山嶺隧道施工安全技術培訓講義128頁（PPT 知名企業(yè)）_ppt

1、 山嶺隧道施工安全技術 中鐵xx公司 二O一四年十月一、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5、斜井溜車以上5類可能造成災害性后果6、機械傷害：有軌（電機車、礦車）、無軌（汽車、裝載機、挖掘機）7、觸電；8、其他傷害22022/7/2410年3月19日16時許，由中鐵十二局施工的集包線新旗下營隧道發(fā)生塌方事故，至30日搶險救援宣告結束，10名被困作業(yè)人員已沒有生還希望。32022/7/24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

2、處施工時，平導洞發(fā)生透水事故并通過聯(lián)絡巷灌入正洞，平導洞內(nèi)8人和正洞內(nèi)3人安全撤出，正洞內(nèi)其余11人被困，最大涌水量達每小時30萬立方米, ）42022/7/24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52022/7/24石太客專太行山“10.1” 火災事故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.62022/7/24洛湛鐵路大桂山隧道“1210”爆炸事故(06年、十七局6死1傷)72022/7/24二、隧道防坍技術(一)隧道坍塌的主要原因鐵道部工管中心主任張梅10年下半年講課時談到: 目前在建隧道6600公里，已規(guī)劃

3、建設隧道7600公里，隧道呈現(xiàn)“三多”特點（隧道數(shù)量多、長大隧道多、風險隧道多）。其中軟弱圍巖隧道占有相當大的比例。 軟弱圍巖隧道施工，除地質(zhì)條件差，還會遇到斷面大、埋深淺、下穿公路或建筑物等情況，從而使施工更加復雜，難度更大。目前，由于技術措施不合理、施工方法不當、施工工藝不到位、現(xiàn)場管理薄弱等環(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，教訓深刻。82022/7/24 據(jù)不完全統(tǒng)計，從2006年到2010年目前為止，4年多時間內(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)計數(shù)據(jù)進行分析，軟弱圍巖隧道事故主要表現(xiàn)在三個方面：一是洞

4、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“關門”，占47%。 92022/7/24（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（LMuller）教授根據(jù)多年來新奧法設計、施工與實踐的經(jīng)驗教訓、存在的問題與對策，于1978年總結出新奧法基本原則22 條。102022/7/24（1）隧道是以其自身的圍巖來支護的，襯砌與圍巖應緊密地貼合在一起，使圍巖與襯砌形成整體性結構。（2）在隧道的開挖過程中，應最大限度的保持圍巖的原始強度。（3）盡可能地防止圍巖松動，因圍巖松動必將導致其強度降低。以往慣用的木支架、石材支架及鋼拱支架不能與圍巖緊密貼

5、合，故不可避免的出現(xiàn)圍巖松動。而采用噴射混凝土可以及時封閉圍巖，因此可以防止圍巖松動（圖1）。盡可能保持圍巖的本身的穩(wěn)定開挖工序與爆破112022/7/24122022/7/24（4）應盡量避免圍巖出現(xiàn)單向或雙向應力狀態(tài)。隧道開挖后，巖體由三向應力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向應力狀態(tài)，巖體強度大大下降。若能及時錨噴，可提供足夠大的徑向支護抗力，使圍巖從最不利的雙向應力向三向應力狀態(tài)轉(zhuǎn)化。（5）恰當?shù)乜刂茋鷰r變形，即一方面要允許圍巖向隧道空間收縮變位，以便形成巖石支撐環(huán)，而另一方面，又要限制其產(chǎn)生過大變形造成圍巖強度降低。其措施是在圍巖壁面施以支護結構來阻止圍巖發(fā)生松動破壞（圖2）?？刂茋鷰r變形噴錨支護時機1

6、32022/7/24142022/7/24（6）應適時地進行支護。既不能過早，也不能太晚。支護結構的剛度不宜太大，也不要過柔，以便充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力。（7）應該正確地確定巖體或巖體支護系統(tǒng)的特定的時間因素。是以隧道開挖后圍巖能保持穩(wěn)定的時間為基礎，對圍巖進行分類。適時進行支護圍巖分級152022/7/24（8）如果預計在隧道開挖時圍巖產(chǎn)生較大變形或松動，則所采用的支護應能覆蓋全部開挖巖面并能與圍巖緊密貼合。使用噴射混凝土能夠達到這兩點要求，而木支架或鋼拱支架與圍巖為點支撐，它只能有效地阻止圍巖變形或松動。（9）第一次支護應該是薄壁柔性結構，以便最大限度地限制彎矩和由彎矩而引起的拉裂破壞

7、。一般采用的支護厚度為150mm250mm。（10）如果第一次支護的噴層的承載能力確實不能保證圍巖的穩(wěn)定性時，應通過打錨桿、掛金屬網(wǎng)或增設鋼拱架聯(lián)合支護來解決（圖4）。薄壁柔性結構噴射混凝土全部覆蓋巖面并密貼162022/7/24172022/7/24（11）從力學角度上看，新奧法構筑的隧道可以認為是由圍巖支承環(huán)與第一次支護、第二次支護構成的厚壁圓筒。圍巖支承環(huán)和支護結構是在形變協(xié)調(diào)條件下共同工作的結構物。而傳統(tǒng)的觀點則是把隧道看成是雙墩拱，認為該拱是承擔圍巖荷載的結構物。新奧法把圍巖從加載的因素（或把支護從支撐概念）轉(zhuǎn)變成承載的因素（或把支護變?yōu)榧庸谈拍睿┦莻€飛躍（圖5）。182022/7/

8、24192022/7/24（12）當隧道為雙層支護時，內(nèi)圈支護不宜太厚，且內(nèi)外兩層支護要緊密貼合，粘結為一個整體，不要成為摩擦結合，要使兩層支護之間僅能傳遞徑向力。（13）若采用二次支護時，第一次支護所形成的圍巖支護系統(tǒng)就應該是穩(wěn)定的。第二次支護（內(nèi)襯砌）的作用在于進一步提高工程的安全性。但在有大量涌水時，或在圍巖變形尚未穩(wěn)定前就構筑第二次支護時，則一次支護與二次支護都需要考慮結構的穩(wěn)定性問題。當滲水具有侵蝕性時，只有采取了防腐蝕措施時才能把錨桿看成是永久性支護的一個組分。觀念支護穩(wěn)定202022/7/24（14）從力學上看，圓筒只有在全圓周上沒有任何縫隙時才能起到圓筒的作用，因此隧道要封底（

9、圍巖非常堅硬除外），形成閉合圓筒，且封底要及時，一般為仰拱（圖6）。（15）圍巖的性態(tài)受封底時間的影響較大，若掘進工作面推進過快而延長了封底時間則使上拱圈承受不利的縱向彎矩，而下拱圈的巖石承受很高的應力。圓筒的作用涉及到開挖方法及封底時機212022/7/24222022/7/24（16）隧道開挖后，破壞了原巖應力狀態(tài)，圍巖應力重新分布。為了不使應力重新分布過程復雜化并損壞巖體，應該采用全斷面一次開挖。（17）隧道的施工方法影響著圍巖的時間效應。因此，正確的施工方法對保證隧道的穩(wěn)定性起著決定性作用。例如，一次掘進的長度、第一次支護的時間、封底時間、頂板上拱圈長度以及支護的反力等，均應系統(tǒng)地調(diào)整

10、，以便控制圍巖與支護系統(tǒng)的穩(wěn)定過程。（18）為了避免隧道斷面上尖角處的應力集中現(xiàn)象，應采用光滑的圓形斷面。施工方法不同段面及光面爆破232022/7/24（19）正確確定圍巖自承時間的手段是室內(nèi)實驗、現(xiàn)場實驗、圍巖變形量測等。此外，圍巖的裸露時間、變形速度和巖石分類也可以為確定巖體或巖體支護系統(tǒng)的特定的時間因素（第（7）條）提供重要數(shù)據(jù)。自1952年以來對圍巖的變位量測工作就已成為新奧法施工不可缺少的工作了。（20）第一次支護的形式及其設置的時間應根據(jù)所測得的巖體變形來確定（圖7）。（21）混凝土應力測定、支護與圍巖接觸面應力測定及施工期間進行的收斂變形量測等測得的數(shù)據(jù)反饋到設計與施工中，是指

11、導設計與施工的重要依據(jù)。數(shù)據(jù)反饋施工監(jiān)測242022/7/24252022/7/24（22）圍巖的滲流壓力以及作用于支護上的靜水壓力可通過各種排水設施或手段使之消除。必要時，要在第一次支護和第二次支護之間，設置專門的防水層來解決防水問題。262022/7/24上述的22 條基本原理表明不能把新奧法單純地看成是一種施工方法或支護方法，而是一系列思想的綜合和系統(tǒng)化，是一個具體應用巖體動態(tài)性質(zhì)的完整的力學概念。根據(jù)以上22 條原理，新奧法的核心思想可歸納為以下三個方面：充分發(fā)揮圍巖的承載能力建立二次支護概念施工量測體系272022/7/24一、支護要充分發(fā)揮圍巖的承載能力新奧法根據(jù)現(xiàn)代巖石力學支護圍

12、巖共同作用原理，明確指出圍巖是承載的主體，初次支護和最終襯砌的目的，是為了保證和調(diào)動圍巖的強度，幫助圍巖實現(xiàn)自撐，使隧道盡快形成一個能自撐的土壤或巖石承載環(huán)。圍巖一旦風化松動，巖體強度會大幅度降低，要發(fā)揮圍巖的承載能力，首先一點就是盡可能不損害圍巖原有的強度。貫用的鋼拱支架不能避免圍巖出現(xiàn)松動，采用噴混凝土或錨噴支護封閉圍巖壁面可以防止圍巖風化和松動，減少圍巖強度的降低。因此，噴錨或錨噴支護是新奧法的重要特征。282022/7/24從力學角度講，新奧法構筑的隧道可以認為是由圍巖支承環(huán)與一次被覆、二次被覆構成的厚壁圓筒（圖5）。支承環(huán)厚壁圓筒只有在全圓周上沒有任何縫隙時才能起到圓筒的作用，形成閉

13、合環(huán)非常重要。圍巖的工作特性取決于襯砌的封閉時間，因此，除非確認底板圍巖是非常堅硬而無需設置底拱外，一般都要設仰拱，并且在施工過程中要盡快對底板進行支護以形成閉合環(huán)。同時，充分發(fā)揮圍巖的承載能力的應使隧道自然成拱并保護圍巖，即周邊輪廓應盡量圓順，防止局部應力集中；減輕爆破對圍巖的松動破壞，維護圍巖強度和自承能力，使其受力良好。292022/7/24二、建立二次支護概念巷道開挖初期的應力調(diào)整過程中，圍巖變形量大、速度快。為適應這一特點，新奧法要求支護既能抑制圍巖變形、防止圍巖開裂松動，又要具有一定的可縮性，適度允許圍巖變形，只有這樣才能最大限度地減少支護受力，充分發(fā)揮圍巖的支承能力。錨桿支護是一

14、種可縮性支護，但是噴層、混凝土襯砌卻是剛度較大的脆性支護；噴層厚度大則剛度大，在變形壓力作用下很快就會破壞。為提高噴層和襯砌的柔性，初次支護要采用厚度較薄的薄壁結構，以減少彎矩，提高其變形適應能力。當初次支護強度需要增強時，可以使用錨桿、鋼筋網(wǎng)及鋼拱架，而不是增加噴層或襯砌的厚度。初次支護在于有控制地允許圍巖變形，充分發(fā)揮圍巖的支護能力，以較低的成本獲得較好的支護效果。二次支護的作用是提高支護的安全度，根據(jù)新奧法原則，二次支護也應采用薄壁結構，當圍巖變形穩(wěn)定后適時地完成。302022/7/24三、建立隧道施工量測體系新奧法強調(diào)在隧道施工過程中進行系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)測工作，以掌握圍巖活動規(guī)律和隧道安全

15、程度。新奧法的初次支護參數(shù)設計，是在巖石力學基本理論基礎之上，按照圍巖分類及工程類比方法確定的，只有通過現(xiàn)場實測，才能對設計參數(shù)進行進一步的優(yōu)化，達到最佳支護效果。因此，量測工作是評價初次支護是否合理、施工方法與工藝是否正確、圍巖狀態(tài)是否穩(wěn)定和確定二次支護時機的科學依據(jù)。監(jiān)測工作伴隨著隧道施工的全過程，量測工作的好壞，是按新奧法施工能否成功的重要前提。312022/7/24新奧法施工基本原則概括： 少撓動開挖方法 面圓順爆破方法 早噴錨時間控制 勤量測量測及時 緊封閉封閉成環(huán)322022/7/24 2、噴錨支護機理及技術特點錨噴支護是噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土等結構組合起來的支護形式，

16、可以根據(jù)不同圍巖的穩(wěn)定狀況，采用錨噴支護中的一種或幾種結構的組合。錨噴支護包括錨桿支護、噴射混凝土支護、噴射混凝土錨桿聯(lián)合支護、噴射混凝土鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護、噴射混凝土與錨桿及鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護、噴鋼纖維混凝土支護、噴鋼纖維混凝土錨桿聯(lián)合支護，以及上述幾種類型加設鋼格柵、型鋼（或鋼拱架）發(fā)展為一種復合支護形式。332022/7/241）噴射混凝土支護機理 封閉巖面、防止風化松動 填充坑凹及裂隙、維護和提高圍巖的整體性、幫助圍巖發(fā)揮自身的結構作用 調(diào)整圍巖應力分布、防止應力集中 控制圍巖變形、防止掉塊、防止坍塌342022/7/242）錨桿對圍巖所起的力學效應（1）吊懸作用：將不穩(wěn)定巖層懸吊在堅固巖層上

17、，阻止圍巖移動滑落。352022/7/24（2）減跨作用：在隧道頂板巖層中大入錨桿，相當于在頂板上增加了支點，使隧道跨度減小，從而使頂板巖體應力減小。362022/7/24（3）組合作用：在巖層中大入錨桿，將若干薄弱巖層錨固在一起，類似將疊合的板梁變成組合梁，提高巖層的承載力。372022/7/24（4）擠壓加固作用（整體加固作用）：預應力錨桿群錨入圍巖后，其兩端附近巖體形成圓錐形壓縮區(qū)，按照一定間距排列的錨桿在預應力作用下構成一個均勻的壓縮帶，即承載環(huán)。壓縮帶中的巖體處于三向應力狀態(tài)，顯著提高圍巖強度。382022/7/243、錨噴支護的技術特點 及時性 主動性 增強性 柔韌性 密封性 靈活

18、性392022/7/24（三）隧道防坍的施工技術措施1、隧道開挖方法根據(jù)不同圍巖等級、不同開挖斷面確定并采取不同的開挖方法（工法）是運用新奧法、防止隧道坍塌的根本措施。常用的開挖工法有全斷面法、臺階法、環(huán)形導坑（預留核心土）法、CD法、CRD法、雙側壁導坑法等。開挖工法應根據(jù)地質(zhì)情況和地層加固情況確定。實施中根據(jù)地質(zhì)情況和量測成果及時調(diào)整工法。開挖工法選擇時，原則上在確保安全條件下，應從簡單到復雜，盡量減少開挖步驟?，F(xiàn)場施工應嚴格執(zhí)行設計工法，不得擅自更改。 402022/7/24（1）全斷面法按照隧道設計輪廓線一次爆破成型的施工方法叫全斷面法。全斷面法適用于級（強）巖質(zhì)較完整的硬巖中。根據(jù)圍

19、巖穩(wěn)定程度亦可以不設錨桿或設短錨桿。也可先出碴，然后再施作初期支護，但一般仍先施作拱部初期支護，以防止應力集中而造成的圍巖松動剝落。412022/7/24422022/7/24（2）臺階法臺階法中包括長臺階法、短臺階法和超短臺階法等三種，其劃分一般是根據(jù)臺階長度來決定的。至于施工中究竟應采用何種臺階法，要根據(jù)以下兩個條件來決定：A初期支護形成閉合斷面的時間要求，圍巖越差，閉合時間要求越短；B上斷面施工所用的開挖、支護、出碴等機械設備對施工場地大小的要求。432022/7/241）長臺階法。上、下斷面相距較遠，一段上臺階超前50m以上或大于5倍洞跨。它的適用范圍較全斷面法廣泛，凡是在全斷面法中開

20、挖面不能自穩(wěn)，但圍巖堅硬不用底拱封閉斷面的情況，一般為級圍巖都可采用長臺階法。但圍巖較軟弱不易采用。問題：無法封底、長期沉降、文明施工差。442022/7/242）短臺階法。上下兩個斷面相距較近，一般上臺階長度小于5倍但大于11.5倍洞徑。上下斷面采用平行作業(yè)。由于短臺階法可縮短支護結構閉合的時間，改善初期支護的受力條件，有利于控制隧道收斂速度和量值，所以適用范圍很廣，（弱）（強）級圍巖都能采用。短臺階法的缺點是上臺階出碴時對下半斷面施工的干擾較大，不能全部平行作業(yè)。問題：圍巖沉降時間長，初期支護變形、下沉顯著時，無法及時閉合成環(huán)。452022/7/243）超短臺階法。上臺階僅超前小于1倍洞徑

21、，采用交替作業(yè)。由于超短臺階法初期支護全斷面閉合時間更短，更有利于控制圍巖變形。能更有效地控制地表沉陷。所以，超短臺階法適用于級圍巖，要求及早閉合斷面采用超短臺階法施工時應注意以下問題：在軟弱圍巖中施工時，應特別注意開挖工作面的穩(wěn)定性，必要時可采用輔助施工措施，如向圍巖中注漿或打入超前水平小鋼管，對開挖面進行預加固或預支護。462022/7/24472022/7/24482022/7/24在所有臺階法施工中，開挖下半斷面時要求做到以下幾點：1）下半斷面的開挖（又稱落底）應在上半斷面初期支護基本穩(wěn)定后進行，或采用其它有效措施確保初期支護體系的穩(wěn)定性；采用單側落底或雙側交錯落底，避免上部初期支護兩

22、側同時懸空；又如，視圍巖狀況嚴格控制落底長度，一般采用13m，并不得大于6 m。2）下部邊墻開挖后必須左右錯進，并立即噴射混凝土，并按規(guī)定做初期支護。3）量測工作必須及時，以觀察拱頂、拱腳和邊墻中部位移值，當發(fā)現(xiàn)速率增大，應立即進行底（仰）拱封閉，或縮短進尺，加強支護，分割掌子面等。492022/7/24（3）分部開挖法分部開挖法可分為三種變化方案： 臺階分部開挖法: 環(huán)形導坑(預留核心土)法 CD法 CRD法 單側壁導坑法 雙側壁導坑法502022/7/24環(huán)形導坑(預留核心土)法：該方法利用核心土穩(wěn)定掌子面，然后開挖兩側邊墻、中部核心土，最后開挖仰拱。該工法步驟多，工藝要求高。512022

23、/7/24522022/7/24 目前，軟弱圍巖大斷面隧道多采用環(huán)形導坑法（三臺階七步流水法），出現(xiàn)的問題也最多，對該工法技術要求如下（雙線隧道）：上臺階每循環(huán)開挖進尺、級圍巖不大于1榀鋼架，級不大于2榀。邊墻開挖進尺不大于2榀。仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿（管），每循環(huán)開挖進尺不大于3m。初期支護封閉成環(huán)位置距掌子面距離原則上不宜不大于2倍洞徑。根據(jù)地質(zhì)、量測情況，設置臨時仰拱或橫撐。532022/7/24542022/7/24CD法（中隔壁法）：該工法適合于淺埋地段或穿越建（構）筑物時采用，以減少沉降，防止坍方。該工法是將隧道分為左右兩部分進行開挖，先在一側采用臺階法分層開挖及支護，再開

24、挖隧道另一側。每臺階縱向長度35m。初期支護仰拱緊跟下臺階，封閉成環(huán)。552022/7/24CRD法（交叉中隔壁法）：該工法在特殊條件下采用。該工法是將大斷面隧道上、下、左、右分塊開挖，并施作初期支護和臨時橫撐（臨時仰拱），每臺階縱向長度35m，步步封閉成環(huán)。562022/7/24CRD工法開挖照片572022/7/24單側壁導坑法：該工法是將斷面橫向分成3塊，每步開挖的寬度較小，而且封閉型的導坑初期支護承載能力大，適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。2022/7/2458雙側壁導坑法：該工法在特大斷面等特殊條件下采用。該工法先開挖隧道兩側導坑，再進行中部開挖支護。工法特點：控

25、制沉降變形好，但連接點多，受力復雜，對工藝要求高。2022/7/2459隧道各類施工（開挖）方法一般地質(zhì)適用條件一覽表開挖方法適用圍巖級別及說明備 注全斷面法1 單線隧道、級圍巖；2 雙線隧道、級圍巖。臺階法1 單線級、級圍巖；2 雙線級圍巖。 臺階長度應有利于施工操作和機械設備效率的發(fā)揮，同時應利于支護盡早封閉成環(huán)。環(huán)形開挖預留核心土法1 單線、級圍巖；2 雙線、級圍巖。 為方便采用機械化作業(yè)，提高開挖進度，施工中應盡量減少開挖分部，采用大斷面分部中隔壁法（CD法）單、雙線隧道級圍巖、淺埋隧道、三線隧道。交叉中隔壁法（CRD法）雙線、三線隧道、級圍巖、淺埋隧道。雙側壁導坑法1 單線、級圍巖；

26、2 雙線隧道、級圍巖。隧道開挖支護存在主要的問題：開挖方法選擇不當：包括錯進距離不足不按爆破設計控制：炸藥用量過多隧道超欠挖控制不嚴初期支護不及時噴砼厚度不足噴砼不密貼：初支背后回填其他材料不安設錨桿開挖長度控制不嚴臺階法下部鋼格柵接腿不及時、連接不牢固、懸空落底開挖距離過長、封閉不及時612022/7/24隧道超欠控制不嚴，大于規(guī)范規(guī)定隧道初期支護如噴砼厚度、鋼格柵、錨桿等與設計嚴重不符64初期支護不及時2022/7/24噴砼厚度嚴重不足，且未設置錨桿652022/7/24662022/7/242、不良地質(zhì)地段的超前加固斷層破碎帶和軟弱地層，特別是富含水時，應減少對圍巖的擾動，一般采取先護后

27、挖，密閉支撐，邊挖邊封閉的施工原則，確保隧道安全施工。主要的方法有以下幾種: 超前小導管 超前大管棚 超前加固672022/7/24(1)超前小導管超前小導管是在對施工安全要求較高的條件下使用。在破碎圍巖、堆積體、砂土質(zhì)地層、斷層破碎帶中普遍采用。當?shù)貙涌ㄣ@嚴重時，可采用自進式錨桿。小導管一般采用32mm60mm的鋼管，縱向長度2.56m根據(jù)工程需要設置。小導管布設后根據(jù)地層穩(wěn)定情況，如需要可進行注漿，加固周邊地層。682022/7/24692022/7/24(2)超前大管棚超前大管棚一般是在對沉降有嚴格要求時使用，適宜于淺埋洞口、堆積體、砂土質(zhì)地層、斷層破碎帶地層，以及下穿公路、鐵路、地面建

28、筑物時采用。大管棚一般采用70mm159mm的鋼管，縱向長度10100m根據(jù)工程需要設置。702022/7/24712022/7/24(3)超前加固 在斷層破碎帶和軟弱地層，特別是富含水時，必須對圍巖進行超前加固，改良地層，確保隧道安全施工。 必須配備專業(yè)隊伍、專業(yè)設備，進行專項設計，保證加固效果。 目前，常用的圍巖加固方法是注漿法。 注漿法主要分全斷面注漿和局部注漿兩種。在富水斷層地帶，常采取全斷面注漿。722022/7/24注漿加固范圍 縱向加固長度應根據(jù)鉆機能力和地層特點確定，一般為2030m。特殊地層條件下，應及時調(diào)整縱向注漿加固長度，否則既影響進度，又影響質(zhì)量。環(huán)向加固厚度一般為35

29、m，局部可增加到58m。732022/7/24 超前加固存在的主要問題：導管、管棚角度、長度、間距不符合設計導管、管棚注漿量或壓力不符合設計742022/7/24752022/7/243、監(jiān)控量測 （1）一般圍巖條件下深埋隧道的變形實態(tài)一般圍巖條件下隧道的變形，大體上可以分為以下幾種。 1）掌子面前方的先行變形（位移）； 2）掌子面變形（位移），包括掌子面擠出位移及掌子面位移； 3）掌子面后方變形（位移）。762022/7/24772022/7/24從上圖可知，在計算條件下，從掌子面前方到掌子面后方一定范圍內(nèi)的拱頂下沉分布規(guī)律，大致如下。1）隧道開挖后在掌子面前方一定范圍內(nèi)（2a5a）產(chǎn)生了下

30、沉，我們稱之為“先行位移”；2）在掌子面處，產(chǎn)生一定量的“初始位移”，此值與地質(zhì)條件關系密切，約為最終位移值的2030左右，這個位移是開挖后瞬間發(fā)生的； 3）在掌子面后方，隨掌子面的推進，產(chǎn)生不斷增大的位移，其特點是初期的位移速度很大，而后增長的速度逐漸減緩，并趨于穩(wěn)定。4）圍巖性質(zhì)（初始地應力場、圍巖物性等）和施工方法是決定變形動態(tài)的主要因素，對隧道變形有一定影響。782022/7/24792022/7/24掌子面后方位移的動態(tài)特點是初始位移發(fā)生的比較快，而且量值也比較大，即初期位移速度比較大。因此，控制初期位移速度的發(fā)展是非常重要的。這也是判定圍巖好壞的一個重要指標?？刂屏顺跗谖灰扑俣鹊陌l(fā)

31、展，也就控制了最終位移值。因此，在實地量測中，取得初始位移值和初期位移速度兩個重要參數(shù)是非常重要的。即及時布點進行監(jiān)控量測，迅速反饋設計和施工是防坍的關鍵。802022/7/24（2）監(jiān)控量測是軟弱圍巖隧道安全施工的“眼睛”，是判斷結構穩(wěn)定性、指導軟弱圍巖隧道安全施工“最重要”的信息化手段不進行監(jiān)控量測，將無法保證軟弱圍巖的安全施工。很多隧道的變形與坍方是因為沒有進行量測、或沒有使用量測成果才產(chǎn)生的，教訓深刻。 812022/7/24 測量方法監(jiān)控量測主要包括拱頂下沉和水平收斂，淺埋段應進行地表沉降量測。目前采用有尺量測的較多。由于隧道斷面大，采取有尺量測時，施工干擾大、耗時長。應大力推廣采用

32、全站儀利用貼片反射進行量測。822022/7/24監(jiān)控量測2022/7/2483 技術要求 建立等級管理、信息反饋和報告制度。 隧道監(jiān)控量測必須設置專職人員，培訓后上崗，實行專業(yè)化管理，城市隧道要引入第三方監(jiān)測。量測斷面布置間距級圍巖10m（規(guī)程1030m）、級圍巖5m（規(guī)程510m）。拱頂下沉或水平收斂速率達5mm/d或位移累計達100mm時，要暫停施工，分析產(chǎn)生原因，提出處理措施。采用有尺量測時，測點掛鉤要做成閉合三角形，保證不變形、點接觸。842022/7/24量測點設置不規(guī)范量測點設置不規(guī)范2022/7/2485監(jiān)控量測存在的主要問題：不進行監(jiān)控量測：填假資料監(jiān)控量測內(nèi)容不全：不進行洞

33、內(nèi)外觀察量測布點不及時：拱頂下沉、收斂量測初讀數(shù)宜在36h內(nèi)完成，其它量測應在每次開挖后12h內(nèi)取得初讀數(shù)，最遲不得大于24h，且在下一循環(huán)開挖前必須完成。監(jiān)測頻率不足不進行數(shù)據(jù)整理及回歸分析未按變形管理等級進行管理862022/7/24鐵道部對隧道施工步距規(guī)定圍巖級別仰拱鋪底距開挖面距離（m）二襯距開挖面距離（m）、200901205090、40702022/7/2487中國中鐵股份有限公司隧道施工防坍卡控紅線中鐵股份安2011337號一、高度風險及以上隧道及地下工程項目，必須采用“自建型架子隊”模式組織施工。二、必須按規(guī)定進行地質(zhì)預測、預報，項目部必須指定一名領導負責超前地質(zhì)預報和監(jiān)控量測

34、工作，必須配置地質(zhì)工程師。對、級圍巖必須進行地質(zhì)素描,應特別重視判斷圍巖塊體結構非穩(wěn)定體的狀態(tài),防止突發(fā)性崩塌事故。三、必須建立完備的監(jiān)控量測系統(tǒng)，否則不準施工。監(jiān)控量測點必須及時埋設，開挖2小時內(nèi)讀取初始數(shù)據(jù)，必須保證量測數(shù)據(jù)的準確性和數(shù)據(jù)分析的及時性，必須用量測數(shù)據(jù)指導施工，應特別注意仰拱開挖過程中的量測變形情況。四、必須做到隧道開挖步距符合鐵道部關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設計施工有關技術規(guī)定的通知（鐵建設2010120號）之要求。及時支護,快速封閉成環(huán), 要求-級圍巖，開挖距初支封閉成環(huán)不超過35米，仰拱一次施作長度不超過3米，并按下表所列時間內(nèi)施作完成。注120號文件：二

35、次襯砌距掌子面的距離：級圍巖不得大于90m，、級圍巖不得大于70m。圍巖級別斷面初支施工方法開挖至初支封閉時間（天） 仰拱開挖至初支封閉時間（小時）非爆破/爆破 單線拱架、噴、錨、網(wǎng)二臺階1310/14雙線二臺階1311/16單線拱架、噴、錨、網(wǎng)二臺階1312/16雙線環(huán)形開挖留核心土2113/18單線拱架、噴、錨、網(wǎng)環(huán)形開挖留核心土3514雙線CD/雙側壁/五、必須主動采取“動態(tài)設計”方式，保證支護結構與圍巖特性相匹配。六、高度風險及以上隧道在初期支護未封閉成環(huán)段，除開挖工序外，其他工序作業(yè)人員總數(shù)不得超過9人。七、必須保證鎖腳錨桿（管）的施工質(zhì)量，并保證鎖腳錨桿（管）布設與圍巖情況相匹配。

36、必須保證鋼拱架縱向連接的施工質(zhì)量，防止結構失穩(wěn)。八、鐵路雙線高度風險及以上隧道采用臺階法施工項目噴錨作業(yè)必須采用濕噴，使用機械手。九、級圍巖開挖120米必須完成洞口工程，級以上圍巖（含）開挖90米必須完成洞口工程。十、必須做到在隧道施工因故停工前，初支封閉、仰拱二襯按安全步長施作到位。，必須做到對掌子面進行封閉；必須進行風險評估后方可復工，必須強化復工時的監(jiān)控量測。十一、隧道工程已發(fā)生塌方地段施工必須要求設計單位進行特殊設計，項目部必須編制專項施工方案,不得冒險作業(yè)。巖溶高壓、涌水932022/7/24斷層涌泥涌水942022/7/24四、隧道防突泥涌水安全技術（一）造成隧道突泥涌水的主要原因

37、:實際開挖揭示的地質(zhì)與設計提供的地質(zhì)存在較大差異；對巖溶和斷層分布范圍和類型，巖層的完整穩(wěn)定程度、填充物和地下水情況未超前預測；對已揭露的巖溶、斷層施工處理措施不當。952022/7/24（二）防止隧道突泥涌水的安全技術措施應在以下三個方面予以重視和管理超前預報 超前加固 排堵結合、限量排放 962022/7/24 1、超前預報施工階段必須進行地質(zhì)綜合預測預報巖溶技術 采用以超前鉆探為主，以常規(guī)地質(zhì)分析、地質(zhì)雷達、紅外線探水、TSP地震波為輔助手段的地質(zhì)超前綜合預測、預報巖溶技術，可以比較準確判斷掌子面前方30m、隧道開挖輪廓線內(nèi)及距離隧道開挖輪廓線距離小于10m的溶洞位置、形態(tài)及充填物、水量

38、、水壓大小，準確率可達到90%以上。972022/7/24(1)常規(guī)地質(zhì)分析主要根據(jù)環(huán)境條件、地勘資料及掌子面開挖揭示的地質(zhì)情況，通過常規(guī)地質(zhì)分析，可以初步判斷判巖體的結構、構造、巖性、結構面的產(chǎn)狀、巖溶發(fā)育的位置、范圍、規(guī)模大小及可能對施工安全和隧道穩(wěn)定性帶來的不利影響，從而為選擇更準確的地質(zhì)預測、預報方法提供依據(jù)。982022/7/24(2)超前鉆探 超前鉆探是最直接和最準確的地質(zhì)預測預報方法，它是驗證物探方法預報結果和實現(xiàn)精確預報的基礎，它可以準確探明大型溶洞和巖溶管道的位置。 一般情況下，對于正洞，長距離宏觀地質(zhì)超前預測預報，一般鉆24個鉆孔，鉆孔深度一般應控制在100m以內(nèi)。短距離地

39、質(zhì)預測預報，一般鉆46個鉆孔，鉆孔深度一般控制在30m。992022/7/24(3)紅外線探水 在高壓、富水、巖溶區(qū)進行紅外線探水，判斷30m之內(nèi)有水的準確率可達到86%，判斷30m之內(nèi)無水的準確率可達到88%左右。圖2-1 一般灰?guī)r段的無水探測曲線圖2-2 PDK354+246、DK354+460溶洞探測曲線1002022/7/24（4）地質(zhì)雷達探測 地質(zhì)雷達用于隧道周邊和底部巖溶檢測，準確率為30%左右。 圖2-3 地質(zhì)雷達35MHz天線探測溶洞掌子面前方1012022/7/24（5）TSP202、203地震波探測 主要探測距離掌子面200m以內(nèi)的不良地質(zhì)體結構面及溶洞界面。結構面的驗證率

40、75%左右。 圖-5 TSP202對平導1號溶洞的預測預報結果圖-6 TSP202對正洞2號溶洞的預測預報結果1022022/7/24 超前鉆探 紅外線探水 地質(zhì)雷達 TSP202地震波探測 1032022/7/242、超前加固在巖溶、斷層破碎帶富含水時，必須對圍巖進行超前加固，改良地層，確保隧道安全施工。 必須配備專業(yè)隊伍、專業(yè)設備，進行專項設計，保證加固效果。 目前，常用的圍巖加固方法是注漿法。注漿法主要分全斷面注漿和局部注漿兩種。在富水斷層地帶，常采取全斷面注漿。 1042022/7/24全斷面注漿法鉆孔數(shù)量多，施作周期長；局部注漿是針對隧道前方地層特點，對薄弱部位進行注漿，鉆孔數(shù)量少，

41、施作周期短。無論是全斷面注漿，還是局部注漿，都要求必須配備先進的鉆孔注漿設備，必須采取信息化注漿。 注漿加固范圍縱向加固長度應根據(jù)鉆機能力和地層特點確定，一般為2030m。特殊地層條件下，應及時調(diào)整縱向注漿加固長度，否則既影響進度，又影響質(zhì)量。環(huán)向加固厚度一般為35m，局部可增加到58m。 1052022/7/24 溶洞注漿堵水、加固效果1062022/7/243、排堵結合、限量排放實踐證明，當隧道施工中遇到高壓、富水溶洞時，將水完全堵住是不現(xiàn)實的，現(xiàn)有的技術手段、材料、設備也是達不到的，因此應允許部分排水，降低水壓，以策安全施工和運營。1072022/7/24超前地質(zhì)預測預報存在的主要問題：

42、未進行常規(guī)地質(zhì)分析未進行超前地質(zhì)鉆探止?jié){墻巖盤預留厚度不足注漿過程管理不嚴溶洞或斷層揭露后，分析、處理措施不當1082022/7/24五、隧道防爆安全技術隧道瓦斯涌出、燃燒、爆炸、突出以及火災，以及炸藥爆炸是嚴重危及隧道施工安全的重大災害。（一）造成隧道瓦斯爆炸、炸藥的主要原因未按瓦斯隧道進行施工；在通風、設備、用電、檢測、爆破、培訓等各方面管理不到位。炸藥在運輸、加工、裝藥、連線、起爆、臨時存放過程中違章作業(yè)1092022/7/24（二）隧道瓦斯基本知識1、瓦斯的產(chǎn)生、存在地質(zhì)、形式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1102022/7/242、瓦斯的主要性質(zhì)瓦斯的組成主要有：甲烷

43、（沼氣）CH4，一般可占80以上；二氧化碳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，一般含量很少，但危害很大。甲烷的基本特征為無色、無嗅、無味的可燃氣體；比重是0.554，比空氣輕，因此通常存在于隧道的頂部；具有強擴散性；微溶于水；甲烷具有燃燒性和爆炸性。隧道瓦斯爆炸基本為甲烷爆炸。1112022/7/24四川都汶公路龍溪隧道，在2005年57月份的短短三個月中，隧道左、右線掌子面仍然先后發(fā)生十多次瓦斯燃燒。特別是5月30日上午，大火吞噬了整個掌子面，熊熊的大火燒了一天一夜，連石頭都燒紅了。6月24日上午9時40分，進口右線K21+868.4

44、處掌子面再次發(fā)生瓦斯燃燒，持續(xù)燃燒了15分鐘。1122022/7/243、瓦斯爆炸必須同時具備三個條件，缺一不可：氣中的氧含量大于12%（新鮮空氣氧含量為20.9%）；空氣中瓦斯?jié)舛葹?-16%；具有溫度為650-750的火源。4、瓦斯等級的劃分瓦斯隧道分為低瓦斯隧道、高瓦斯隧道及瓦斯突出隧道三種瓦斯隧道工區(qū)分為非瓦斯工區(qū)、低瓦斯工區(qū)、高瓦斯工區(qū)、瓦斯突出工區(qū)共4類。1132022/7/245、瓦斯的涌出形式普通涌出。指煤層或巖層中的瓦斯大范圍、均勻、緩慢、長期地向坑道涌出。特殊涌出。包括瓦斯噴出、煤和沼氣突出。隧道施工中瓦斯的來源隧道本身穿過煤層隧道并沒有從煤層中通過，但隧道洞身以下存在煤系地層，瓦斯通過巖層裂隙運移至隧道所處的巖層中儲存，隧道施工一旦掘進到這個部位，瓦斯即涌出，這種形式的涌出危害更大，最易釀成大事故。1142022/7/24 自2005年10月28日起，合武客專紅石巖隧道出口、周家坳隧道進口、汀筒溝隧道進口、九斗沖隧道和喬家山隧道出口等五個隧道工點先后發(fā)生不明氣體燃燒現(xiàn)象，中國礦業(yè)大學現(xiàn)場檢測化驗發(fā)現(xiàn)圍巖內(nèi)含多種有毒有害氣體，后經(jīng)建設單位組織相關科研單位專家鑒定為瓦斯隧道。施工過程中，最高瓦斯?jié)舛冗_1.3。 2022/7/24115 大別山區(qū)瓦斯逸