山嶺隧道施工安全技術(shù)

山嶺隧道施工安全技術(shù)

中鐵隧道集團(tuán)公司安質(zhì)處二O一二年三月一、隧道施工過程中易發(fā)生的

事故類別1、坍塌（冒頂片幫）：洞口、掌子面、掌子面后方2、突泥涌水：掌子面、掌子面后方（巖溶、斷層）3、爆炸：瓦斯、炸藥4、火災(zāi)以上4類可能造成災(zāi)害性后果5、機(jī)械傷害：有軌（電機(jī)車、礦車）、無軌（汽車、裝載機(jī)、挖掘機(jī)）6、觸電7、其他傷害210年3月19日16時(shí)許，由集包線新旗下營隧道發(fā)生塌方事故，至30日搶險(xiǎn)救援宣告結(jié)束，10名被困作業(yè)人員已沒有生還希望。3宜萬鐵路馬鹿菁隧道“1.21”涌水事故

（06年1月21日，11局，長7879米，2480米處施工時(shí)，平導(dǎo)洞發(fā)生透水事故并通過聯(lián)絡(luò)巷灌入正洞，平導(dǎo)洞內(nèi)8人和正洞內(nèi)3人安全撤出，正洞內(nèi)其余11人被困，最大涌水量達(dá)每小時(shí)30萬立方米,）4董家山隧道“12.22”瓦斯爆炸事故05/12/22，都紋路董家山隧道瓦斯爆炸，44死11傷5石太客專太行山“10.1”火災(zāi)事故

2006年10月1日,石太客專太行山隧道防水板著火,造成多人傷亡.6洛湛鐵路大桂山隧道“12·10”爆炸事故(6死1傷)7二、隧道防坍技術(shù)(一)隧道坍塌的主要原因鐵道部工管中心主任張梅01年下半年講課時(shí)談到:

目前在建隧道6600公里，已規(guī)劃建設(shè)隧道7600公里，隧道呈現(xiàn)“三多”特點(diǎn)（隧道數(shù)量多、長大隧道多、風(fēng)險(xiǎn)隧道多）。其中軟弱圍巖隧道占有相當(dāng)大的比例。軟弱圍巖隧道施工，除地質(zhì)條件差，還會(huì)遇到斷面大、埋深淺、下穿公路或建筑物等情況，從而使施工更加復(fù)雜，難度更大。目前，由于技術(shù)措施不合理、施工方法不當(dāng)、施工工藝不到位、現(xiàn)場(chǎng)管理薄弱等環(huán)節(jié)的諸多問題，造成了大量的隧道變形和坍方事故，損失巨大，教訓(xùn)深刻。8據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從2006年到2010年目前為止，4年多時(shí)間內(nèi)，軟弱圍巖隧道發(fā)生事故28起，死亡71人，事故發(fā)生之頻繁，死亡人數(shù)之多，令人心痛。隧道坍塌統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，軟弱圍巖隧道事故主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是洞口坍方，占20%。二是掌子面變形坍方，占33%。三是掌子面后方坍方“關(guān)門”，占47%。

9（二）新奧法的基本原理

1、新奧法基本原則22條新奧法的創(chuàng)始人之一，奧地利的L·米勒（L·Muller）教授根據(jù)多年來新奧法設(shè)計(jì)、施工與實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、存在的問題與對(duì)策，于1978年總結(jié)出新奧法基本原則22條。10（1）隧道是是以其自自身的圍巖來支護(hù)的的，襯砌砌與圍巖巖應(yīng)緊密密地貼合合在一起起，使圍圍巖與襯襯砌形成成整體性性結(jié)構(gòu)。。（2）在隧道道的開挖挖過程中中，應(yīng)最最大限度度的保持持圍巖的的原始強(qiáng)度度。（3）盡可能能地防止止圍巖松動(dòng)動(dòng)，因圍巖巖松動(dòng)必必將導(dǎo)致致其強(qiáng)度度降低。。以往慣慣用的木木支架、、石材支支架及鋼鋼拱支架架不能與與圍巖緊緊密貼合合，故不不可避免免的出現(xiàn)現(xiàn)圍巖松松動(dòng)。而而采用噴噴射混凝凝土可以以及時(shí)封封閉圍巖巖，因此此可以防防止圍巖巖松動(dòng)（（圖1）。盡可能保保持圍巖巖的本身身的穩(wěn)定定——開挖工序序與爆破破1112（4）應(yīng)盡量量避免圍圍巖出現(xiàn)現(xiàn)單向或雙雙向應(yīng)力力狀態(tài)。隧道開開挖后，，巖體由由三向應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闉殡p向應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)，巖體體強(qiáng)度大大大下降降。若能能及時(shí)錨錨噴，可可提供足足夠大的的徑向支支護(hù)抗力力，使圍圍巖從最最不利的的雙向應(yīng)應(yīng)力向三三向應(yīng)力力狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化。（5）恰當(dāng)?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(qiáng)強(qiáng)度降低低。其措措施是在在圍巖壁壁面施以以支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)來阻阻止圍巖巖發(fā)生松松動(dòng)破壞壞（圖2）?？刂茋鷰r巖變形——噴錨支護(hù)護(hù)時(shí)機(jī)1314（6）應(yīng)適時(shí)地進(jìn)進(jìn)行支護(hù)護(hù)。既不能能過早，，也不能能太晚。。支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)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(yīng)該正正確地確確定巖體體或巖體體支護(hù)系系統(tǒng)的特特定的時(shí)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(shí)時(shí)間為基基礎(chǔ)，對(duì)對(duì)圍巖進(jìn)進(jìn)行分類類。適時(shí)進(jìn)行行支護(hù)——圍巖分級(jí)級(jí)15（8）如果預(yù)預(yù)計(jì)在隧隧道開挖挖時(shí)圍巖巖產(chǎn)生較較大變形形或松動(dòng)動(dòng)，則所所采用的的支護(hù)應(yīng)應(yīng)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(dá)到這這兩點(diǎn)要要求，而而木支架架或鋼拱拱支架與與圍巖為為點(diǎn)支撐撐，它只只能有效效地阻止止圍巖變變形或松松動(dòng)。（9）第一次次支護(hù)應(yīng)應(yīng)該是薄壁柔性性結(jié)構(gòu)，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(hù)護(hù)厚度為為150mm～250mm。（10）如果第第一次支支護(hù)的噴噴層的承承載能力力確實(shí)不不能保證證圍巖的的穩(wěn)定性性時(shí)，應(yīng)應(yīng)通過打打錨桿、、掛金屬屬網(wǎng)或增增設(shè)鋼拱拱架聯(lián)合支護(hù)護(hù)來解決（（圖4）。薄壁柔性性結(jié)構(gòu)——噴射混凝凝土全部覆蓋巖面面并密貼1617（11）從力學(xué)學(xué)角度上上看，新新奧法構(gòu)構(gòu)筑的隧隧道可以以認(rèn)為是是由圍巖巖支承環(huán)環(huán)與第一一次支護(hù)護(hù)、第二二次支護(hù)護(hù)構(gòu)成的的厚壁圓圓筒。圍圍巖支承承環(huán)和支支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)是在形形變協(xié)調(diào)調(diào)條件下下共同工工作的結(jié)結(jié)構(gòu)物。。而傳統(tǒng)統(tǒng)的觀點(diǎn)點(diǎn)則是把把隧道看看成是雙雙墩拱，，認(rèn)為該該拱是承承擔(dān)圍巖巖荷載的的結(jié)構(gòu)物物。新奧奧法把圍圍巖從加加載的因因素（或或把支護(hù)護(hù)從支撐撐概念））轉(zhuǎn)變成成承載的因素（（或把支支護(hù)變?yōu)闉榧庸谈鸥拍睿┦鞘莻€(gè)飛躍躍（圖5）。1819（12）當(dāng)隧道道為雙層層支護(hù)時(shí)時(shí)，內(nèi)圈圈支護(hù)不不宜太厚厚，且內(nèi)內(nèi)外兩層層支護(hù)要要緊密貼貼合，粘粘結(jié)為一一個(gè)整體，不要成成為摩擦擦結(jié)合，，要使兩兩層支護(hù)護(hù)之間僅僅能傳遞遞徑向力力。（13）若采用用二次支支護(hù)時(shí)，，第一次次支護(hù)所所形成的的圍巖支支護(hù)系統(tǒng)統(tǒng)就應(yīng)該該是穩(wěn)定的。第二二次支護(hù)護(hù)（內(nèi)襯襯砌）的的作用在在于進(jìn)一一步提高高工程的的安全性。但在有有大量涌涌水時(shí)，，或在圍圍巖變形形尚未穩(wěn)穩(wěn)定前就就構(gòu)筑第第二次支支護(hù)時(shí)，，則一次次支護(hù)與與二次支支護(hù)都需需要考慮慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性性問題。當(dāng)滲水水具有侵蝕性性時(shí)，只有采采取了防腐蝕蝕措施時(shí)才能能把錨桿看成成是永久性支支護(hù)的一個(gè)組組分。觀念——支護(hù)穩(wěn)定20（14）從力學(xué)上看看，圓筒只有有在全圓周上上沒有任何縫縫隙時(shí)才能起起到圓筒的作用，因此此隧道要封底底（圍巖非常常堅(jiān)硬除外）），形成閉合合圓筒，且封封底要及時(shí)，，一般為仰拱拱（圖6）。（15）圍巖的性態(tài)態(tài)受封底時(shí)間的影響較較大，若掘進(jìn)進(jìn)工作面推進(jìn)進(jìn)過快而延長長了封底時(shí)間間則使上拱圈圈承受不利的的縱向彎矩，，而下拱圈的的巖石承受很很高的應(yīng)力。。圓筒的作用——涉及到開挖方方法及封底時(shí)時(shí)機(jī)2122（16）隧道開挖后后，破壞了原原巖應(yīng)力狀態(tài)態(tài)，圍巖應(yīng)力力重新分布。。為了不使應(yīng)應(yīng)力重新分布布過程復(fù)雜化化并損壞巖體體，應(yīng)該采用用全斷面一次開挖。（17）隧道的施工工方法影響著著圍巖的時(shí)間間效應(yīng)。因此此，正確的施工方法對(duì)保證隧道的的穩(wěn)定性起著著決定性作用用。例如，一一次掘進(jìn)的長長度、第一次次支護(hù)的時(shí)間間、封底時(shí)間間、頂板上拱拱圈長度以及及支護(hù)的反力力等，均應(yīng)系系統(tǒng)地調(diào)整，，以便控制圍圍巖與支護(hù)系系統(tǒng)的穩(wěn)定過過程。（18）為了避免隧隧道斷面上尖尖角處的應(yīng)力力集中現(xiàn)象，，應(yīng)采用光滑的圓形斷面。。施工方法——不同段面及光光面爆破23（19）正確確定圍圍巖自承時(shí)間的手段是室內(nèi)內(nèi)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、圍巖巖變形量測(cè)等等。此外，圍圍巖的裸露時(shí)時(shí)間、變形速速度和巖石分分類也可以為為確定巖體或或巖體支護(hù)系系統(tǒng)的特定的的時(shí)間因素（（第（7）條）提供重重要數(shù)據(jù)。自自1952年以來對(duì)圍巖巖的變位量測(cè)測(cè)工作就已成成為新奧法施施工不可缺少少的工作了。。（20）第一次支護(hù)護(hù)的形式及其其設(shè)置的時(shí)間間應(yīng)根據(jù)所測(cè)得的巖體變形來來確定（圖7）。（21）混凝土應(yīng)力力測(cè)定、支護(hù)護(hù)與圍巖接觸觸面應(yīng)力測(cè)定定及施工期間間進(jìn)行的收斂斂變形量測(cè)等等測(cè)得的數(shù)據(jù)反饋到設(shè)計(jì)與施工工中，是指導(dǎo)導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工工的重要依據(jù)據(jù)。數(shù)據(jù)反饋——施工監(jiān)測(cè)2425（22）圍巖的滲流流壓力以及作作用于支護(hù)上上的靜水壓力力可通過各種種排水設(shè)施或或手段使之消消除。必要時(shí)時(shí)，要在第一一次支護(hù)和第第二次支護(hù)之之間，設(shè)置專專門的防水層層來解決防水水問題。26上述的22條基本原理表表明不能把新奧法法單純地看成成是一種施工工方法或支護(hù)護(hù)方法，而是是一系列思想想的綜合和系系統(tǒng)化，是一一個(gè)具體應(yīng)用用巖體動(dòng)態(tài)性性質(zhì)的完整的的力學(xué)概念。。根據(jù)以上22條原理，新奧奧法的核心思思想可歸納為為以下三個(gè)方方面：27一、支護(hù)要充充分發(fā)揮圍巖巖的承載能力力新奧法根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)支護(hù)圍巖共共同作用原理理，明確指出出圍巖是承載的的主體，初次支護(hù)和和最終襯砌的的目的，是為為了保證和調(diào)調(diào)動(dòng)圍巖的強(qiáng)強(qiáng)度，幫助圍圍巖實(shí)現(xiàn)自撐，使隧道盡快快形成一個(gè)能能自撐的土壤壤或巖石承載載環(huán)。圍巖一旦風(fēng)化化松動(dòng)，巖體體強(qiáng)度會(huì)大幅幅度降低，要要發(fā)揮圍巖的的承載能力，，首先一點(diǎn)就就是盡可能不損害圍巖原原有的強(qiáng)度。貫用的鋼拱拱支架不能避避免圍巖出現(xiàn)現(xiàn)松動(dòng)，采用用噴混凝土或或錨噴支護(hù)封封閉圍巖壁面面可以防止圍圍巖風(fēng)化和松松動(dòng)，減少圍圍巖強(qiáng)度的降降低。因此，，噴錨或錨噴噴支護(hù)是新奧奧法的重要特特征。28從力學(xué)角度講講，新奧法構(gòu)構(gòu)筑的隧道可可以認(rèn)為是由由圍巖支承環(huán)環(huán)與一次被覆覆、二次被覆覆構(gòu)成的厚壁壁圓筒（圖5）。支承環(huán)厚厚壁圓筒只有有在全圓周上上沒有任何縫隙時(shí)才能起到圓圓筒的作用，，形成閉合環(huán)非常重要。圍圍巖的工作特特性取決于襯襯砌的封閉時(shí)時(shí)間，因此，，除非確認(rèn)底底板圍巖是非非常堅(jiān)硬而無無需設(shè)置底拱拱外，一般都都要設(shè)仰拱，，并且在施工工過程中要盡盡快對(duì)底板進(jìn)進(jìn)行支護(hù)以形形成閉合環(huán)。。同時(shí)，充分發(fā)發(fā)揮圍巖的承承載能力的應(yīng)應(yīng)使隧道自然然成拱并保護(hù)護(hù)圍巖，即周邊輪廓應(yīng)盡盡量圓順，防止局部應(yīng)應(yīng)力集中；減減輕爆破對(duì)圍圍巖的松動(dòng)破破壞，維護(hù)圍圍巖強(qiáng)度和自自承能力，使使其受力良好好。29二、建立二次次支護(hù)概念巷道開挖初期期的應(yīng)力調(diào)整整過程中，圍圍巖變形量大大、速度快。。為適應(yīng)這一一特點(diǎn)，新奧奧法要求支護(hù)護(hù)既能抑制圍圍巖變形、防防止圍巖開裂裂松動(dòng)，又要要具有一定的的可縮性，適度允許圍巖巖變形，只有這樣才才能最大限度度地減少支護(hù)護(hù)受力，充分分發(fā)揮圍巖的的支承能力。。錨桿支護(hù)是一一種可縮性支支護(hù)，但是噴噴層、混凝土土襯砌卻是剛剛度較大的脆脆性支護(hù)；噴噴層厚度大則則剛度大，在在變形壓力作作用下很快就就會(huì)破壞。為為提高噴層和和襯砌的柔性性，初次支護(hù)護(hù)要采用厚度度較薄的薄壁壁結(jié)構(gòu)，以減減少彎矩，提提高其變形適適應(yīng)能力。當(dāng)當(dāng)初次支護(hù)強(qiáng)強(qiáng)度需要增強(qiáng)強(qiáng)時(shí)，可以使使用錨桿、鋼筋網(wǎng)網(wǎng)及鋼拱架，而不是增加加噴層或襯砌砌的厚度。初次支護(hù)在于于有控制地允允許圍巖變形形，充分發(fā)揮圍圍巖的支護(hù)能能力，以較低低的成本獲得得較好的支護(hù)護(hù)效果。二次次支護(hù)的作用用是提高支護(hù)護(hù)的安全度，，根據(jù)新奧法法原則，二次次支護(hù)也應(yīng)采采用薄壁結(jié)構(gòu)構(gòu)，當(dāng)圍巖變變形穩(wěn)定后適適時(shí)地完成。。30三、建立隧道道施工量測(cè)體體系新奧法強(qiáng)調(diào)在在隧道施工過過程中進(jìn)行系系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)監(jiān)測(cè)工作，以以掌握圍巖活活動(dòng)規(guī)律和隧道安全程度。。新奧法的初初次支護(hù)參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)，是在在巖石力學(xué)基基本理論基礎(chǔ)礎(chǔ)之上，按照照圍巖分類及及工程類比方方法確定的，，只有通過現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，才才能對(duì)設(shè)計(jì)參參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一一步的優(yōu)化，，達(dá)到最佳支支護(hù)效果。因因此，量測(cè)工作是評(píng)價(jià)初初次支護(hù)是否否合理、施工工方法與工藝藝是否正確、、圍巖狀態(tài)是是否穩(wěn)定和確確定二次支護(hù)護(hù)時(shí)機(jī)的科學(xué)依據(jù)。監(jiān)測(cè)工作伴伴隨著隧道施工的全過過程，量測(cè)工作的好好壞，是按新新奧法施工能能否成功的重重要前提。31新奧法施工基基本原則概括括：少撓動(dòng)——開開挖方法面圓順——爆爆破方法早噴錨——時(shí)時(shí)間控制勤量測(cè)——量量測(cè)及時(shí)緊封閉——封封閉成環(huán)322、噴錨支護(hù)機(jī)機(jī)理及技術(shù)特特點(diǎn)錨噴支護(hù)是噴噴射混凝土、、錨桿、鋼筋筋網(wǎng)噴射混凝凝土等結(jié)構(gòu)組組合起來的支支護(hù)形式，可可以根據(jù)不同同圍巖的穩(wěn)定定狀況，采用用錨噴支護(hù)中中的一種或幾幾種結(jié)構(gòu)的組組合。錨噴支護(hù)包括括錨桿支護(hù)、、噴射混凝土土支護(hù)、噴射射混凝土錨桿桿聯(lián)合支護(hù)、、噴射混凝土土鋼筋網(wǎng)聯(lián)合合支護(hù)、噴射射混凝土與錨錨桿及鋼筋網(wǎng)網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)、、噴鋼纖維混混凝土支護(hù)、、噴鋼纖維混混凝土錨桿聯(lián)聯(lián)合支護(hù)，以以及上述幾種種類型加設(shè)鋼鋼格柵、型鋼鋼（或鋼拱架架）發(fā)展為一一種復(fù)合支護(hù)護(hù)形式。331）噴射混凝土土支護(hù)機(jī)理封閉巖面、防防止風(fēng)化松動(dòng)動(dòng)填充坑凹及裂裂隙、維護(hù)和和提高圍巖的的整體性、幫幫助圍巖發(fā)揮揮自身的結(jié)構(gòu)構(gòu)作用調(diào)整圍巖應(yīng)力力分布、防止止應(yīng)力集中控制圍巖變形形、防止掉塊塊、防止坍塌塌342）錨桿對(duì)圍巖巖所起的力學(xué)學(xué)效應(yīng)（1）吊懸作用：將不穩(wěn)定巖巖層懸吊在堅(jiān)堅(jiān)固巖層上，，阻止圍巖移移動(dòng)滑落。35（2）減跨作用：在隧道頂板板巖層中大入入錨桿，相當(dāng)當(dāng)于在頂板上上增加了支點(diǎn)點(diǎn)，使隧道跨跨度減小，從從而使頂板巖巖體應(yīng)力減小小。36（3）組合作用：在巖層中大大入錨桿，將將若干薄弱巖巖層錨固在一一起，類似將將疊合的板梁梁變成組合梁梁，提高巖層層的承載力。。37（4）擠壓加固作用用（整體加固固作用）：預(yù)應(yīng)力錨桿桿群錨入圍巖巖后，其兩端端附近巖體形形成圓錐形壓壓縮區(qū)，按照照一定間距排排列的錨桿在在預(yù)應(yīng)力作用用下構(gòu)成一個(gè)個(gè)均勻的壓縮縮帶，即承載載環(huán)。壓縮帶帶中的巖體處處于三向應(yīng)力力狀態(tài)，顯著著提高圍巖強(qiáng)強(qiáng)度。383、錨噴支護(hù)的的技術(shù)特點(diǎn)及時(shí)性主動(dòng)性增強(qiáng)性柔韌性密封性靈活性39（三）隧道防防坍的施工技技術(shù)措施1、隧道開挖方方法根據(jù)不同圍巖巖等級(jí)、不同同開挖斷面確確定并采取不不同的開挖方方法（工法））是運(yùn)用新奧奧法、防止隧隧道坍塌的根根本措施。常用的開挖工工法有全斷面面法、臺(tái)階法法、環(huán)形導(dǎo)坑坑（預(yù)留核心心土）法、CD法、CRD法、雙側(cè)壁導(dǎo)導(dǎo)坑法等。開挖工法應(yīng)根根據(jù)地質(zhì)情況況和地層加固固情況確定。。實(shí)施中根據(jù)據(jù)地質(zhì)情況和和量測(cè)成果及及時(shí)調(diào)整工法法。開挖工法選擇擇時(shí)，原則上上在確保安全全條件下，應(yīng)應(yīng)從簡單到復(fù)復(fù)雜，盡量減減少開挖步驟驟?，F(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)嚴(yán)嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)計(jì)工法，不得得擅自更改。。40（1）全斷面法按照隧道設(shè)計(jì)計(jì)輪廓線一次次爆破成型的的施工方法叫叫全斷面法。。全斷面法適用用于Ⅰ~Ⅲ級(jí)（強(qiáng)）巖巖質(zhì)較完整的的硬巖中。根據(jù)圍巖穩(wěn)定定程度亦可以以不設(shè)錨桿或或設(shè)短錨桿。。也可先出碴碴，然后再施施作初期支護(hù)護(hù)，但一般仍仍先施作拱部部初期支護(hù)，，以防止應(yīng)力力集中而造成成的圍巖松動(dòng)動(dòng)剝落。4142（2）臺(tái)階法臺(tái)階法中包括括長臺(tái)階法、、短臺(tái)階法和和超短臺(tái)階法法等三種，其其劃分一般是是根據(jù)臺(tái)階長長度來決定的的，如圖10.2.1所示。至于施施工中究竟應(yīng)應(yīng)采用何種臺(tái)臺(tái)階法，要根根據(jù)以下兩個(gè)個(gè)條件來決定定：A．初期支護(hù)形形成閉合斷面面的時(shí)間要求求，圍巖越差差，閉合時(shí)間間要求越短；；B．上斷面施工工所用的開挖挖、支護(hù)、出出碴等機(jī)械設(shè)設(shè)備對(duì)施工場(chǎng)場(chǎng)地大小的要要求。431）長臺(tái)階法。上、下斷面面相距較遠(yuǎn)，，一段上臺(tái)階階超前50m以上或大于5倍洞跨。它的適用范圍圍較全斷面法法廣泛，凡是是在全斷面法法中開挖面不不能自穩(wěn)，但但圍巖堅(jiān)硬不不用底拱封閉閉斷面的情況況，一般為ⅢⅢ級(jí)圍巖都可可采用長臺(tái)階階法。但圍巖較軟弱弱不易采用。。問題：無法法封底、長期期沉降、文明明施工差。442）短臺(tái)階法。上下兩個(gè)斷斷面相距較近近，一般上臺(tái)臺(tái)階長度小于于5倍但大于1~1.5倍洞徑。上下下斷面采用平平行作業(yè)。由于短臺(tái)階法法可縮短支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)閉合的的時(shí)間，改善善初期支護(hù)的的受力條件，，有利于控制制隧道收斂速速度和量值，，所以適用范范圍很廣，ⅢⅢ（弱）~Ⅵ（強(qiáng)）級(jí)圍圍巖都能采用用。短臺(tái)階法的缺缺點(diǎn)是上臺(tái)階階出碴時(shí)對(duì)下下半斷面施工工的干擾較大大，不能全部部平行作業(yè)。。問題：圍巖沉沉降時(shí)間長，，初期支護(hù)變變形、下沉顯顯著時(shí)，無法法及時(shí)閉合成成環(huán)。453）超短臺(tái)階法法。上臺(tái)階僅超超前小于1倍洞徑，采用用交替作業(yè)。。由于超短臺(tái)階階法初期支護(hù)護(hù)全斷面閉合合時(shí)間更短，，更有利于控控制圍巖變形形。能更有效效地控制地表表沉陷。所以以，超短臺(tái)階階法適用于ⅥⅥ級(jí)圍巖，要要求及早閉合合斷面采用超短臺(tái)階階法施工時(shí)應(yīng)應(yīng)注意以下問問題：在軟弱弱圍巖中施工工時(shí)，應(yīng)特別別注意開挖工工作面的穩(wěn)定定性，必要時(shí)時(shí)可采用輔助助施工措施，，如向圍巖中中注漿或打入入超前水平小小鋼管，對(duì)開開挖面進(jìn)行預(yù)預(yù)加固或預(yù)支支護(hù)。464748在所有臺(tái)階法法施工中，開開挖下半斷面面時(shí)要求做到到以下幾點(diǎn)：：1）下半斷面的的開挖（又稱稱落底）應(yīng)在在上半斷面初初期支護(hù)基本本穩(wěn)定后進(jìn)行行，或采用其其它有效措施施確保初期支支護(hù)體系的穩(wěn)穩(wěn)定性；采用用單側(cè)落底或或雙側(cè)交錯(cuò)落落底，避免上上部初期支護(hù)護(hù)兩側(cè)同時(shí)懸空空；又如，視圍圍巖狀況嚴(yán)格格控制落底長長度，一般采采用1~3m，并不得大于6m。2）下部邊墻開開挖后必須左右錯(cuò)進(jìn)，并立即噴射射混凝土，并并按規(guī)定做初初期支護(hù)。3）量測(cè)工作必必須及時(shí)，以以觀察拱頂、、拱腳和邊墻墻中部位移值值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)速速率增大，應(yīng)應(yīng)立即進(jìn)行底（（仰）拱封閉閉，或縮短進(jìn)尺，加加強(qiáng)支護(hù)，分割掌掌子面等。49（3）分部開挖法分部開挖法可分為為三種變化方案：：臺(tái)階分部開挖法單側(cè)壁導(dǎo)坑法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，50環(huán)形導(dǎo)坑(預(yù)留核心土)法：該方法利用核心土土穩(wěn)定掌子面，然然后開挖兩側(cè)邊墻墻、中部核心土，，最后開挖仰拱。。該工法步驟多，，工藝要求高。5152目前，軟弱圍巖大大斷面隧道多采用用環(huán)形導(dǎo)坑法（三三臺(tái)階七步流水法法），出現(xiàn)的問題題也最多，對(duì)該工工法技術(shù)要求如下下（雙線隧道）：：上臺(tái)階每循環(huán)開挖挖進(jìn)尺Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖不大于1榀鋼架，Ⅳ級(jí)不大于2榀。邊墻開挖進(jìn)尺不大大于2榀。仰拱開挖前必須完完成鋼架鎖腳錨桿桿（管），每循環(huán)環(huán)開挖進(jìn)尺不大于于3m。初期支護(hù)封閉成環(huán)環(huán)位置距掌子面距距離原則上不宜不不大于2倍洞徑。根據(jù)地質(zhì)、量測(cè)情情況，設(shè)置臨時(shí)仰仰拱或橫撐。5354CD法（中隔壁法）：：該工法適合于淺埋埋地段或穿越建（（構(gòu)）筑物時(shí)采用用，以減少沉降，，防止坍方。該工工法是將隧道分為為左右兩部分進(jìn)行行開挖，先在一側(cè)側(cè)采用臺(tái)階法分層層開挖及支護(hù)，再再開挖隧道另一側(cè)側(cè)。每臺(tái)階縱向長長度3～5m。初期支護(hù)仰拱緊緊跟下臺(tái)階，封閉閉成環(huán)。55CRD法（交叉中隔壁法法）：該工法在特殊條件件下采用。該工法法是將大斷面隧道道上、下、左、右右分塊開挖，并施施作初期支護(hù)和臨臨時(shí)橫撐（臨時(shí)仰仰拱），每臺(tái)階縱縱向長度3～5m，步步封閉成環(huán)。。56CRD工法開挖照片57隧道開挖支護(hù)存在在主要的問題：開挖方法選擇不當(dāng)當(dāng)：包括錯(cuò)進(jìn)距離離不足不按爆破設(shè)計(jì)控制：炸藥用量過多隧道超欠挖控制不不嚴(yán)初期支護(hù)不及時(shí)噴砼厚度不足噴砼不密貼：初支支背后回填其他材材料不安設(shè)錨桿開挖長度控制不嚴(yán)嚴(yán)臺(tái)階法下部鋼格柵柵接腿不及時(shí)、連連接不牢固、懸空空落底開挖距離過長長、封閉不及時(shí)58隧道超欠控制不嚴(yán)嚴(yán)，大于規(guī)范規(guī)定定隧道初期支護(hù)如噴噴砼厚度、鋼格柵柵、錨桿等與設(shè)計(jì)計(jì)嚴(yán)重不符隧道鋼拱架間距嚴(yán)嚴(yán)重超標(biāo)，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)、鋼格柵加工不不按設(shè)計(jì)要求施做做。61初期支護(hù)不及時(shí)噴砼厚度嚴(yán)重不足足，且未設(shè)置錨桿桿62632、不良地質(zhì)地段的的超前加固斷層破碎帶和軟弱弱地層，特別是富富含水時(shí)，應(yīng)減少少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，，一般采取先護(hù)后挖，密閉支撐，邊挖挖邊封閉的施工原原則，確保隧道安安全施工。主要的的方法有以下幾種種:超前小導(dǎo)管超前大管棚超前加固64(1)超前小導(dǎo)管超前小導(dǎo)管是在對(duì)對(duì)施工安全要求較較高的條件下使用用。在破碎圍巖、、堆積體、砂土質(zhì)質(zhì)地層、斷層破碎碎帶中普遍采用。。當(dāng)?shù)貙涌ㄣ@嚴(yán)重時(shí)時(shí)，可采用自進(jìn)式式錨桿。小導(dǎo)管一般采用φ32mm～φ60mm的鋼管，縱向長度度2.5～6m根據(jù)工程需要設(shè)置置。小導(dǎo)管布設(shè)后根據(jù)據(jù)地層穩(wěn)定情況，，如需要可進(jìn)行注注漿，加固周邊地地層。6566(2)超前大管棚超前大管棚一般是是在對(duì)沉降有嚴(yán)格格要求時(shí)使用，適適宜于淺埋洞口、、堆積體、砂土質(zhì)質(zhì)地層、斷層破碎碎帶地層，以及下下穿公路、鐵路、、地面建筑物時(shí)采采用。大管棚一般般采用φ70mm～φ159mm的鋼管，縱向長度度10～100m根據(jù)工程需要設(shè)置置。6768(3)超前加固在斷層破碎帶和軟軟弱地層，特別是是富含水時(shí)，必須須對(duì)圍巖進(jìn)行超前前加固，改良地層層，確保隧道安全全施工。必須配備專業(yè)隊(duì)伍伍、專業(yè)設(shè)備，進(jìn)進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，保保證加固效果。目前，常用的圍巖巖加固方法是注漿漿法。注漿漿法主要分全斷面面注漿和局部注漿漿兩種。在富水?dāng)鄶鄬拥貛?，常采取取全斷面注漿。69注漿加固范圍縱向加固長度應(yīng)根根據(jù)鉆機(jī)能力和地地層特點(diǎn)確定，一一般為20～30m。特殊地層條件下下，應(yīng)及時(shí)調(diào)整縱縱向注漿加固長度度，否則既影響進(jìn)進(jìn)度，又影響質(zhì)量量。

環(huán)向加固厚厚度一般為3～5m，局部可增加到5～8m。70超前加固存在的主主要問題：導(dǎo)管、管棚角度、、長度、間距不符符合設(shè)計(jì)導(dǎo)管、管棚注漿量量或壓力不符合設(shè)設(shè)計(jì)71723、監(jiān)控量測(cè)（1）一般圍巖條件下下深埋隧道的變形形實(shí)態(tài)一般圍巖條件下隧隧道的變形，大體體上可以分為以下下幾種。1）掌子面前方的先行變形（位移）；2）掌子面變形（位移），包括掌掌子面擠出位移及及掌子面位移；3）掌子面后方變形（位移）。7374從上圖可知，在計(jì)算條條件下，從掌子面面前方到掌子面后后方一定范圍內(nèi)的的拱頂下沉分布規(guī)規(guī)律，大致如下。。1）隧道開挖后在掌掌子面前方一定范范圍內(nèi)（2a~5a）產(chǎn)生了下沉，我我們稱之為“先行位移”；2）在掌子面處，產(chǎn)產(chǎn)生一定量的“初始位移”，此值與地質(zhì)條件件關(guān)系密切，約為為最終位移值的20～30％左右，這個(gè)位移是是開挖后瞬間發(fā)生生的；3）在掌子面后方，，隨掌子面的推進(jìn)進(jìn)，產(chǎn)生不斷增大大的位移，其特點(diǎn)點(diǎn)是初期的位移速度很很大，而后增長的速度度逐漸減緩，并趨趨于穩(wěn)定。4）圍巖性質(zhì)（初始始地應(yīng)力場(chǎng)、圍巖巖物性等）和施工工方法是決定變形形動(dòng)態(tài)的主要因素素，對(duì)隧道變形有有一定影響。7576掌子面后方位移的的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)是初始始位移發(fā)生的比較較快，而且量值也也比較大，即初期位移速度比較較大。因此，控制初期期位移速度的發(fā)展展是非常重要的。。這也是判定圍巖巖好壞的一個(gè)重要要指標(biāo)。控制了初初期位移速度的發(fā)發(fā)展，也就控制了了最終位移值。因因此，在實(shí)地量測(cè)測(cè)中，取得初始位移值和初期期位移速度兩個(gè)重要參數(shù)是非非常重要的。即及及時(shí)布點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控控量測(cè)，迅速反饋饋設(shè)計(jì)和施工是防坍的關(guān)鍵。77（2）監(jiān)控量測(cè)是軟弱弱圍巖隧道安全施施工的“眼睛”，是判斷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定定性、指導(dǎo)軟弱圍圍巖隧道安全施工工“最重要”的信息化手段不進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，，將無法保證軟弱弱圍巖的安全施工工。很多隧道的變變形與坍方是因?yàn)闉闆]有進(jìn)行量測(cè)、、或沒有使用量測(cè)測(cè)成果才產(chǎn)生的，，教訓(xùn)深刻。78測(cè)量方法監(jiān)控量測(cè)主要包括括拱頂下沉和水平平收斂，淺埋段應(yīng)應(yīng)進(jìn)行地表沉降量量測(cè)。目前采用有有尺量測(cè)的較多。。由于隧道斷面大大，采取有尺量測(cè)測(cè)時(shí)，施工干擾大大、耗時(shí)長。應(yīng)大大力推廣采用全站站儀利用貼片反射射進(jìn)行量測(cè)。7980監(jiān)控量測(cè)技術(shù)要求建立等級(jí)管理、信信息反饋和報(bào)告制制度。隧道監(jiān)控量測(cè)必須須設(shè)置專職人員，，培訓(xùn)后上崗，實(shí)實(shí)行專業(yè)化管理，，城市隧道要引入入第三方監(jiān)測(cè)。量測(cè)斷面布置間距距Ⅳ級(jí)圍巖10m（規(guī)程10～30m）、Ⅴ級(jí)圍巖5m（規(guī)程5～10m）。拱頂下沉或水平收收斂速率達(dá)5mm/d或位移累計(jì)達(dá)100mm時(shí)，要暫停施工，，分析產(chǎn)生原因，，提出處理措施。。采用有尺量測(cè)時(shí)，，測(cè)點(diǎn)掛鉤要做成成閉合三角形，保保證不變形、點(diǎn)接接觸。81量測(cè)點(diǎn)設(shè)置不規(guī)范范量測(cè)點(diǎn)設(shè)置不規(guī)范范監(jiān)控量測(cè)存在的主主要問題：不進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)：：填假資料監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容不全全：不進(jìn)行洞內(nèi)外外觀察量測(cè)布點(diǎn)不及時(shí)：：拱頂下沉、收斂斂量測(cè)初讀數(shù)宜在在3～6h內(nèi)完成，其它量測(cè)測(cè)應(yīng)在每次開挖后后12h內(nèi)取得初讀數(shù)，最最遲不得大于24h，且在下一循環(huán)開開挖前必須完成。監(jiān)測(cè)頻率不足不進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及及回歸分析未按變形管理等級(jí)級(jí)進(jìn)行管理83事故案例巖溶高壓、涌水85斷層涌泥涌水86三、隧道防突泥涌涌水安全技術(shù)（一）造成隧道突突泥涌水的主要原因:實(shí)際開挖揭示的地地質(zhì)與設(shè)計(jì)提供的的地質(zhì)存在較大差差異；對(duì)巖溶和斷層分布布范圍和類型，巖巖層的完整穩(wěn)定程程度、填充物和地地下水情況未超前前預(yù)測(cè)；對(duì)已揭露的巖溶、、斷層施工處理措措施不當(dāng)。87（二）防止隧道突泥涌水水的安全技術(shù)措施施應(yīng)在以下三個(gè)方面予以重視和和管理◆超前預(yù)報(bào)◆超前加固◆排堵結(jié)合、限量量排放881、超前預(yù)報(bào)施工階段必須進(jìn)行行地質(zhì)綜合預(yù)測(cè)預(yù)預(yù)報(bào)巖溶技術(shù)采用以超前鉆探為為主，以常規(guī)地質(zhì)質(zhì)分析、地質(zhì)雷達(dá)達(dá)、紅外線探水、、TSP地震波為輔助手段段的地質(zhì)超前綜合合預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)巖溶溶技術(shù)，可以比較較準(zhǔn)確判斷掌子面面前方30m、隧道開挖輪廓線線內(nèi)及距離隧道開開挖輪廓線距離小小于10m的溶洞位置、形態(tài)態(tài)及充填物、水量量、水壓大小，準(zhǔn)準(zhǔn)確率可達(dá)到90%以上。89(1)常規(guī)地質(zhì)分析主要根據(jù)環(huán)境條件件、地勘資料及掌掌子面開挖揭示的的地質(zhì)情況，通過過常規(guī)地質(zhì)分析，，可以初步判斷判判巖體的結(jié)構(gòu)、構(gòu)構(gòu)造、巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)面的產(chǎn)狀、巖溶溶發(fā)育的位置、范范圍、規(guī)模大小及及可能對(duì)施工安全全和隧道穩(wěn)定性帶帶來的不利影響，，從而為選擇更準(zhǔn)準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)測(cè)、、預(yù)報(bào)方法提供依依據(jù)。90(2)超前鉆探超前鉆探是最直接接和最準(zhǔn)確的地質(zhì)質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，，它是驗(yàn)證物探方方法預(yù)報(bào)結(jié)果和實(shí)實(shí)現(xiàn)精確預(yù)報(bào)的基基礎(chǔ)，它可以準(zhǔn)確確探明大型溶洞和和巖溶管道的位置置。一般情況下，對(duì)于于正洞，長距離宏宏觀地質(zhì)超前預(yù)測(cè)測(cè)預(yù)報(bào)，一般鉆2～4個(gè)鉆孔，鉆孔深度度一般應(yīng)控制在100m以內(nèi)。短距離地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)預(yù)報(bào)，一般鉆4～6個(gè)鉆孔，鉆孔深度度一般控制在30m。91(3)紅外線探水在高壓、富水、巖巖溶區(qū)進(jìn)行紅外線線探水，判斷30m之內(nèi)有水的準(zhǔn)確率率可達(dá)到86%，判斷30m之內(nèi)無水的準(zhǔn)確率率可達(dá)到88%。圖2-1一般灰?guī)r段的無水水探測(cè)曲線圖2-2PDK354+246、DK354+460溶洞探測(cè)曲線92（4）地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)地質(zhì)雷達(dá)用于隧道道周邊和底部巖溶溶檢測(cè)，準(zhǔn)確率為30%左右。圖2-3地質(zhì)雷達(dá)35MHz天線探測(cè)溶洞掌子子面前方93（5）TSP202、203地震波探測(cè)主要探測(cè)距離掌子子面200m以內(nèi)的不良地質(zhì)體體結(jié)構(gòu)面及溶洞界界面。結(jié)構(gòu)面的驗(yàn)驗(yàn)證率75%左右。圖２-5TSP202對(duì)平導(dǎo)1號(hào)溶洞的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)結(jié)果圖２-6TSP202對(duì)正洞2號(hào)溶洞的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)結(jié)果94超前鉆探紅紅外線探水水地質(zhì)雷達(dá)TSP202地震波探測(cè)952、超前加固在巖溶、斷層破碎碎帶富含水時(shí)，必必須對(duì)圍巖進(jìn)行超超前加固，改良地地層，確保隧道安安全施工。必須配備專業(yè)隊(duì)伍伍、專業(yè)設(shè)備，進(jìn)進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，保保證加固效果。目前，常用的圍巖巖加固方法是注漿漿法。注漿法主要要分全斷面注漿和和局部注漿兩種。。在富水?dāng)鄬拥貛?，常采取全斷面面注漿。96全斷面注漿法鉆孔孔數(shù)量多，施作周周期長；局部注漿漿是針對(duì)隧道前方方地層特點(diǎn)，對(duì)薄薄弱部位進(jìn)行注漿漿，鉆孔數(shù)量少，，施作周期短。無論是全斷面注漿漿，還是局部注漿漿，都要求必須配配備先進(jìn)的鉆孔注注漿設(shè)備，必須采采取信息化注漿。。注漿加固范圍縱向加固長度應(yīng)根根據(jù)鉆機(jī)能力和地地層特點(diǎn)確定，一一般為20～30m。特殊地層條件下下，應(yīng)及時(shí)調(diào)整縱縱向注漿加固長度度，否則既影響進(jìn)進(jìn)度，又影響質(zhì)量量。環(huán)向加固厚度一般般為3～5m，局部可增加到5～8m。97溶洞注漿堵水、加固效效果983、排堵結(jié)合、限量量排放實(shí)踐證明，當(dāng)隧道道施工中遇到高壓壓、富水溶洞時(shí)，，將水完全堵住是是不現(xiàn)實(shí)的，現(xiàn)有有的技術(shù)手段、材材料、設(shè)備也是達(dá)達(dá)不到的，因此應(yīng)應(yīng)允許部分排水，，降低水壓，以策策安全施工和運(yùn)營營。99超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)存在的主要問題題：未進(jìn)行常規(guī)地質(zhì)分分析未進(jìn)行超前地質(zhì)鉆鉆探止?jié){墻巖盤預(yù)留厚厚度不足注漿過程管理不嚴(yán)嚴(yán)溶洞或斷層揭露后后，分析、處理措措施不當(dāng)100事故案例四、隧道防爆安全全技術(shù)隧道瓦斯涌出、燃燃燒、爆炸、突出出以及火災(zāi)，以及及炸藥爆炸是嚴(yán)重重危及隧道施工安安全的重大災(zāi)害。。（一）造成隧道瓦瓦斯爆炸、炸藥的的主要原因未按瓦斯隧道進(jìn)行行施工；在通風(fēng)、設(shè)備、用用電、檢測(cè)、爆破破、培訓(xùn)等各方面面管理不到位。炸藥在運(yùn)輸、加工工、裝藥、連線、、起爆、臨時(shí)存放放過程中違章作業(yè)業(yè)102（二）隧道瓦斯基基本知識(shí)1、瓦斯的產(chǎn)生、存存在地質(zhì)、形式和和積聚形式瓦斯的產(chǎn)生存在的地質(zhì)存在形式積聚形式1032、瓦斯的主要性質(zhì)質(zhì)瓦斯的組成主要有有：甲烷（沼氣）CH4，一般可占80％以上；二氧化碳碳CO2和氮N2，一般占1%、2％左右；氫H2、一氧化碳CO、二氧化硫SO2及硫化氫H2S等氣體，一般含量量很少，但危害很很大。甲烷的基本特征為為無色、無嗅、無無味的可燃?xì)怏w；；比重是0.554，比空氣輕，因此此通常存在于隧道道的頂部；具有強(qiáng)強(qiáng)擴(kuò)散性；微溶于于水；甲烷具有燃燃燒性和爆炸性。隧道瓦斯爆炸基本本為甲烷爆炸。1043、瓦斯爆炸必須同時(shí)時(shí)具備三個(gè)條件，缺一不可：①氣中的氧含量大于12%（新鮮空氣氧含量量為20.9%）；②空氣中瓦斯?jié)舛葹?-16%；③具有溫度為650-750℃的火源。4、瓦斯等級(jí)的劃分瓦斯隧道分為低瓦斯隧道、高瓦瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三種瓦斯隧道工區(qū)分為為非瓦斯工區(qū)、低瓦瓦斯工區(qū)、高瓦斯斯工區(qū)、瓦斯突出出工區(qū)共4類。1055、瓦斯的涌出形式①普通涌出。指煤煤層或巖層中的瓦瓦斯大范圍、均勻勻、緩慢、長期地地向坑道涌出。②特殊涌出。包括括瓦斯噴出、煤和和沼氣突出。隧道施工中瓦斯的的來源隧道本身穿過煤層層隧道并沒有從煤層層中通過，但隧道道洞身以下存在煤