隧道不良地质处.ppt

溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种，岩溶是指可溶性岩层，如石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等，受水的化学和机械作用产生沟槽、裂缝和空洞以及由于空洞的顶部塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用。1、溶洞对隧道施工的影响 当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌。有的溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理。有时遇到填满饱含水份的充填物溶槽，当隧道掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入坑道，难以遏止，甚至使地表开裂下沉，山体压力剧增。有时遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥砂夹水大量涌入隧道。有的溶洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围宽广，处理十分困难。,岩溶地段的施工方法,2、隧道遇到溶洞的处理措施 在开挖施工中,利用超前地质预报手段进一步调查溶洞的地质条件，查明分布位置大小、类型、充填物、岩层的稳定情况等，一般按照以疏导为主、堵排结合、因地制宜、综合治理的原则，采取跨越、绕行、加固洞穴、引排截流岩溶水、清除充填物或注浆加固、回填等处理措施。主要处理措施如下：1）隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。对尚在发育或穿越暗河水囊等地质条件复杂的岩溶区，应查明情况审慎选定施工方案。对有可能发生突然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等，必须事先制定措施，确保施工安全。,严格规范施工,2）隧道穿过岩溶区，如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发育，有比较坚实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地质情况，如有变化便于采取相应的措施。如溶洞尚在发育或穿越暗河水囊等岩溶区时，则必须探明地下水量大小、水流方向等，先要解决施工中的排水问题，一般可采用平行导坑的施工方案，以超前钻探方法，向前掘进。当出现大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况时，平导可作为泄水通道，正洞堵塞时也可利用平导在前方开辟掘进工作面，不致正洞停工。3）对于岩溶发育地区的隧道，施工中应建立以长距离物探（地震波法）为宏观控制、钻探法为主，其他物探方式为辅，红外线探测连续施测的综合预报管理体系。4）开挖方法宜采用台阶法，必要时采用CD法。在二三级围岩条件下，且溶洞仅穿过隧底一小部分断面时可采用全断面。爆破开挖时，应“密布眼、少装药”的原则进行，有渗漏水是小心施爆。减少对围岩的扰动。防止在一次爆破后溶洞内的填充物突然大量涌入隧道，或溶洞水突然袭击隧道，造成严重损失。,严格规范施工,5）施工中注意检查溶洞顶部，及时处理危石。当溶洞较大较高且顶部破碎时，应先喷射混凝土加固，再在靠近溶洞顶部附近打入锚杆，并应设置施工防护架或钢筋防护网。6）在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护施工。如充填物为极松散的砾石、块石堆积或流塑状粘土及砂粘土等可于开挖前采用地表注浆、洞内注浆或地表和洞内注浆相结合加固。如遇颗粒细、含水量大的流塑状土壤，可采用劈裂注浆技术，注入水泥浆或水泥水玻璃双液浆进行加固。7）二衬施工前应采用物探方法检查隧道周边环形加固层及层外围岩情况，重点检查拱部、板底、侧边强5米以内是否存在有害空洞，隧底是否密实。,严格规范施工,8）岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。A引 遇到暗河或溶洞有水流时，直排不宜堵。应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施渲泄水流或开凿泄水洞将水排除洞外。当岩溶水流的位置在隧道顶部或高于隧道顶部时，应在适当距离处，开凿引水斜洞（或引水槽）将水位降低到隧底标高以下，再行引排。当隧道设有平行导坑时，可将水引入平行导坑排出。,涵管或小桥引排水示意图,严格规范施工,B堵 对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相 交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭；或加深边墙基础。当隧道拱顶部有空溶洞时，可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞顶部采用锚杆或锚喷网加固，必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱及拱顶回填进行处理。,喷铺加固与护拱示意图图,溶洞堵填示意图,严格规范施工,C越 当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过隧道底部遇有较大溶洞并有流水时，可在隧道底部以下砌筑圬工支墙，支承隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水。隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过。当隧道中部及底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过。隧道穿过大溶洞，情况较为复杂时，可根据情况，采用边墙梁、行车梁等。,支墙内套设涵管示意图,加深边墙基础示意图,严格规范施工,D绕 在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。,筑拱、架梁跨过示意图,严格规范施工,严格规范施工,松散地层结构松散，胶结性弱，稳定性差，在施工中极易发生坍塌。如极度风化破碎已失岩性的松散体；漂卵石地层、砂夹砾石和含有少量粘土的土壤以及无胶结松散的干沙等。隧道穿过这类地层，应减少对围岩的扰动，必须先超前支护强行增加围岩的整体性，开挖后及时钢支撑锚喷封闭，同时做好控制地下水等措施。下面简述几种主要施工方法：1、超前支护 隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，防止坑道掘进时岩体发生坍塌。1）超前锚杆或超前小钢管：采用这种方法是爆破前，将超前锚杆或小钢管打入掘进前方稳定的岩层内。末端支撑在拱部围岩内的悬吊锚杆或格栅拱支撑上。使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方，有效地约束围岩在爆破后的一定时间内不发生松弛坍塌。超前铺杆宜采用早强型砂浆锚杆，以尽早发挥超前支护作用。2）超前管棚法：此法适用于围岩为砂粘土、粘砂土、亚粘土、粉砂、细砂、砂夹卵石夹粘土等非常散软、破碎的土壤，钻孔后极易塌孔的地层。在采用此法时，管棚长度应按地质情况选用，但应保证开挖后管棚有足够的超前长度。为增加管棚刚度，可在钢管内灌入混凝土或设置钢筋笼，注入水泥砂浆。于是在地层中建立起一个临时承载棚，在其防护下施工。,松散地层的施工,2、超前小导管预注浆 超前小导管预注浆是沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。它既能将洞周围岩体预加固，又能起超前预支护作用。此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵（砾）石层等松散地层施工。3、降水、堵水、排水 在松散地层中含水，对隧道施工的危害极大。排除施工部位的地下水，有利于施工。降水、堵水的方法较多，如降水可在洞内或辅助坑道内井点降水。在埋深较浅的隧道中，可用深井泵降水，在洞外地面隧道两侧布点进行。允许衬砌背后设置超量排水管将水排至中心排水沟。4、开挖方法一般采用台阶法、CD法及侧壁导坑法。施工中必须短进尺、弱爆破、强支护。开挖循环进尺宜为50100cm。,严格规范施工,严格规范施工,严格规范施工,严格规范施工,严格规范施工,流沙是沙土或粉质粘土在水的作用下丧失其内聚力后形成的，多呈糊浆状，对隧道施工危害极大。由于流沙可引起围岩失稳坍塌，支护结构变形，甚至倒塌破坏。因此，治理流沙必先治水，以减少沙层的含水量为主。宜采取以下措施进行治理：1、加强调查，制订方案：施工中应调查流沙特性、规模，了解地质构成、贯入度、相对密度。粒径分布、塑性指数、地层承载力、滞水层分布、地下水压力和透水系数等，并制订出切实可行的治理方案。2、因地制宜，综合治水：隧道通过流沙地段，处理地下水的问题，是解决隧道流沙、流泥施工难题中的首要关键技术。施工时，因地制宜，采用“防、截、排、堵”的治理方法。1）防建立地表沟槽导排系统及仰坡地表局部防渗处理，防止降雨和地表水下渗。2）截在正洞之外水源一侧，采用深井降水，将储藏丰富构造裂隙水，通过深井抽水排走，减少正洞的静水和动水压力，对地下水起到拦截作用。3）排有条件的隧道在正洞水源下游一侧开挖一条洞底低于正洞仰拱的泄水洞，用以降排正洞的地下水，或采用水平超前钻孔真空负压抽水的办法，排除正洞的地下水。,流沙地段的施工,4）堵采用注浆方法充填裂隙，形成止水帷幕，减少或堵塞渗水通道。以上几种施工方法，应根据工程地质、水文地质条件和地下水的性质、类型、赋存部位以及工期要求和经济效益等因素综合分析，合理选用。3、先护后挖，加强支护：开挖时必须采取自上而下分部进行，先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭，遇缝必堵，严防沙粒从支撑缝隙中逸出。也可采用超前注浆，以改善围岩结构，用水泥浆或水泥水玻璃为主的注浆材料注入或用化学药液注浆加固地层，然后开挖。架立支撑时应设底梁并纵横、上下连接牢固，以防箱架断裂倾倒。拱架应加强刚度，架立时设置底梁并垫平楔紧，拱脚下垫铺牢固。支撑背面用木板或槽型钢板遮挡，严防流沙从支撑间逸出。在流沙逸出口附近较干燥围岩处，应尽快打入铺杆或施作喷射混凝土，加固围岩。,严格规范施工,4、根据隧道断面大小，宜采用交叉中隔壁法、中隔壁法或临时仰拱台阶法开挖，并严格控制循环进尺。开挖时应及时监测拱部支护的实际下沉量，当沉降变形过大时及时调整预留变形量。5、尽早衬砌，封闭成环：流沙地段，拱部和边墙衬砌混凝土的灌筑应尽量缩短时间，尽快与仰拱形成封闭环。这样，即使围岩中出现流沙也不会对洞身衬砌造成破坏。,严格规范施工,岩爆是在高地应力的脆性岩体中进行隧道开挖，岩体受到破坏，岩体失去平衡，使掌子面附近的岩体突然释放出潜能，产生脆性破坏，使围岩表面呈片状的岩石突然爆裂而弹射出来。这种爆裂和弹射没有任何征兆，弹射的方向、远近、角度都没有规律，爆裂的时间也没有定时，因此，很难防范。我们在施工中只能减轻岩爆的发生，采取有效的安全防范措施避免伤人和机具等，施工中一般以下的措施：1、.采用全断面一次开挖成型，以减少围岩应力平衡的多次破坏，掘进循环进尺控制在22.5m，以加快循环，加快防护。采用光面爆破，并严格控制装药量，尽量减少爆破对围岩的影响，以改善洞壁应力分布，控制岩爆的发生。2、响炮后尽快向碴堆、洞壁掌子面喷水，以降低岩石的脆性和加快地应力的释放，降低岩爆的剧烈程度。3、针对岩爆类型及大小，用超前预裂爆破、打超前应力释放孔、在岩面上切缝、等方法释放出岩石表面的部分应力，也可以打超前摩擦锚杆支护，位置在拱顶及边墙的上部，宜采用40钢管，以减少发生岩爆的可能。,岩爆围岩的施工,4、施工台车平台周围及顶部设置安全钢筋网，施工人员佩戴好安全防护，防止岩爆弹射伤人。有条件的最好采用机械手进行喷射钢纤维砼。5、支护措施 为减轻岩爆的危害，很重要的一条就是在开挖前后对围岩的支护措施，这样做不仅可以改善应力的大小和分布，而且还能使洞室周边的岩体从平面应力状态变为三向应力状态，从而达到减轻岩爆危害的目的。（1）、发生轻微岩爆时，仔细对洞壁及掌子面进行危石清除后，及时喷射3cm后砼进行封闭，封闭后进行锚杆挂网施工，再进行二次喷射砼约10cm 即可。（2）、发生中等岩爆时，支护与轻微岩爆处理措施类似，不同的就是挂网后在锚杆端头进行纵横向钢筋连接加固，再进行二次喷射砼。（3）、强烈岩爆危害最大，必要时进行避让，等岩爆强度基本稳定平静下来再进行支护施工，对强爆区域必须进行锚喷和钢拱架联合加强支护。,严格规范施工,瓦斯是地下坑道内有害气体的总称，其成分以沼气（甲烷CH4）为主，一般习惯即称沼气为瓦斯。当隧道穿过煤层、油页岩或含沥青等岩层，或从其附近通过而围岩破碎、节理发育时，可能会遇到瓦斯。如果洞内空气中瓦斯浓度已达到爆炸限度与火源接触，就会引起爆炸，对隧道施工会带来很大的危害和损失。所以，在有瓦斯的地层中修建隧道，必须采取相应措施，才能安全顺利施工。1、瓦斯的性质1）瓦斯（沼气）为无色、无臭、无味的气体，与碳化氢或硫化氢混合在一起，发生类似苹果的香味，由于空气中瓦斯浓度增加，氧气相应减少，很容易使人窒息或发生死亡事故。2）瓦斯比重为0.554，仅占空气一半，所以在隧道内，瓦斯容易存在坑道顶部，其扩散速度比空气大 16倍，很容易透过裂隙发达、结构松散的岩层。3）瓦斯不能自燃，但极易燃烧，其燃烧的火焰颜色，随瓦斯浓度的增大而变淡，空气中含有少量瓦斯时火焰呈兰色，浓度达5左右时，火焰呈淡青色。,瓦斯地层的施工,瓦斯爆炸浓度界限,严格规范施工,瓦斯燃烧时，遇到障碍而受压缩，即能转燃烧为爆炸。爆炸时能发生高温，封闭状态的爆炸（即容积为常数），温度可达21502650，能向四周自由扩张时的爆炸（即压力为常数）；温度可达1850C。坑道中发生瓦斯爆炸后，坑道中完全无氧，而充满氮气，二氧化碳及一氧化碳气。这些有害气体很快传布到邻近的坑道和工作面，凡是来不及躲避的人，都会遭到中毒窒息，甚至死亡。瓦斯爆炸时，爆炸波运动造成暴风在前，火焰在后，暴风遇到积存瓦斯，使它先受到压力，然后火焰点燃发生爆炸。第二次瓦斯受到的压力比原来的压力大，因此爆炸后的破坏力也更巨剧烈。3、瓦斯放出的类型从岩层中放出瓦斯，可分为三种类型：1）瓦斯的渗出：它是缓慢地、均匀地、不停地从煤层或岩层的暴露面的空隙中渗出，延续时间很久，有时带有一种嘶音。2）瓦斯的喷出：比上述渗出强烈，从煤层或岩层裂缝或孔洞中放出，喷出的时间有长有短，通常有较大的响声和压力。3）瓦斯的突出：在短时间内，从煤层或岩层中，突然猛烈地喷出大量瓦斯，喷出的时间，可能从几分钟到几小时，喷出时常有巨大轰响，并夹有煤块或岩石。以上三种瓦斯放出形式，以第一种放出的瓦斯量为大。,严格规范施工,4、防止瓦斯事故的措施1）隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施等。2）隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采用全断面开挖，因其工序简单、面积大、通风好，随掘进随衬砌，能够很快缩短煤层的瓦斯放出时间和缩小围岩暴露面，有利于排除瓦斯。上下导坑法开挖，因工序多，岩层暴露的总面积多，成洞时间长，洞内各工序交错分散，易使瓦斯分处积滞浓度不匀。采用这种施工方法，要求工序间距离尽量缩短，尽快衬砌封闭瓦斯地段，并保证混凝土的密实性，以防瓦斯溢出。,严格规范施工,3）加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法。把空气中的瓦斯浓度吹淡到爆炸浓度以下的15110，将其排出洞外，有瓦斯的坑道，决不允许用自然通风，必须采用机械通风。通风设备必须防止漏风，并配备备用的通风机，一旦原有通风机发生故障时，备用机械能立即供风。保证工作面空气内的瓦斯浓度在允许限度内。当通风机发生故障或停止运转时，洞内工作人员应撤离到新鲜空气地区，直至通风恢复正常，才准许进入工作面继续工作。4）洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在下述规定以下：A洞内总回风风流中小于0.75。B从其他工作面进来的风流中小于05。C掘进工作面2以下。D工作面装药爆破前1以下。如瓦斯浓度超过上述规定，工作人员必须立即撤到符合规定的地段，并切断电源。5）如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。在开挖前沿掌子面拱部、边墙、底部轮廓线轴向辐射状布孔注浆，形成一个全封闭截堵瓦斯的帷幕。特别对煤层垂直方向和断层地带进行阻截注浆，其效果会更佳。,严格规范施工,6）石门揭煤施工注意事项A.揭煤前应做好石门揭煤设计，包括揭开石门、半煤半岩段、全煤段等各阶段施工方法、支护方法、组织指挥、抢险救灾方案及安全措施等。B.当掘进距石门510米时，应打多个超前钻孔，揭开煤层前开挖工作面至煤层间必须保留一定厚度的岩墙：急倾斜煤层留2米，缓倾斜煤层留5米。当煤层压力小于1MPa时采用震动放炮，大于1MPa时应先排气降压然后放炮揭煤。C.揭煤爆破应在洞外起爆，洞内必须停电，停止一切作业，人员撤至洞外边。D.揭开煤层后，应检验工作面前方10米上下左右范围内煤与瓦斯突出的危险性，确保工作面前方有5米的安全区。,严格规范施工,7）石门揭煤施工注意事项A.揭煤前应做好石门揭煤设计，包括揭开石门、半煤半岩段、全煤段等各阶段施工方法、支护方法、组织指挥、抢险救灾方案及安全措施等。B.当掘进距石门510米时，应打多个超前钻孔，揭开煤层前开挖工作面至煤层间必须保留一定厚度的岩墙：急倾斜煤层留2米，缓倾斜煤层留5米。当煤层压力小于1MPa时采用震动放炮，大于1MPa时应先排气降压然后放炮揭煤。C.揭煤爆破应在洞外起爆，洞内必须停电，停止一切作业，人员撤至洞外边。D.揭开煤层后，应检验工作面前方10米上下左右范围内煤与瓦斯突出的危险性，确保工作面前方有5米的安全区。5、严格执行有关制度施工时要按照瓦斯防爆的技术安全规则与有关制度严格执行。,严格规范施工,严格规范施工,膨胀土系指土中粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂两种特性，且具有湿胀干缩往复变形的高塑性粘性土。决定膨胀性的亲水矿物主要是蒙脱石粘土矿物。穿过膨胀土地层的隧道，常常可以见到开挖后不久围岩因开挖而产生变形，或者因浸水而膨胀，或因风化而开裂等现象。使坑道的顶部及两侧向内挤入，底部膨起，随着时间的增长导致围岩失稳，支撑、衬砌变形和破坏。,膨胀土地段的施工,严格规范施工,1、膨胀土围岩的特性1）膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，使土体中储存有较高的初始应力。当隧道开挖后，引起围岩应力释放，强度降低，产生卸荷膨胀。因此，膨胀土围岩常常具有明显的塑性流变特性，开挖后将产生较大的塑性变形。2）膨胀土中有各种形态发育的裂隙，形成土体的多裂隙性。膨胀土围岩实际上是土块与各种裂隙和结构面相互组合形成的膨胀土体。由于膨胀土体在天然原始状态下具有高强度特性，隧道开挖后洞壁土体失去边界支撑而产生胀缩，同时因风干脱水使原生隐裂隙张弛，使围岩强度急剧衰减。因此，隧道施工开挖过程中，常有初期围岩变形大，发展速度快等现象。3）膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，土体中干湿循环产生胀缩效应。一是使主体结构破坏，强度衰减或丧失，围岩压力增大。二是造成围岩应力变化，无论膨胀压力或收缩压力，都将破坏围岩的稳定性，特别是膨胀压力将对增大围岩压力起叠加作用。,严格规范施工,2、膨胀土围岩对隧道施工的危害1）围岩裂缝：隧道开挖后，由于开挖面上主体原始应力释放产生胀裂；另外，因为表层土体风干而脱水，产生收缩裂缝。同时，两种因素都可以使土中原生隐裂隙张开扩大。沿围岩周边产生裂缝，尤其在拱部围岩容易产生张拉裂缝与上述裂缝贯通，形成局部变形区。2）坑道下沉：由于坑道下部膨胀土体的承载力较低，加之上部围岩压力过大，而产生坑道下沉变形。坑道的下沉，往往造成支撑变形、失效，进而引起主体坍塌等现象。3）围岩膨胀突出和坍塌：膨胀土开挖过程中或开挖后。围岩产生膨胀土变形，周边土体向洞内膨胀突出，开挖断面缩小。在土体丧失支撑或支撑力不够的状态下，由于围岩压力和膨胀压力的综合作用，使土体产生局部破坏，由裂缝发展到出现溜塌，然后逐渐牵引周围土体连续破坏，形成坍塌。4）底膨：隧道底部开挖后，洞底围岩的上部压力解除，又无支护体约束的条件下，由于应力释放，洞底围岩产生卸荷膨胀；加之坑道积水，使洞底围岩产生浸水膨胀。因而造成洞底围岩膨出变形。,严格规范施工,3、膨胀土围岩的隧道施工要点1）加强调查、量测围岩的压力和流变 在膨胀土地层中开挖隧道，除了认真实施设计文件所提出的技术要求外，在施工过程中应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规律。对地下水亦应探明分布范围及规律，了解水对施工的影响程度，以便根据围岩动态采取相应的施工措施。如原设计难以适应围岩动态情况，也可据此作适当修正。2）合理选择施工方法 膨胀土隧道围岩压力的施工效应，是导致隧道变形病害的主要原因。采用理的施工方法，对隧道的稳定性有着十分重要的作用。因此，在施工中应以尽量减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则，所以宜采用无爆破掘进法。如采用掘进机、风镐、液压镐等开挖。在开挖过程中尽可能缩短围岩暴露时间，并及时衬砌，以尽快恢复洞壁因土体开挖而解除的部分围岩应力，减少围岩膨胀变形。开挖方法宜不分部或少分部，多采用正台阶法、侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法。正台阶法适用于跨度小的隧道，它分部少相互干扰小，且能较早地使支护（衬砌）闭合。侧壁导坑法及隔壁法较适用于跨度较大的隧道，它具有防止上半断面支护（衬砌）下沉的优点，但全断面闭合时间较迟，必须注意防止边墙混凝土受压向隧道内挤。,严格规范施工,3）防止围岩湿度变化 隧道开挖后，膨胀土围岩风干脱水或浸水，都将引起围岩体积变化，产生胀缩效应。因此，隧道开挖后及时喷射混凝土，封闭和支护围岩。在有地下水渗流的隧道，应采取切断水源并加强洞壁与坑道防、排水措施，防止施工积水对围岩的浸湿等。如局部渗流，可采用注浆堵水阻止地下水进入坑道或浸湿围岩。4）合理进行围岩支护A初期支护应做到“先放后抗、先柔后刚”即设置可伸缩钢架或活动接头。“宁加勿拆”即在支护上加支护，尽量控制变形的发展。,严格规范施工,B喷锚支护，稳定围岩。喷锚支护作为开挖膨胀土围岩的施工支护，可以加强围岩的自承能力，允许有一定的变形而又不失稳。采用喷锚支护，应紧跟开挖，必要时在喷射混凝土的同时采用钢筋网。也可采用钢纤维混凝土提高喷层的抗拉和抗剪能力。当膨胀压力很大时，可用锚喷及钢架或格栅联合支护，在隧道底部打设锚杆，也可以在隧道顶部打入超前锚杆或小导管支护。膨胀土围岩隧道的支护，尽可能使其在开挖面周壁上迅速闭合。如果是台阶开挖，可在上半部开挖后尽快作出半部闭合，使围岩尽早受到约束。总之，不论采用哪一种类型的支护，都必须根据工程实际情况及围岩变形状态而定。C.衬砌结构及早闭合。膨胀土围岩隧道开挖后，围岩向内挤压变形一般是在四周同时发生，所以施工时要求隧道衬砌及早封闭。从理论上讲，拱部、边墙及仰拱宜整体完成，衬砌受力条件最好。但受施工条件的限制往往难以实现。因此，在灌筑拱圈部分时，应在上台阶的底部先设置临时混凝土仰拱或喷射混凝土作临时仰拱，以使拱圈在边墙、仰拱未完成前，自身形成临时封闭结构。然后当进行下部台阶施工时，再拆除临时仰拱，并尽快灌筑永久性仰拱。,严格规范施工,由于隧道地质、水文条件千变万化，不良地质的出现及其详细情况在开挖揭示前很难预料，并且在隧道施工中难免也会出现不正当的操作等等，所以隧道施工中常常出现塌方现象。施工中我们只有了解地质了解塌方的成因才能制定正确的施工方法，才能尽量避免或减轻塌方对工程质量、安全及进度等的危害。,隧道塌方的一般处理,严格规范施工,（一）、隧道塌方的原因分析1、不良地质及水文地质条件（1）隧道穿过断层及其破碎带，或在薄层岩体的小曲褶、错动发育地段，一经开挖，潜在应力释放快、围岩失稳，小则引起围岩掉块、坍落，大则引起坍方。当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌。在软弱结构面发育或泥质充填物过多，均易产生较大的坍塌。（2）隧道穿越地层覆盖过薄地段，如在沿河傍山、偏压地段、沟谷凹地浅埋和丘陵浅埋地段极易发生坍方。（3）水是造成坍方的重要原因之一。地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍落。岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大为降低，因而发生滑坍。,严格规范施工,2、隧道设计考虑不周（1）隧道选定位置时，地质调查不细，未能作详细的分析，或未能查明可能坍方的因素。没有绕开可以绕避的不良地质地段。（2）缺乏较详细的隧道所处位置的地质及水文地质资料，引起施工指导或施工方案的失误。3、施工方法和措施不当（1）施工方法与地质条件不相适应；地质条件发生变化，没有及时改变施工方法；工序间距安排不当；施工支护不及时，支撑架立不合要求，或抽换不当“先拆后支”；地层暴露过久，引起围岩松动、风化、导致坍方。（2）喷锚支护不及时，喷射混凝土的质量、厚度不符合要求。（3）按新奥法施工的隧道，没有按规定进行量测，或信息反馈不及时，决策失误、措施不力。（4）围岩爆破用药量过多，因震动引起坍塌。（5）对危石检查不重视、不及时，处理危石措施不当，引起岩层坍塌。,严格规范施工,4、隧道塌方的一般前兆（1）水文地质条件的变化，如干燥的围岩突然出水、地下水突然增多、水质由清变浊等都是可能发生塌方的前兆；（2）拱顶不断掉块，甚至较大的喷砼块相继掉落，预示着围岩即将发生塌方；（3）支护状态变形(拱架接头挤偏或压劈、喷射砼出现大量的明显裂纹或剥落等)、敲击发声清脆有力、甚至发出声响；（4）喷锚支护的水平收敛率大于0.2mm/d、拱顶下沉量大于0.1mm/d并继续增大时，说明围岩仍在发生变形，处于不稳定状态，有可能出现失稳塌方。,严格规范施工,（二）、预防坍塌的措施 隧道施工预防塌方，除选择相应的安全合理的施工方法和措施及保证确切的超前地质预报外。在施工中主要还要做到以下几点：1、先排水：在施工前和施工中采取相应的防排水措施，尽量将开挖范围外之水截住，不使流进洞内，一般采取注浆处理。2、短开挖：在围岩石质较差地段，控制每循环开挖进尺，每次立一榀工字钢拱架且拱架必须紧贴掌子面，使拱顶与拱架间无空隙。3、强支护：针对围岩和地压情况加强初期支护确保支护结构有足够的强度，采取增加拱架的本身刚性强度、减小拱架间距及喷射砼的厚度，有时也可采取模注砼尽早封闭。4、快衬砌：必要时二次衬砌工作紧跟开挖工作面进行，力求衬砌尽快成环，和初期支护共同受力。5、勤检查：安排专人对支护及围岩等进行检查和量测变形，发现围岩有变形或异状，立即采取有效措施进行处理。做好超前地质预报工作，及时了解前方的地质和水文条件。,严格规范施工,（三）、坍塌处理方法1、做好预报调查 在塌方处理前，应详细调查其范围、形状、塌穴的地质构造，查明其诱发的原因和塌方类型，然后据此再进行确定处理的方案，这一步非常重要，要初步判断出塌方的可发展性。塌方处理必须等待塌腔内不再坍塌稳定后方可处理，否则安全隐患过大。2、防止塌方扩大 塌方发生后，首先防止塌方范围继续扩大；（1）对坍方范围内顶部与侧壁的危石及大裂缝，抢先清除或锚固。（2）加强原有支护：对塌方范围前后原有支护进行加固，以防止塌方扩大，如采取周边注浆加固24米厚度，在支护内径采取工字钢拱架加固措施。（3）对塌体表面立即进行喷射砼封闭（增加速凝剂参量），塌穴内在保证安全情况下尽量也进行喷射砼封闭。（4）加快衬砌：对塌方两端尽快作局部衬砌，以保证塌方不扩大。,严格规范施工,3、处理塌方（1）如塌方体积较小，且塌方范围内已进行喷锚或已架设了较为牢固的支撑时，可由两端或一端先上后下地逐步清除塌方，清除时注意观察拱顶及周边的围岩有无变化的可能，避免出现二次塌方。随挖随架设临时支撑，临时支撑必须紧顶到塌腔面。如塌体稍大些时不能完全保证能否引起二次塌方时，不要清除塌体，在塌体上先对拱顶进行临时锚喷支护、钢拱架支撑或进行模注砼作为临时支护，在保证安全情况下再对拱脚进行欠挖处理进行刚性支护。（2）如塌方体积较大，因塌体堵塞无法进入塌方范围进行支护时，可采用长管棚或注浆加固塌体，待其稳定后，采用“穿”的办法按照短进尺、弱爆破、早封闭的原则挖开塌体，并尽早衬砌，有时为了减少塌腔的暴露时间支护可采取一次性模注砼进行封闭。塌方段围岩整体性较差或富水，还应对该段周边围岩进行预注浆加固处理。（3）如塌方冒顶，在处理塌体前应先支护陷穴口，锚喷封闭洞穴周围岩面，避免洞内二次开挖塌体时上顶二次坍塌。地质条件较差时，还应该对陷穴口周边地表进行打设锚杆或地表注浆加固措施。地表周围及陷穴口上空要做好防排水措施，避免雨天雨水进注塌腔内软弱围岩。如果塌腔顶部地表埋深非常浅且塌腔比较大时，可以视情况将地表揭开进行明处理。,严格规范施工,（4）一般塌方段的支护和衬砌需加强处理，模注衬砌背后与塌腔周壁间必须采取紧密支撑。塌方衬砌背后空洞的处理，当塌方较小时，可采用浆砌片石或干砌片石回填密实。当塌腔较大时，可用浆砌片石回填，厚度宜为2米，其上空间采用钢支撑等顶住稳定围岩。当塌方冒顶时，要根据上顶回填炉渣及土的荷载确定支护及模注衬砌的类型，做好形成设计强度后再进行冒顶回填，一般采用轻质材料如炉渣，至地表12米后用粘土封层防水，封层要高出原地表50cm左右，回填及封层要夯填密实防止塌陷进水。（5）处理坍方的同时，应加强防排水工作。坍方往往与地下水活动有关，治坍应先治水。防止地表水渗入坍体或地下，引截地下水防止渗入坍方地段，以免坍方扩大。,严格规范施工,大规模坍方处理实例示意图：1、2、3注浆；4管棚；5坍线；6坍体；7初期支护；8注浆孔；9混凝土封堵墙,严格规范施工,严格规范施工,严格规范施工,谢 谢 大 家,