模塊七：不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工-單元1-膨脹土圍巖地段隧道施工講解

《隧道與地下工程施工》模塊七

不良和特殊地質(zhì)地段隧道施工

單元1膨脹土圍巖地段隧道施工

《隧道工程施工》膨脹土圍巖特性1膨脹土圍巖對(duì)隧道施工的危害2膨脹土圍巖隧道的施工要點(diǎn)3本講主要內(nèi)容膨脹土圍巖地段隧道施工01一、膨脹土圍巖的特性

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我國是世界上膨脹土分布面積最廣的國家之一?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有膨脹土發(fā)育的地區(qū)達(dá)20多個(gè)省、市、自治區(qū)，遍及西南、西北、東北、長(zhǎng)江與黃河中下游及東南沿海地區(qū)。其中，云南、貴州、四川、湖北、安徽、廣東、廣西、陜西、山西、河南、山東和河北等省區(qū)，膨脹土分布十分廣泛。

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隧道穿過膨脹土地層，隧道開挖后不久，常?？梢砸姷絿鷰r因開挖而產(chǎn)生變形，或者因浸水而膨脹，或因風(fēng)化而開裂等現(xiàn)象，使坑道的頂部及兩側(cè)向內(nèi)擠入，底部鼓起，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，支撐、襯砌變形和破壞。膨脹土圍巖地段隧道施工01一、膨脹土圍巖的特性

膨脹土圍巖的基本特性，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，土體中儲(chǔ)存有較高的初始應(yīng)力。隧道開挖引起圍巖應(yīng)力釋放，強(qiáng)度降低，產(chǎn)生卸荷膨脹。因此，膨脹土圍巖常常具有明顯的塑性流變特性，開挖后將產(chǎn)生較大的塑性變形。(2)膨脹土中發(fā)育有各種形態(tài)的裂隙形成土體的多裂隙性。膨脹土圍巖實(shí)際上是土塊與各種裂隙和結(jié)構(gòu)面相互組合形成的膨脹土體。(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)。一是使土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度衰減或喪失，圍巖壓力增大；二是造成圍巖應(yīng)力變化，無論是膨脹壓力還是收縮壓力，都將破壞圍巖的穩(wěn)定性。膨脹土圍巖地段隧道施工01二、膨脹土圍巖對(duì)隧道施工的危害

?由于膨脹土圍巖的特殊工程地質(zhì)性質(zhì)及其圍巖壓力特性，使膨脹土的隧道圍巖具有普遍開裂、內(nèi)擠、坍塌和膨脹等變形現(xiàn)象。

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膨脹土隧道圍巖變形常具有速度快、破壞性大、延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和整治較困難等特點(diǎn)。施工中常見的幾種情況簡(jiǎn)述如下：（1）圍巖開裂隧道開挖后因開挖面上土體原始應(yīng)力釋放而產(chǎn)生脹裂；此外，還會(huì)因表層土體風(fēng)干而脫水，產(chǎn)生收縮裂縫。（2）坑道下沉由于坑道下部膨脹土體的承載力較低，加之上部圍巖壓力過大，而產(chǎn)生坑道下沉變形?？拥赖南鲁?，往往造成支撐變形、失效，進(jìn)而引起土體坍塌等現(xiàn)象。膨脹土圍巖地段隧道施工01二、膨脹土圍巖對(duì)隧道施工的危害

（3）圍巖膨脹凸出和坍塌膨脹土隧道開挖過程中或開挖后，圍巖產(chǎn)生膨脹變形，周邊土體向洞內(nèi)膨脹凸出，開挖斷面縮小。在土體喪失支撐或支撐力不夠的狀態(tài)下，由于圍巖壓力和膨脹壓力的綜合作用，使土體產(chǎn)生局部破壞，由裂縫發(fā)展到出現(xiàn)溜塌，然后逐漸牽引周圍土體連續(xù)破壞，形成坍塌。（4）底部隆起隧道底部開挖后，洞底圍巖的上部壓力解除，在無支護(hù)約束的條件下，由于應(yīng)力釋放，洞底圍巖產(chǎn)生卸荷膨脹；加之坑道積水，使洞底圍巖產(chǎn)生浸水膨脹，造成洞底圍巖鼓出變形。膨脹土圍巖地段隧道施工01二、膨脹土圍巖對(duì)隧道施工的危害

（5）襯砌變形和破壞

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由于圍巖膨脹壓力，常常產(chǎn)生拱腳內(nèi)移，同時(shí)發(fā)生不均勻下沉，拱腳支撐受力大，發(fā)生扭曲、變形或折斷。

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拱頂受擠壓下沉或向上凸起。拱頂外緣經(jīng)常出現(xiàn)縱向貫通拉裂縫，而拱頂內(nèi)緣出現(xiàn)擠裂、脫皮、掉塊現(xiàn)象。

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在拱腰部位出現(xiàn)縱向裂縫，這些裂縫有時(shí)可發(fā)展到張開、錯(cuò)臺(tái)。

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當(dāng)采用直墻時(shí)，邊墻常受膨脹側(cè)壓而開裂，甚至張開、錯(cuò)臺(tái)，少數(shù)曲墻也有出現(xiàn)水平裂縫的情況。

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當(dāng)?shù)撞课醋鲅龉埃瑑H做一般鋪底時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)底部鼓起、鋪底被破壞的現(xiàn)象。膨脹土圍巖地段隧道施工技術(shù)01三、膨脹土圍巖隧道的施工要點(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)