復(fù)雜鐵路隧道關(guān)鍵施工技術(shù)

1、 演講內(nèi)容演講內(nèi)容洞門的基本形式洞門的基本形式直切式洞門正切式洞門倒切式洞門弧形擋墻式洞門洞門的變化形式洞門的變化形式曲線正切式洞門喇叭口式洞門直線漸變倒切式洞門正切變異型洞口隧道洞口工法選擇隧道洞口工法選擇o對于鐵路隧道而言，進(jìn)洞是隧道施工的第一道工序，也是決定整個(gè)隧道施工成敗的關(guān)鍵工序。洞口段的地質(zhì)情況十分復(fù)雜而且斷面大小不一，選擇一個(gè)合適的施工方案直接牽涉到工程施工準(zhǔn)備期的長短及下一步的施工效益、質(zhì)量和安全。o根據(jù)施工條件、圍巖類別、埋置深度、斷面大小、坡面情況以及環(huán)境條件等，并考慮安全、經(jīng)濟(jì)、工期等要求，鉆爆法施工的大斷面隧道的工法有： 臺階法中隔壁壁法-雙側(cè)壁導(dǎo)坑法CD法CRD法臺階

2、法開挖臺階法開挖CD工法工法CRD工法工法I II III IV 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工法選擇不當(dāng)造成塌方工法選擇不當(dāng)造成塌方工法及設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)造成塌方實(shí)例工法及設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)造成塌方實(shí)例采用洞口輔助工法的意義采用洞口輔助工法的意義o隧道洞口段施工由于洞口段復(fù)雜的地質(zhì)條件，如：淺埋、偏壓、圍巖破碎以及目前隧道開挖斷面大等特點(diǎn)，對進(jìn)洞施工帶來很多問題。因此在施工中除了要選擇合適的工法外，輔助工法的選擇也很重要。如果輔助工法選擇不當(dāng)或者施工不到位的話也會引起洞口的塌方，造成嚴(yán)重的后果。于是，在洞口段的施工中不僅需要采用合適的施工方法，而且要根據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇合適的輔助工法。大管棚支護(hù)

3、大管棚支護(hù)一般用在洞口段，不一般用在洞口段，不宜用在洞內(nèi)，長度以宜用在洞內(nèi)，長度以3050m為宜，環(huán)向間為宜，環(huán)向間距以距以3050cm為宜。為宜。小導(dǎo)管注漿小導(dǎo)管注漿破裂面超前小導(dǎo)管 用在淺埋、軟巖、不良地質(zhì)地段，小導(dǎo)管的角度和剛拱架的間距有關(guān)，小導(dǎo)管的環(huán)向間距以30cm為宜，長度和第一步開挖的臺階高度有關(guān)，長度宜超過第一步開挖的臺階高度的破裂面。輔助工法選擇不當(dāng)輔助工法選擇不當(dāng)隧道洞口段施工技術(shù)要點(diǎn)隧道洞口段施工技術(shù)要點(diǎn)o套拱應(yīng)有一定的長度，一般34m為宜；o套拱的基礎(chǔ)應(yīng)支承在穩(wěn)定的地層或結(jié)構(gòu)物上；o大管棚施工應(yīng)保持較高的水平精度，避免進(jìn)入隧道開挖空間；o套拱與地層的連接部位應(yīng)進(jìn)行加固處理

4、，以免剛度差異較大引起的地層坍塌；o及時(shí)封閉和施作仰拱，并加強(qiáng)地層變形監(jiān)測，嚴(yán)格控制地層沉降和收斂。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)oTSP地震波探測地震波探測o地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)雷達(dá)o紅外探水紅外探水o水平鉆孔（直接取芯）水平鉆孔（直接取芯）o綜合預(yù)報(bào)手段綜合預(yù)報(bào)手段 貫徹貫徹“因地制宜、長短結(jié)合、貫因地制宜、長短結(jié)合、貫穿全程穿全程”的地質(zhì)保障原則，把超前地的地質(zhì)保障原則，把超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作為一道工序，先探后掘，摸質(zhì)預(yù)報(bào)作為一道工序，先探后掘，摸清地質(zhì)情況，減少地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，以從根清地質(zhì)情況，減少地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，以從根本上保證隧道施工的安全、順利、快本上保證隧道施工的安全、順利、快速進(jìn)行速進(jìn)行 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

5、方法選擇超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法選擇長距離：長距離：TSP203短距離：地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水短距離：地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水初步探明交界面、不良地質(zhì)體初步探明交界面、不良地質(zhì)體TSP地震波探測地震波探測方法TSP原理地震波在不均勻地質(zhì)構(gòu)造中產(chǎn)生的反射波特性預(yù)報(bào)距離掌子面前方150m范圍內(nèi)優(yōu)點(diǎn)預(yù)報(bào)較準(zhǔn)確，提供楊氏模量、泊松比等巖石力學(xué)參數(shù)，預(yù)測圍巖級別，應(yīng)用廣泛缺點(diǎn)探測費(fèi)用高；對隧道施工有細(xì)微干擾；專業(yè)技術(shù)水平要求高；存在多解性水平超前探孔水平超前探孔 方法水平超前探孔原理根據(jù)鉆速的快慢可以判斷巖石的堅(jiān)硬程度；通過鉆孔取芯鑒定或根據(jù)鉆孔沖洗液的顏色、氣味、巖粉可以判斷前方巖石的礦物組成和可能的賦水狀態(tài)。由掘進(jìn)過

6、程中是否卡鉆，可以判斷前方裂隙是否發(fā)育。預(yù)報(bào)距離取決于水平探孔距離優(yōu)點(diǎn) 方便經(jīng)濟(jì)，不干擾施工，其可在爆破鉆眼時(shí)，對鑿巖機(jī)的掘進(jìn)情況進(jìn)行觀察。缺點(diǎn) 鉆速受其他因素影響；觀測的位置也僅限于打眼位置附近。水平超前探孔水平超前探孔長距離：長距離：6070m、每斷面、每斷面6個(gè)。個(gè)。短距離：短距離：610m，每斷面，每斷面6個(gè)。個(gè)。準(zhǔn)確探明準(zhǔn)確探明紅外探水紅外探水 利用紅外探水儀接收巖層向外部發(fā)射的紅外輻射信息，根據(jù)輻射場強(qiáng)的變化值來確定掌子面前方或洞壁四周是否有隱伏的含水體，對含水體方向進(jìn)行記錄，結(jié)合地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行分析并做出判斷。地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)雷達(dá)方法原理預(yù)報(bào)距離優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)地質(zhì)雷達(dá)電磁波束的反射掌子面前方1

7、030m分辨高、無損傷、探測和數(shù)據(jù)處理快、機(jī)動(dòng)靈活受施工干擾因素大，預(yù)報(bào)距離較短地質(zhì)雷達(dá)記錄數(shù)據(jù)地質(zhì)雷達(dá)記錄數(shù)據(jù) 掌子面前方溶洞忽視超前預(yù)報(bào)忽視超前預(yù)報(bào)圍巖軟硬交替處塌方塌方處理 不良地質(zhì)段不良地質(zhì)段( (導(dǎo)洞導(dǎo)洞) )上臺階施工的技術(shù)要點(diǎn)上臺階施工的技術(shù)要點(diǎn)o超前小導(dǎo)管帷幕注漿要到位超前小導(dǎo)管帷幕注漿要到位，這是避免不良地質(zhì)段隧道出現(xiàn)坍塌及大范圍冒頂?shù)那疤岷捅ＷC。o鎖腳錨管應(yīng)按要求打設(shè)，并嚴(yán)格注漿鎖腳錨管應(yīng)按要求打設(shè)，并嚴(yán)格注漿， 由此可以有效防止拱頂沉降和圍巖變形，使初期支護(hù)及時(shí)發(fā)揮作用。 o初期支護(hù)背后及時(shí)進(jìn)行回填注漿初期支護(hù)背后及時(shí)進(jìn)行回填注漿，這樣一方面可以減小圍巖的無支護(hù)范圍，避免

8、冒頂?shù)陌l(fā)生；同時(shí)可使支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖密貼，使支護(hù)結(jié)構(gòu)受力更趨合理。 在下臺階施工時(shí)，應(yīng)盡量減小上臺階支護(hù)結(jié)構(gòu)的懸露時(shí)間和懸露范圍，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。 全斷面注漿全斷面注漿超前注漿超前注漿初期支護(hù)背后回填注漿初期支護(hù)背后回填注漿全斷面預(yù)注漿堵水加固效果全斷面預(yù)注漿堵水加固效果注漿后注漿后掌子面干燥穩(wěn)定掌子面干燥穩(wěn)定注漿前掌子面注漿前掌子面泥塑狀不穩(wěn)定泥塑狀不穩(wěn)定圓梁山隧道注漿效果圓梁山隧道注漿效果質(zhì)量控制和安全風(fēng)險(xiǎn)管理質(zhì)量控制和安全風(fēng)險(xiǎn)管理o由于隧道工程本身的不確定性，隧道工程本身存在較由于隧道工程本身的不確定性，隧道工程本身存在較大的風(fēng)險(xiǎn)性。近年來發(fā)生的一系列的風(fēng)險(xiǎn)事故也提醒大的風(fēng)險(xiǎn)性。近年來發(fā)生的

9、一系列的風(fēng)險(xiǎn)事故也提醒著我們要加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理，尤其對復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧著我們要加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理，尤其對復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道工程施工而言，隧道本身的地質(zhì)復(fù)雜性更增大了風(fēng)道工程施工而言，隧道本身的地質(zhì)復(fù)雜性更增大了風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的概率，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：險(xiǎn)事故發(fā)生的概率，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：o不良地質(zhì)不良地質(zhì)o地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害o有害氣體及高溫有害氣體及高溫o爆破、施工用電等造成事故爆破、施工用電等造成事故不良地質(zhì)不良地質(zhì)(P1)粉細(xì)沙層充填物粉細(xì)沙層充填物淤泥質(zhì)充填物淤泥質(zhì)充填物不良地質(zhì)不良地質(zhì)(P2)溶洞溶洞回填處理后的溶洞回填處理后的溶洞不良地質(zhì)不良地質(zhì)(P3)富水沙層侵入開挖限界富水沙層侵

10、入開挖限界貫通掌子面的巖脈貫通掌子面的巖脈地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害（P1)斷層處斷層處有大量有大量涌水點(diǎn)涌水點(diǎn)涌水涌水地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害（P2）涌涌 砂砂掌子面涌泥掌子面涌泥地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害（P3)突突 泥泥地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害(P4)局部小范圍塌方局部小范圍塌方圍巖嚴(yán)重變形圍巖嚴(yán)重變形隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理o由于復(fù)雜地質(zhì)隧道工程施工中存在著大量的不確定性因素，為了確保隧道工程施工的質(zhì)量，我們必須對隧道施工中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行規(guī)避和控制，以盡可能地控制和避免安全事故的發(fā)生。運(yùn)用科技手段、成熟的技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備和可靠的經(jīng)驗(yàn)，有效降低隧道工程施工的風(fēng)險(xiǎn)。安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及規(guī)避對策安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及規(guī)避對策（P

11、1)風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測規(guī)避對策規(guī)避對策淺淺埋埋覆跨比小于1(多位于隧道洞口位置)(1)分部開挖：采用CD法或CRD或雙側(cè)壁導(dǎo)坑工法(2)輔助工法：超前錨桿或超前管棚，地表注漿等(3)控制爆破：掌握控爆的臨界振動(dòng)速度洞洞 口口順順層層滑滑坡坡(1)滑坡上緣裂縫(2)地面變形速度明顯加快，如地面建構(gòu)筑物等移位、變形(3)滲出水變混濁，開挖面巖層出水冒泥(4)裂縫處有響聲(1)盡量旱季施工(2)做好排水工程(3)對滑坡體進(jìn)行預(yù)加固:設(shè)置抗滑樁、錨索樁或樁間擋土墻等(4)輔助工法：開挖前，超前長管棚，注漿填塞裂隙(5)做好監(jiān)控量測安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及規(guī)避對策安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及規(guī)避對策（P2)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)

12、目風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測規(guī)避對策規(guī)避對策危危 巖巖落落石石(1)V型地貌或U型河谷山坡(2)裂隙節(jié)理發(fā)育，巖石破碎(3)地下水活動(dòng)充填巖層裂隙, 破壞巖體(1)清除松石(2)做好防排水工程(3)攔截危石(4)邊坡刷方，改造地形 巖巖溶溶(1)地面地質(zhì)調(diào)查(2)水平超前探孔(3)地質(zhì)雷達(dá)檢測(4)TSP檢測(5)綜合預(yù)報(bào)手段(1)小型溶洞隧道底部：充填或底板梁通過隧道邊墻：漿砌片石封堵，加強(qiáng)混凝土襯砌封閉拱部上方：噴錨支護(hù)加固，架設(shè)擴(kuò)拱防護(hù)，拱頂回填砌片石或干砌片石壓漿固結(jié)(2)較大溶洞跨越：如采用簡支梁、棧橋、拱橋、邊墻拱、整體浮放支托跨越支頂加固安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及規(guī)避對策安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測及規(guī)避對策（P3)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測規(guī)避對策規(guī)避對策突突涌涌水水(1)超前探孔(2)紅外探水(3)采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(1)引排水(2)堵水(3)反坡排水爆爆破破作作業(yè)業(yè)（1）爆破器材受潮或失效