用的的鋼拱支支架不能能避免圍圍巖出現(xiàn)現(xiàn)松動，，采用噴噴混凝土土或錨噴噴支護封封閉圍巖巖壁面可可以防止止圍巖風風化和松松動，減減少圍巖巖強度的的降低。。因此，，噴錨或或錨噴支支護是新新奧法的的重要特特征。28從力學角角度講，，新奧法法構筑的的隧道可可以認為為是由圍圍巖支承承環(huán)與一一次被覆覆、二次次被覆構構成的厚厚壁圓筒筒（圖5）。支承承環(huán)厚壁壁圓筒只只有在全全圓周上上沒有任何縫隙隙時才能起起到圓筒筒的作用用，形成成閉合環(huán)非常重要要。圍巖巖的工作作特性取取決于襯襯砌的封封閉時間間，因此此，除非非確認底底板圍巖巖是非常常堅硬而而無需設設置底拱拱外，一一般都要要設仰拱拱，并且且在施工工過程中中要盡快快對底板板進行支支護以形形成閉合合環(huán)。同時，充充分發(fā)揮揮圍巖的的承載能能力的應應使隧道道自然成成拱并保保護圍巖巖，即周邊輪廓廓應盡量量圓順，防止局局部應力力集中；；減輕爆爆破對圍圍巖的松松動破壞壞，維護護圍巖強強度和自自承能力力，使其其受力良良好。29二、建立立二次支支護概念念巷道開挖挖初期的的應力調(diào)調(diào)整過程程中，圍圍巖變形形量大、、速度快快。為適適應這一一特點，，新奧法法要求支支護既能能抑制圍圍巖變形形、防止止圍巖開開裂松動動，又要要具有一一定的可可縮性，，適度允許許圍巖變變形，只有這這樣才能能最大限限度地減減少支護護受力，，充分發(fā)發(fā)揮圍巖巖的支承承能力。。錨桿支護護是一種種可縮性性支護，，但是噴噴層、混混凝土襯襯砌卻是是剛度較較大的脆脆性支護護；噴層層厚度大大則剛度度大，在在變形壓壓力作用用下很快快就會破破壞。為為提高噴噴層和襯襯砌的柔柔性，初初次支護護要采用用厚度較較薄的薄薄壁結構構，以減減少彎矩矩，提高高其變形形適應能能力。當當初次支支護強度度需要增增強時，，可以使使用錨桿、鋼鋼筋網(wǎng)及及鋼拱架架，而不是是增加噴噴層或襯襯砌的厚厚度。初次支護護在于有有控制地地允許圍圍巖變形形，充分發(fā)發(fā)揮圍巖巖的支護護能力，，以較低低的成本本獲得較較好的支支護效果果。二次次支護的的作用是是提高支支護的安安全度，，根據(jù)新新奧法原原則，二二次支護護也應采采用薄壁壁結構，，當圍巖巖變形穩(wěn)穩(wěn)定后適適時地完完成。30三、建立立隧道施施工量測測體系新奧法強強調(diào)在隧隧道施工工過程中中進行系系統(tǒng)的現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測測工作，，以掌握握圍巖活活動規(guī)律律和隧道安全程程度。新新奧法的的初次支支護參數(shù)數(shù)設計，，是在巖巖石力學學基本理理論基礎礎之上，，按照圍圍巖分類類及工程程類比方方法確定定的，只只有通過過現(xiàn)場實實測，才才能對設設計參數(shù)數(shù)進行進進一步的的優(yōu)化，，達到最最佳支護護效果。。因此，，量測工作是評評價初次次支護是是否合理理、施工工方法與與工藝是是否正確確、圍巖巖狀態(tài)是是否穩(wěn)定定和確定定二次支支護時機機的科學依據(jù)據(jù)。監(jiān)測工工作伴隨隨著隧道施工的的全過程程，量測工作作的好壞壞，是按按新奧法法施工能能否成功功的重要要前提。31新奧法施施工基本本原則概概括：少撓動———開挖挖方法面圓順———爆破破方法早噴錨———時間間控制勤量測———量測測及時緊封閉———封閉閉成環(huán)322、噴錨支支護機理理及技術術特點錨噴支護護是噴射射混凝土土、錨桿桿、鋼筋筋網(wǎng)噴射射混凝土土等結構構組合起起來的支支護形式式，可以以根據(jù)不不同圍巖巖的穩(wěn)定定狀況，，采用錨錨噴支護護中的一一種或幾幾種結構構的組合合。錨噴支護護包括錨錨桿支護護、噴射射混凝土土支護、、噴射混混凝土錨錨桿聯(lián)合合支護、、噴射混混凝土鋼鋼筋網(wǎng)聯(lián)聯(lián)合支護護、噴射射混凝土土與錨桿桿及鋼筋筋網(wǎng)聯(lián)合合支護、、噴鋼纖纖維混凝凝土支護護、噴鋼鋼纖維混混凝土錨錨桿聯(lián)合合支護，，以及上上述幾種種類型加加設鋼格格柵、型型鋼（或或鋼拱架架）發(fā)展展為一種種復合支支護形式式。331）噴射混混凝土支支護機理理封閉巖面面、防止止風化松松動填充坑凹凹及裂隙隙、維護護和提高高圍巖的的整體性性、幫助助圍巖發(fā)發(fā)揮自身身的結構構作用調(diào)整圍巖巖應力分分布、防防止應力力集中控制圍巖巖變形、、防止掉掉塊、防防止坍塌塌342）錨桿對對圍巖所所起的力力學效應應（1）吊懸作用用：將不穩(wěn)穩(wěn)定巖層層懸吊在在堅固巖巖層上，，阻止圍圍巖移動動滑落。。35（2）減跨作用用：在隧道道頂板巖巖層中大大入錨桿桿，相當當于在頂頂板上增增加了支支點，使使隧道跨跨度減小小，從而而使頂板板巖體應應力減小小。36（3）組合作用用：在巖層層中大入入錨桿，，將若干干薄弱巖巖層錨固固在一起起，類似似將疊合合的板梁梁變成組組合梁，，提高巖巖層的承承載力。。37（4）擠壓加固固作用（（整體加加固作用用）：預應力力錨桿群群錨入圍圍巖后，，其兩端端附近巖巖體形成成圓錐形形壓縮區(qū)區(qū)，按照照一定間間距排列列的錨桿桿在預應應力作用用下構成成一個均均勻的壓壓縮帶，，即承載載環(huán)。壓壓縮帶中中的巖體體處于三三向應力力狀態(tài)，，顯著提提高圍巖巖強度。。383、錨噴支支護的技技術特點點及時性主動性增強性柔韌性密封性靈活性39（三）隧隧道防坍坍的施工工技術措措施1、隧道開開挖方法法根據(jù)不同同圍巖等等級、不不同開挖挖斷面確確定并采采取不同同的開挖挖方法（（工法））是運用用新奧法法、防止止隧道坍坍塌的根根本措施施。常用的開開挖工法法有全斷斷面法、、臺階法法、環(huán)形形導坑（（預留核核心土））法、CD法、CRD法、雙側側壁導坑坑法等。。開挖工法法應根據(jù)據(jù)地質情情況和地地層加固固情況確確定。實實施中根根據(jù)地質質情況和和量測成成果及時時調(diào)整工工法。開挖工法法選擇時時，原則則上在確確保安全全條件下下，應從從簡單到到復雜，，盡量減減少開挖挖步驟?！，F(xiàn)場施工工應嚴格格執(zhí)行設設計工法法，不得得擅自更更改。40（1）全斷面面法按照隧道道設計輪輪廓線一一次爆破破成型的的施工方方法叫全全斷面法法。全斷面法法適用于于Ⅰ~Ⅲ級（強強）巖質質較完整整的硬巖巖中。根據(jù)圍巖巖穩(wěn)定程程度亦可可以不設設錨桿或或設短錨錨桿。也也可先出出碴，然然后再施施作初期期支護，，但一般般仍先施施作拱部部初期支支護，以以防止應應力集中中而造成成的圍巖巖松動剝剝落。4142（2）臺階法法臺階法中中包括長長臺階法法、短臺臺階法和和超短臺臺階法等等三種，，其劃分分一般是是根據(jù)臺臺階長度度來決定定的，如如圖10.2.1所示。至至于施工工中究竟竟應采用用何種臺臺階法，，要根據(jù)據(jù)以下兩兩個條件件來決定定：A．初期支支護形成成閉合斷斷面的時時間要求求，圍巖巖越差，，閉合時時間要求求越短；；B．上斷面面施工所所用的開開挖、支支護、出出碴等機機械設備備對施工工場地大大小的要要求。431）長臺階階法。上、下下斷面相相距較遠遠，一段段上臺階階超前50m以上或大大于5倍洞跨。。它的適用用范圍較較全斷面面法廣泛泛，凡是是在全斷斷面法中中開挖面面不能自自穩(wěn)，但但圍巖堅堅硬不用用底拱封封閉斷面面的情況況，一般般為Ⅲ級級圍巖都都可采用用長臺階階法。但圍巖較較軟弱不不易采用用。問題題：無法法封底、、長期沉沉降、文文明施工工差。442）短臺階階法。上下兩兩個斷面面相距較較近，一一般上臺臺階長度度小于5倍但大大于1~1.5倍洞徑徑。上上下斷斷面采采用平平行作作業(yè)。。由于短短臺階階法可可縮短短支護護結構構閉合合的時時間，，改善善初期期支護護的受受力條條件，，有利利于控控制隧隧道收收斂速速度和和量值值，所所以適適用范范圍很很廣，，Ⅲ（（弱））~Ⅵ（強強）級級圍巖巖都能能采用用。短臺階階法的的缺點點是上上臺階階出碴碴時對對下半半斷面面施工工的干干擾較較大，，不能能全部部平行行作業(yè)業(yè)。問題：：圍巖巖沉降降時間間長，，初期期支護護變形形、下下沉顯顯著時時，無無法及及時閉閉合成成環(huán)。。453）超短短臺階階法。上臺臺階僅僅超前前小于于1倍洞徑徑，采采用交交替作作業(yè)。。由于超超短臺臺階法法初期期支護護全斷斷面閉閉合時時間更更短，，更有有利于于控制制圍巖巖變形形。能能更有有效地地控制制地表表沉陷陷。所所以，，超短短臺階階法適適用于于Ⅵ級級圍巖巖，要要求及及早閉閉合斷斷面采用超短臺臺階法施工工時應注意意以下問題題：在軟弱弱圍巖中施施工時，應應特別注意意開挖工作作面的穩(wěn)定定性，必要要時可采用用輔助施工工措施，如如向圍巖中中注漿或打打入超前水水平小鋼管管，對開挖挖面進行預預加固或預預支護。464748在所有臺階階法施工中中，開挖下下半斷面時時要求做到到以下幾點點：1）下半斷面面的開挖（（又稱落底底）應在上上半斷面初初期支護基基本穩(wěn)定后后進行，或或采用其它它有效措施施確保初期期支護體系系的穩(wěn)定性性；采用單單側落底或或雙側交錯錯落底，避避免上部初初期支護兩側同時懸懸空；又如，視視圍巖狀況況嚴格控制制落底長度度，一般采采用1~3m，并不得大于于6m。2）下部邊墻墻開挖后必必須左右錯進，并立即噴噴射混凝土土，并按規(guī)規(guī)定做初期期支護。3）量測工作作必須及時時，以觀察察拱頂、拱拱腳和邊墻墻中部位移移值，當發(fā)發(fā)現(xiàn)速率增增大，應立即進行底底（仰）拱拱封閉，或縮短進進尺，加強強支護，分分割掌子面面等。49（3）分部開挖挖法分部開挖法法可分為三三種變化方方案：臺階分部開開挖法單側壁導坑坑法雙側壁導坑坑法，50環(huán)形導坑(預留核心土土)法：該方法利用用核心土穩(wěn)穩(wěn)定掌子面面，然后開開挖兩側邊邊墻、中部部核心土，，最后開挖挖仰拱。該該工法步驟驟多，工藝藝要求高。。5152目前，軟弱弱圍巖大斷斷面隧道多多采用環(huán)形形導坑法（（三臺階七七步流水法法），出現(xiàn)現(xiàn)的問題也也最多，對對該工法技技術要求如如下（雙線線隧道）：：上臺階每循循環(huán)開挖進進尺Ⅴ、Ⅵ級圍巖不大大于1榀鋼架，Ⅳ級不大于2榀。邊墻開挖進進尺不大于于2榀。仰拱開挖前前必須完成成鋼架鎖腳腳錨桿（管管），每循循環(huán)開挖進進尺不大于于3m。初期支護封封閉成環(huán)位位置距掌子子面距離原原則上不宜宜不大于2倍洞徑。根據(jù)地質、、量測情況況，設置臨臨時仰拱或或橫撐。5354CD法（中隔壁壁法）：該工法適合合于淺埋地地段或穿越越建（構））筑物時采采用，以減減少沉降，，防止坍方方。該工法法是將隧道道分為左右右兩部分進進行開挖，，先在一側側采用臺階階法分層開開挖及支護護，再開挖挖隧道另一一側。每臺臺階縱向長長度3～5m。初期支護護仰拱緊跟跟下臺階，，封閉成環(huán)環(huán)。55CRD法（交叉中中隔壁法））：該工法在特特殊條件下下采用。該該工法是將將大斷面隧隧道上、下下、左、右右分塊開挖挖，并施作作初期支護護和臨時橫橫撐（臨時時仰拱），，每臺階縱縱向長度3～5m，步步封閉閉成環(huán)。56CRD工法開挖照照片57隧道開挖支支護存在主要的問題：開挖方法選選擇不當：：包括錯進進距離不足足不按爆破設設計控制：炸藥用量量過多隧道超欠挖挖控制不嚴嚴初期支護不不及時噴砼厚度不不足噴砼不密貼貼：初支背背后回填其其他材料不安設錨桿桿開挖長度控控制不嚴臺階法下部部鋼格柵接接腿不及時時、連接不不牢固、懸懸空落底開挖距距離過長、、封閉不及及時58隧道超欠控控制不嚴，，大于規(guī)范范規(guī)定隧道初期支支護如噴砼砼厚度、鋼鋼格柵、錨錨桿等與設設計嚴重不不符隧道鋼拱架架間距嚴重重超標，鋼鋼筋網(wǎng)、鋼鋼格柵加工工不按設計計要求施做做。61初期支護不不及時噴砼厚度嚴嚴重不足，，且未設置置錨桿62632、不良地質質地段的超超前加固斷層破碎帶帶和軟弱地地層，特別別是富含水水時，應減減少對圍巖巖的擾動，，一般采取取先護后挖，密閉支撐撐，邊挖邊邊封閉的施施工原則，，確保隧道道安全施工工。主要的的方法有以以下幾種:超前小導管管超前大管棚棚超前加固64(1)超前小導管管超前小導管管是在對施施工安全要要求較高的的條件下使使用。在破破碎圍巖、、堆積體、、砂土質地地層、斷層層破碎帶中中普遍采用用。當?shù)貙涌ㄣ@鉆嚴重時，，可采用自自進式錨桿桿。小導管一般般采用φ32mm～φ60mm的鋼管，縱縱向長度2.5～6m根據(jù)工程需需要設置。。小導管布設設后根據(jù)地地層穩(wěn)定情情況，如需需要可進行行注漿，加加固周邊地地層。6566(2)超前大管棚棚超前大管棚棚一般是在在對沉降有有嚴格要求求時使用，，適宜于淺淺埋洞口、、堆積體、、砂土質地地層、斷層層破碎帶地地層，以及及下穿公路路、鐵路、、地面建筑筑物時采用用。大管棚棚一般采用用φ70mm～φ159mm的鋼管，縱縱向長度10～100m根據(jù)工程需需要設置。。6768(3)超前加固在斷層破碎碎帶和軟弱弱地層，特特別是富含含水時，必必須對圍巖巖進行超前前加固，改改良地層，，確保隧道道安全施工工。必須配備專專業(yè)隊伍、、專業(yè)設備備，進行專專項設計，，保證加固固效果。目前，常用用的圍巖加加固方法是是注漿法。。注注漿法主要要分全斷面面注漿和局局部注漿兩兩種。在富富水斷層地地帶，常采采取全斷面面注漿。69注漿加固范范圍縱向加固長長度應根據(jù)據(jù)鉆機能力力和地層特特點確定，，一般為20～30m。特殊地層層條件下，，應及時調(diào)調(diào)整縱向注注漿加固長長度，否則則既影響進進度，又影影響質量。。

環(huán)向加加固厚度一一般為3～5m，局部可增增加到5～8m。70超前加固存存在的主要要問題：導管、管棚棚角度、長長度、間距距不符合設設計導管、管棚棚注漿量或或壓力不符符合設計71723、監(jiān)控量測（1）一般圍巖條條件下深埋隧隧道的變形實實態(tài)一般圍巖條件件下隧道的變變形，大體上上可以分為以以下幾種。1）掌子面前方方的先行變形（位移）；2）掌子面變形（位移），包包括掌子面擠擠出位移及掌掌子面位移；；3）掌子面后方變變形（位移）。7374從上圖可知，在計計算條件下，，從掌子面前前方到掌子面面后方一定范范圍內(nèi)的拱頂頂下沉分布規(guī)規(guī)律，大致如如下。1）隧道開挖后后在掌子面前前方一定范圍圍內(nèi)（2a~5a）產(chǎn)生了下沉沉，我們稱之之為“先行位移”；2）在掌子面處處，產(chǎn)生一定定量的“初始位移”，此值與地質質條件關系密密切，約為最最終位移值的的20～30％左右，這個位位移是開挖后后瞬間發(fā)生的的；3）在掌子面后后方，隨掌子子面的推進，，產(chǎn)生不斷增增大的位移，，其特點是初期的位移速速度很大，而后增長的的速度逐漸減減緩，并趨于于穩(wěn)定。4）圍巖性質（（初始地應力力場、圍巖物物性等）和施施工方法是決決定變形動態(tài)態(tài)的主要因素素，對隧道變變形有一定影影響。7576掌子面后方位位移的動態(tài)特特點是初始位位移發(fā)生的比比較快，而且且量值也比較較大，即初期位移速度度比較大。因此，控制制初期位移速速度的發(fā)展是是非常重要的的。這也是判判定圍巖好壞壞的一個重要要指標?？刂浦屏顺跗谖灰埔扑俣鹊陌l(fā)展展，也就控制制了最終位移移值。因此，，在實地量測測中，取得初始位移值和和初期位移速速度兩個重要參數(shù)數(shù)是非常重要要的。即及時時布點進行監(jiān)監(jiān)控量測，迅迅速反饋設計計和施工是防坍的關鍵。77（2）監(jiān)控量測是是軟弱圍巖隧隧道安全施工工的“眼睛”，是判斷結構構穩(wěn)定性、指指導軟弱圍巖巖隧道安全施施工“最重要”的信息化手段段不進行監(jiān)控量量測，將無法法保證軟弱圍圍巖的安全施施工。很多隧隧道的變形與與坍方是因為為沒有進行量量測、或沒有有使用量測成成果才產(chǎn)生的的，教訓深刻刻。78測量方法監(jiān)控量測主要要包括拱頂下下沉和水平收收斂，淺埋段段應進行地表表沉降量測。。目前采用有有尺量測的較較多。由于隧隧道斷面大，，采取有尺量量測時，施工工干擾大、耗耗時長。應大大力推廣采用用全站儀利用用貼片反射進進行量測。7980監(jiān)控量測技術要求建立等級管理理、信息反饋饋和報告制度度。隧道監(jiān)控量測測必須設置專專職人員，培培訓后上崗，，實行專業(yè)化化管理，城市市隧道要引入入第三方監(jiān)測測。量測斷面布置置間距Ⅳ級圍巖10m（規(guī)程10～30m）、Ⅴ級圍巖5m（規(guī)程5～10m）。拱頂下沉或水水平收斂速率率達5mm/d或位移累計達達100mm時，要暫停施施工，分析產(chǎn)產(chǎn)生原因，提提出處理措施施。采用有尺量測測時，測點掛掛鉤要做成閉閉合三角形，，保證不變形形、點接觸。。81量測點設置不不規(guī)范量測點設置不不規(guī)范監(jiān)控量測存在在的主要問題題：不進行監(jiān)控量量測：填假資資料監(jiān)控量測內(nèi)容容不全：不進進行洞內(nèi)外觀觀察量測布點不及及時：拱頂下下沉、收斂量量測初讀數(shù)宜宜在3～6h內(nèi)完成，其它它量測應在每每次開挖后12h內(nèi)取得初讀數(shù)數(shù)，最遲不得得大于24h，且在下一循循環(huán)開挖前必必須完成。監(jiān)測頻率不足足不進行數(shù)據(jù)整整理及回歸分分析未按變形管理理等級進行管管理83事故案例巖溶高壓、涌涌水85斷層涌泥涌水水86三、隧道防突突泥涌水安全技術（一）造成隧隧道突泥涌水水的主要原因:實際開挖揭示示的地質與設設計提供的地地質存在較大大差異；對巖溶和斷層層分布范圍和和類型，巖層層的完整穩(wěn)定定程度、填充充物和地下水水情況未超前前預測；對已揭露的巖巖溶、斷層施施工處理措施施不當。87（二）防止隧道突泥泥涌水的安全全技術措施應在以下三個方面予以重重視和管理◆超前預報◆超前加固◆排堵結合、、限量排放881、超前預報施工階段必須須進行地質綜綜合預測預報報巖溶技術采用以超前鉆鉆探為主，以以常規(guī)地質分分析、地質雷雷達、紅外線線探水、TSP地震波為輔助助手段的地質質超前綜合預預測、預報巖巖溶技術，可可以比較準確確判斷掌子面面前方30m、隧道開挖輪輪廓線內(nèi)及距距離隧道開挖挖輪廓線距離離小于10m的溶洞位置、、形態(tài)及充填填物、水量、、水壓大小，，準確率可達達到90%以上。89(1)常規(guī)地質分析析主要根據(jù)環(huán)境境條件、地勘勘資料及掌子子面開挖揭示示的地質情況況，通過常規(guī)規(guī)地質分析，，可以初步判判斷判巖體的的結構、構造造、巖性、結結構面的產(chǎn)狀狀、巖溶發(fā)育育的位置、范范圍、規(guī)模大大小及可能對對施工安全和和隧道穩(wěn)定性性帶來的不利利影響，從而而為選擇更準準確的地質預預測、預報方方法提供依據(jù)據(jù)。90(2)超前鉆探超前鉆探是最最直接和最準準確的地質預預測預報方法法，它是驗證證物探方法預預報結果和實實現(xiàn)精確預報報的基礎，它它可以準確探探明大型溶洞洞和巖溶管道道的位置。一般情況下，，對于正洞，，長距離宏觀觀地質超前預預測預報，一一般鉆2～4個鉆孔，鉆孔孔深度一般應應控制在100m以內(nèi)。短距離地質預預測預報，一一般鉆4～6個鉆孔，鉆孔孔深度一般控控制在30m。91(3)紅外線探水在高壓、富水水、巖溶區(qū)進進行紅外線探探水，判斷30m之內(nèi)有水的準準確率可達到到86%，判斷30m之內(nèi)無水的準準確率可達到到88%。圖2-1一般灰?guī)r段的的無水探測曲曲線圖2-2PDK354+246、DK354+460溶洞探測曲線線92（4）地質雷達探探測地質雷雷達用用于隧隧道周周邊和和底部部巖溶溶檢測，，準確確率為30%左右。。圖2-3地質雷雷達35MHz天線探探測溶溶洞掌掌子面面前方方93（5）TSP202、、203地震波波探測主要探探測距距離掌掌子面面200m以內(nèi)的的不良良地質質體結結構面面及溶溶洞界界面。。結構構面的的驗證證率75%左右。。圖２-5TSP202對平導導1號溶洞洞的預預測預預報結結果圖２-6TSP202對正洞洞2號溶洞洞的預預測預預報結結果94超前鉆鉆探紅紅外外線探探水地質雷雷達TSP202地震波波探測測952、超前前加固固在巖溶溶、斷斷層破破碎帶帶富含含水時時，必必須對對圍巖巖進行行超前前加固固，改改良地地層，，確保保隧道道安全全施工工。必須配配備專專業(yè)隊隊伍、、專業(yè)業(yè)設備備，進進行專專項設設計，，保證證加固固效果果。目前，，常用用的圍圍巖加加固方方法是是注漿漿法。。注漿漿法主主要分分全斷斷面注注漿和和局部部注漿漿兩種種。在在富水水斷層層地帶帶，常常采取取全斷斷面注注漿。。96全斷面面注漿漿法鉆鉆孔數(shù)數(shù)量多多，施施作周周期長長；局局部注注漿是是針對對隧道道前方方地層層特點點，對對薄弱弱部位位進行行注漿漿，鉆鉆孔數(shù)數(shù)量少少，施施作周周期短短。無論是是全斷斷面注注漿，，還是是局部部注漿漿，都都要求求必須須配備備先進進的鉆鉆孔注注漿設設備，，必須須采取取信息息化注注漿。。注漿加加固范范圍縱向加加固長長度應應根據(jù)據(jù)鉆機機能力力和地地層特特點確確定，，一般般為20～30m。特殊殊地層層條件件下，，應及及時調(diào)調(diào)整縱縱向注注漿加加固長長度，，否則則既影影響進進度，，又影影響質質量。。環(huán)向加加固厚厚度一一般為為3～5m，局部部可增增加到到5～8m。97溶洞注漿堵堵水、、加固固效果果983、排堵堵結合合、限限量排排放實踐證證明，，當隧隧道施施工中中遇到到高壓壓、富富水溶溶洞時時，將將水完完全堵堵住是是不現(xiàn)現(xiàn)實的的，現(xiàn)現(xiàn)有的的技術術手段段、材材料、、設備備也是是達不不到的的，因因此應應允許許部分分排水水，降降低水水壓，，以策策安全全施工工和運運營。。99超前地地質預預測預預報存存在的的主要要問題題：未進行行常規(guī)規(guī)地質質分析析未進行行超前前地質質鉆探探止?jié){墻墻巖盤盤預留留厚度度不足足注漿過過程管管理不不嚴溶洞或或斷層層揭露露后，，分析析、處處理措措施不不當100事故案案例四、隧隧道防防爆安安全技技術隧道瓦瓦斯涌涌出、、燃燒燒、爆爆炸、、突出出以及及火災災，以以及炸炸藥爆爆炸是是嚴重重危及及隧道道施工工安全全的重重大災災害。。（一））造成成隧道道瓦斯斯爆炸炸、炸炸藥的的主要要原因因未按瓦瓦斯隧隧道進進行施施工；；在通風風、設設備、、用電電、檢檢測、、爆破破、培培訓等等各方方面管管理不不到位位。炸藥在在運輸輸、加加工、、裝藥藥、連連線、、起爆爆、臨臨時存存放過過程中中違章章作業(yè)業(yè)102（二））隧道道瓦斯斯基本本知識識1、瓦斯斯的產(chǎn)產(chǎn)生、、存在在地質質、形形式和和積聚聚形式式瓦斯的的產(chǎn)生生存在的的地質質存在形形式積聚形形式1032、瓦斯斯的主主要性性質瓦斯的的組成成主要要有：：甲烷（（沼氣氣）CH4，一般般可占占80％以上上；二二氧化化碳CO2和氮N2，一般般占1%、2％左右右；氫氫H2、一氧氧化碳碳CO、二氧氧化硫硫SO2及硫化化氫H2S等氣體體，一一般含含量很很少，，但危危害很很大。甲烷的的基本本特征征為無無色、、無嗅嗅、無無味的的可燃燃氣體體；比比重是是0.554，比空空氣輕輕，因因此通通常存存在于于隧道道的頂頂部；；具有有強擴擴散性性；微微溶于