高速鐵路隧道施工-特殊巖土和不良地段隧道施工解析

1、 Page: 1高高 速速 鐵鐵 路路 隧隧 道道 施施 工工 Page: 2特殊巖土和不良地段隧道施工一、不良地質(zhì)地段一、不良地質(zhì)地段 不良地質(zhì)地段是指滑坡、崩坍、巖堆、偏壓地層、巖溶、高應(yīng)力、高強(qiáng)度地層、松散地層，軟土地段等不利于隧道工程施工的不良地質(zhì)環(huán)境。 不良地質(zhì)地段的變異條件是非常復(fù)雜的。因此，在施工全過程中，應(yīng)經(jīng)常觀察地層與地質(zhì)條件的變化，勤檢查支護(hù)與襯砌的受力狀態(tài)，及時(shí)排險(xiǎn)，防止突然事故的發(fā)生。 Page: 3二、特殊地質(zhì)地段二、特殊地質(zhì)地段 特殊地質(zhì)地段是指膨脹地層、軟弱黃土地層、多年凍土地層、鹽漬土、巖鹽、含水未固結(jié)圍巖、溶洞、斷層、巖爆、流沙等地段以及瓦斯溢出地層等。 特殊

2、地質(zhì)地段隧道，由于巖層的地質(zhì)成因復(fù)雜，地質(zhì)條件和事故具有突發(fā)性，對(duì)隧道施工的危害性極大。因此，在特殊地質(zhì)地段進(jìn)行隧道施工時(shí)，除了應(yīng)遵守一般技術(shù)要求外，還應(yīng)遵守本章所介紹的規(guī)定，采取針對(duì)性較強(qiáng)的輔助方法施工。 Page: 4第一節(jié) 斷 層一、斷層對(duì)隧道施工影響 隧道穿過斷層地段，施工難度取決于斷層的性質(zhì)、斷層破碎帶的寬度、填充物、含水性和斷層活動(dòng)性以及隧道軸線和斷層構(gòu)造線方向的組合關(guān)系(正交、斜交或平行)。此外，與施工過程中對(duì)圍巖的破壞程度、工序銜接的快慢、施工技術(shù)措施是否得當(dāng)?shù)?，均有很大關(guān)系。 當(dāng)隧道軸線接近于垂直構(gòu)造線方向時(shí)如圖7-4-1所示，斷層規(guī)模較小，破碎帶不寬，且含水量較小時(shí)，條件比

3、較有利，可隨挖隨撐。但當(dāng)隧道軸線斜交或者平行于構(gòu)造方向時(shí)如圖7-4-2所示，則隧道穿過破碎帶的長度增大，并有強(qiáng)大側(cè)壓力，應(yīng)加強(qiáng)邊墻襯砌，及時(shí)封閉。 Page: 5圖7-4-1隧道軸線接近圖垂直構(gòu)造線方向7-4-2隧道軸線斜交或平行構(gòu)造線方向 Page: 6二、斷層地帶隧道施工步驟(一一)探明斷層地帶情況探明斷層地帶情況 當(dāng)斷層破碎帶的寬度較大，破壞程度嚴(yán)重。破碎帶的充填物情況復(fù)雜，且有較多地下水時(shí)，應(yīng)在隧道一側(cè)或兩側(cè)開挖調(diào)查導(dǎo)坑。 (二二)施工注意事項(xiàng)施工注意事項(xiàng) 1防排水作業(yè) (1)如斷層帶地下水是由地表水補(bǔ)給時(shí)，應(yīng)在地表設(shè)置截排系統(tǒng)引排。對(duì)斷層承壓水，應(yīng)在每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)中，向巷道前進(jìn)方向鉆鑿

4、不小于2個(gè)超前鉆孔，其深度宜在4m以上，以探明地下水的情況；圖7-4-3調(diào)查導(dǎo)坑 Page: 7 (2)隨工作面的向前推進(jìn)挖好排水溝，并根據(jù)巖質(zhì)情況，必要時(shí)加以鋪砌。如為反坡掘進(jìn)則除應(yīng)準(zhǔn)備足夠的抽水設(shè)備外，并應(yīng)安排適當(dāng)?shù)募?(3)坑壁或坑頂有水流出時(shí)，應(yīng)鑿眼安置套管集中引排，使其不漫流。2施工工序 通過斷層帶的各施工工序之間的距離宜盡量縮短，并盡快地使全斷面初支封閉，以減少巖層的暴露，松動(dòng)和地壓增大。3開挖作業(yè) (1)采用爆破法掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格掌握炮眼數(shù)量、深度及裝藥量。原則上應(yīng)盡量減小爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)； Page: 8 (2)采用分部開挖法時(shí)，其下部開挖宜左右兩側(cè)交替作業(yè)。如遇兩側(cè)軟硬不同

5、時(shí)，應(yīng)用偏槽法開挖，按先軟后硬順序交錯(cuò)進(jìn)行。4支護(hù)作業(yè) (1)斷層地帶支護(hù)應(yīng)寧強(qiáng)勿弱，并應(yīng)經(jīng)常檢查加固； (2)在斷層地帶中，開挖面要立即噴射一層混凝土，并架設(shè)有足夠強(qiáng)度的鋼架支撐； (3)初期支護(hù)應(yīng)緊跟開挖面，且應(yīng)盡早封閉。 Page: 9第二節(jié)第二節(jié) 膨脹土圍巖膨脹土圍巖 膨脹土系指土中粘土礦物成分主要由親水性礦物組成，同時(shí)具有吸水顯著膨脹軟化和失水收縮硬裂兩種特性，且具有濕脹干縮往復(fù)變形的高塑性粘性土。決定膨脹性的親水礦物主要是蒙脫石粘土礦物。 一、膨脹土圍巖的特性 主要有以下三方面： （1）膨脹土圍巖大多具有原始地層的超固結(jié)特性，使土體中儲(chǔ)存有較高的初始應(yīng)力。 （2）膨脹土中發(fā)育有各種

6、形態(tài)的裂隙，形成土體的多裂隙性。 （3）膨脹土圍巖因吸水而膨脹，失水而收縮，土體中干濕循環(huán)產(chǎn)生脹縮效應(yīng)。 Page: 10二、膨脹土圍巖對(duì)隧道施工危害（1）圍巖裂縫（2）坑道下沉（3）圍巖膨脹凸出和坍塌（4）隧道底部隆起（5）襯砌變形和破壞三、膨脹土圍巖的隧道施工要點(diǎn)（1）加強(qiáng)調(diào)查、量測(cè)圍巖的壓力和流變（2）合理選擇施工方法 （3）防止圍巖濕度變化 （4）合理進(jìn)行圍巖支護(hù) Page: 11第三節(jié) 松散地層 松散地層的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)松散，膠結(jié)性弱，穩(wěn)定性差，在施工中極易發(fā)生坍塌，若有地下水時(shí)則更甚。 松散地層隧道施工原則是：先護(hù)后挖、密閉支撐、邊挖邊封閉。在這類地層中開挖坑道，主要是減少對(duì)圍巖的擾

7、動(dòng)，必要時(shí)可采用超前注漿預(yù)加固地層方法，及早控制地下水。 常用以下兩種施工方法：一、超前支護(hù)施工方法 隧道開挖前，先向巖體內(nèi)打入鋼釬、鋼管、鋼板等構(gòu)件，用以預(yù)先支護(hù)松散圍巖，防止坑道掘進(jìn)時(shí)松散巖體發(fā)生坍塌。 Page: 12松散堆積層 Page: 13(一)超前預(yù)支護(hù)的主要類型 1、超前錨桿、小鋼管 此法的要點(diǎn)是開挖掘進(jìn)前，在開挖面頂部一定范圍內(nèi)，沿坑道設(shè)計(jì)輪廓線，向巖體內(nèi)打入一排縱向錨桿(或型鋼，或小鋼管)，以形成一道頂部加固的巖石棚。然后，在此棚保護(hù)下進(jìn)行開挖 。 超前錨桿宜采用早強(qiáng)砂漿錨桿。小鋼管應(yīng)平直，尾部焊箍.，頂部做成尖錐狀。對(duì)于小鋼管來說，其外插角的偏差不應(yīng)超過5，孔位偏差不應(yīng)超

8、過100mm，頂入鉆孔的長度不小于管長的90。開挖后應(yīng)及時(shí)噴射混凝土，并盡快封閉環(huán)形初期支護(hù)。 Page: 14 超前錨桿主要適用于地下水較少的軟弱破碎圍巖的隧道工程中，如土砂質(zhì)地層、弱膨脹性地層、流變性較小的地層、裂隙發(fā)育的巖體、斷層破碎帶等、淺理無顯著偏壓的隧道。也適宜于采用中小型機(jī)械施工。 Page: 152、管 棚 管棚是在隧道開挖之前沿隧道開挖斷面外輪廓，以一定間隔與隧道平行鉆孔、插入鋼管，再從插入的鋼管內(nèi)壓注充填水泥漿或砂漿，來增加鋼管外圍巖的抗剪切強(qiáng)度，并使鋼管與圍巖一體化，由管棚和圍巖構(gòu)成棚架體系。 Page: 16 管棚主要適用于圍巖壓力來得快來得大，用于對(duì)圍巖變形及地表下沉

9、有較嚴(yán)格限制要求的軟弱破碎圍巖隧道工程中。 在設(shè)計(jì)中，要充分考慮地質(zhì)、周邊環(huán)境、隧道開挖斷面、埋深以及開挖方法等，決定管棚的配置、形狀、施工范圍、管棚間隔及斷面等。 Page: 173、超前小導(dǎo)管注漿 此法的要點(diǎn)是在開挖掘進(jìn)前，先用5cm-10cm厚的噴混凝土將開挖面和5m范圍內(nèi)的坑道封閉，然后沿坑道周邊打入帶孔的縱向小導(dǎo)管。由上而下的向小導(dǎo)管內(nèi)壓漿，漿液即由導(dǎo)管滲透到地層中，待漿液硬化后，即在坑道周圍形成一個(gè)加固了的巖石圈，在此圈的防護(hù)下即可安全地進(jìn)行開挖。 小導(dǎo)管一般采用直徑32mm的焊接鋼管或直徑40mm的無縫鋼管制作，長度宜為3m6m，前端做成尖錐形，前段管壁上每隔10cm20cm交錯(cuò)鉆眼，眼孔直徑宜為6mm8mm。 Page: 18 二、降水、堵水 松散地層中含水時(shí)，對(duì)隧道施工的危害極大。排除施工部位的地下水，有利于施工。降水、堵水的方法較多，如降水可在洞內(nèi)或輔助坑道內(nèi)井點(diǎn)降水。在埋深較淺的隧道中，可用