隧道不良地质施工常见防治措施)
-
隧道不良地质施工常见防治措施
隧道在施工过程中多会碰见各种不利于隧道工程的不良地质环境,今天大家
一起来学习一下在遇到富水断层破碎围岩、膨胀性和挤压性围岩以及黄土地质这
三个不良
地质段时候的各种防治措施。
一、不良特殊地址地段概述
一、不良和特殊地质地段的概念
:
(
一
p>
)
不良地质地段
不良地质地段是指滑坡、崩塌、岩堆、偏压地层、岩溶、高应力、高强度地层、
松散地层
、软土地段等不利于隧道工程的不良地质环境。
(
二
)
特殊地质地段
p>
特殊地质地段是指膨胀岩地层、断层破碎带、软弱黄土地层、含水未固结围岩、
溶洞、岩爆、流沙等地段以及瓦斯溢出地层等
二、开挖和支护过程中可能造成的危害:
1
、土石坍塌
2
、
p>
隧道支撑严重变形
3
、
衬砌结构断裂
三、不良和特殊地质地段隧道工程的一般规定:
1
、制定完整预案,做好技术、物资、机械储备
2
、制定地质预测、预报方案
3
、根据预报结果及时调整施工方案
4
、必须加强量测工作,并及时反馈量测结果
< br>
四、不良地质地段隧道施工注意事项:
1.
选择施工方法注意事项:
选择施工方法
(
包括开挖及支护
)
时,
应以安全及工程质量为前提,
综合考虑隧道工
程地质及水文地质条件、断面形式、尺寸、埋置深度、施工机械
装备、工期要求、
经济和技术的可行性等因素而定。同时应考虑围岩变化时施工方法的适
应性及其
变更的可能性,以免造成工程失误和增加投资。
p>
施工以“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测、稳步前进”为指
导原则。
2.
加强监控和量测工作
3.
使用喷锚技术注意事项:
(1)
爆破后如开挖工作面有坍塌可能时,应在清除危石后及时喷射混
凝土护面。
(2)
锚喷支护后仍不能
提供足够的支护能力时,应及早装设钢拱架支撑加强支护。
4.
采用临时支护时注意事项:
p>
(1)
支撑要有足够的强度和刚度,能承受开挖后的围岩压力。
p>
(2)
围岩出现底部压力,产生底膨现象
或可能产生沉陷时应加设底梁
(3)
当围岩极为松软破碎时,应采用先护后挖,暴露面应用支撑封闭严密;
(4)
根据现场条件,可结合管棚或超前锚杆等支护,形成联合支撑
(5)
支护作业应迅速、及时,以充分发挥构件
支撑的作用。
5.
选用掘进方法时注意事项:
p>
特殊地质地段隧道施工时,不宜采用全断面开挖。应视地质、环境、安全、工程
质量等条件合理选用。
6.
掘进时遇有围岩压力过大注意事项:
拱部扩挖前发现顶部下
沉,应先挑顶后扩挖。当扩挖后发现顶部下沉,应立好拱
架和模板先灌筑满足设计断面部
分的拱圈,待混凝土达到所需强度并加强拱架支
撑后,再行挑顶灌筑其余部分。挑顶作业
宜先护后挖,暴露面应用支撑封闭严密。
7.
遇有松散、自稳差的围岩掘进时注意事项
采用压注水
泥砂浆或化学浆液加固围岩的方法,以提高其自稳性。
8.
衬砌出现开裂或下沉时注意事项
当拱脚、墙基松软时,灌筑混凝土前应采取措施加固基底。
二、富水断层破碎围岩
一、概述:
断层破碎带是隧道施工中
最常见的不良地质地段,断层带内岩体挤压
破碎,常呈块石、碎石或角砾状有的甚至呈断
层泥,岩体强度低,围岩压力增大,
自稳能力下降,容易坍塌,施工困难。
富水软岩是指在各类土质、软岩、极严重风化的
各种岩层、极软弱破碎的断层带
以及堆积、坡积层中,在富含地下水的情况下,岩体强度
很低,自稳能力极差的
围岩。
二、开挖施工要求
:
(
一
p>
)
充分应用超前地质预报
:
1.
预报方法
地质预报方法主要有:钻孔超前探测;对超前导坑进行地质、水文观测素描;地
震波、
声波、地质雷达等物理探测。
2.
预报的重点内容
预测开挖面前方的地
质情况,围岩整体性、断层、软弱破碎带在前方的位置和对
施工的影响,地下水活动情况
等。
3.
预报方式
①长期预报
总体预报,预报断层规模
、分布、性质、构造分带,富水性等,并分段作出工程
地质评价。
②中期预报
岩石微观构造研究
工程地质类比
地震反射波法(
TSP
原理、
TSP
现场)
地质雷达法
瞬变电磁法
长距离地质超前钻孔
③短期预报
利用超前炮孔预报
掌子面超前地质钻孔预报
(
二
)
注浆堵水并加固围岩
富水软弱破碎围岩隧道处理地下水原则一般是:以堵截为主,排引为辅
采用注浆堵水结合超前钻孔限量排水
特大涌水采用辅助导坑排水
堵截地下水的办法主要有两类:
整个富水段进行注浆止水,并加固松散岩体。
对富水地段沿隧道开挖轮廓线以外进行环形注浆,形成止水帐幕,防止或减小地
下水进入开挖工作面
排水辅助措施有导坑、钻孔等,目的是排水降压。
当地下水与地表水连通时,埋深小于
20m
采用地表注浆,埋深大于
20m
时采用
洞内注浆
△
马鹿箐隧道突水录像
△
齐岳山隧道高压水
(
三
)
开挖及支护
开挖施工要求:
单线隧道采用正台阶
预留核心土环形开挖法,双线和多线隧道采用
CD
法、
CRD
法或双侧壁导坑法,循环进尺
0.5~1
.0m
开挖手段上,采取两种方法,一是在特别软弱的围岩段
,采用非钻爆开挖,如利
用十字镐、风镐开挖或利用小型挖装机开挖。另一种是采用控制
爆破措施,如松
动爆破、微振动爆破等。
支护施工要求:
根据量测结果及时调整支护参数
衬砌施工要求:
根据量测结果确定施作时机
仰拱必须及早施作,形成封闭结构
三、工程实例——京九线岐岭隧道
1
、工程概况
进口
280m
主要通过中粗粒黑云母花岗岩体。由于侵入体古
老,受历次构造运动
影响,
岩体破碎;
岩石中石英较少,
长石含量居多,
风化年代久远,
深度达
30~50m
,
为极
严重风化花岗岩,属特软岩。遇地下水,易产生潜蚀而破坏原岩结构,呈流
塑状,自稳能
力极低,开挖扰动后极易液化,呈泥浆状涌出。
2
、初期施工情况
岐岭隧道自
1993
年
4
月至
1994
年
1
月,
9
个月完成
42m(
其中含明洞
33m)
,
平均月成洞
4.7m
p>
,
按总体施工计划安排和当时的施工进度估算,
工期将被迫延长
一年左右。
因此
,
问题非常突出,
引起了部领导和各部门极大重视与关注,
p>
被喻为京九线
“天
字第一号工点。”
3
、地质原因分析:
围岩自稳及自承能力极差、富水
4
、施工方案
桩柱法
双侧壁导坑法:
5
、具体施工方法
(1)
综合排水技术
封堵疏排地表水,杜绝地表水和降水的补给:截水沟、地表混凝土封闭
平导与泄水洞截、排水
深井点降水
洞内降排水:负压抽水、开挖中的疏排水
(
二
)
p>
支护体系设计与施工
超前预加固:侧壁导坑、泄水洞及平导、上弧导
初期支护
二次衬砌:第一次
60cm
、第二次
30cm
深孔长套管劈裂注浆
注浆方法:分段长套管前进式注浆、挤压注浆、渗透注浆
注浆材料:水泥—水玻璃双浆液
<
/p>
注浆施工:拱部大管棚注浆施工、突水涌泥段注浆施工、极软致密原状地层中的
注浆施工
6
、施工效果
提前
1.5
个月贯通
三、膨胀性和挤压性围岩
一、基本概念
膨胀岩
矿物成分:亲水性矿物,蒙托石、伊利石
特性:吸水膨胀软化,失水收缩硬裂
挤压性围岩
强度低,在高地应力作用下产生“剪胀”