新奧法與隧道施工

1、新奧法與隧道施工,,主講人：張宗桂,一、新奧法的理論基礎,,,,隧道開挖,,圍巖應力重分布（一階段）局部地殼殘余應力釋放,,應力重分布，圍巖松弛（二階段）物理性質變化,,圍巖薄弱處產生破壞（三階段）,,隧道崩塌（四階段）,二、隧道開挖后的應力狀態(tài),,低應力區(qū)高應力區(qū)原始應力區(qū),三、開挖后視穩(wěn)定情況采取的措施,（一）開挖面穩(wěn)定的情況：初支：開挖——初噴——掛網——打錨桿——復噴砼——開挖仰拱——修筑仰拱注意：1、開挖、噴砼作

2、業(yè)每天進行，開挖仰拱、修筑仰拱每周進行一次，約在7天距掌子面20m左右開始施作。2、二襯：距開挖面后約100m，遲三個月左右開始施作,（二）開挖面不穩(wěn)定的情況：初支：開挖弧形導坑——初噴——掛網——打錨桿、架設鋼支撐——開挖核心土——開挖側壁——噴射砼——開挖仰拱——修筑仰拱二襯：距掌子面20～50m及時施作二襯,（三）施工中應注意的問題,加強監(jiān)控量測，用位移值來控制圍巖的動態(tài)過程，利用監(jiān)控量測信息指導施工，修改支護參數。在10

3、天內變形速度d10 ＞10mm/d或相對位移超過150mm時，要增加錨桿，在100天到130天以內，變形速度≤ 0.23mm/d（相對位移7mm）后進行二次襯砌。,變形控制,隧道開挖——巖體自由變形——變形速度增大——控制噴砼、錨桿——變形速度減小——施作仰拱（增加剛度）——變形速度遞減——趨向穩(wěn)定,（四）隧道病害——下沉控制,1.小導管注漿加固地層，改善圍壓地層參數；2.采用微臺階法施工，臺階長度控制在3~5m，盡快使仰拱封閉成環(huán)，

4、以保證支護系統(tǒng)及時發(fā)揮作用。3.采用三臺階施工，加強上臺階初支強度 加固措施：拱腳處設鎖腳注漿小導管——縱向采用a30槽鋼托梁——上部增設臨時仰拱——及時進行初支背后填充注漿。,（四）隧道病害——下沉控制,4.縮短循環(huán)進尺，目的是及早支護，封閉成環(huán)，按地質情況進尺控制在0.5~0.75m。5.必要時進行全斷面注漿，防止地下水流失及掌子面失穩(wěn)，尤以斷層地段更應如此。,（五）圍巖級別判斷的主要方法,1.II、III級圍巖在爆破時出現

5、下列一種情況，應將其定位IV級圍巖： (1)爆破成型差 (2)鉆孔測試異常在開挖IV級圍巖地段有以下情況之一的應降一級 (1)鉆孔測試異常 (2)超前預報前方有兩條以上斷層出現或已有斷層延伸到嚴重影響圍巖穩(wěn)定的位置或者大半個斷面都是斷層破碎帶,（五）圍巖級別判斷的主要方法,(3)坍方地段的兩端影響帶3.提高圍巖級別,（六）淺埋隧道施工,1.淺埋隧道在洞口設置地表垂直錨桿（覆蓋層厚3~8m范圍）尤其適用于淺埋、破碎

6、、軟弱、松散的連拱隧道的地表加固2.隧道工程施工中許多量測實踐表明，采用時間—位移曲線ds/dt（位移速度）才是現場衡量圍巖的主要判據(1)拱頂下沉和周邊收斂的限值控制在50mm之內，這是保證施工順利進行和安全的主要制約因素和判據，如超過此值應及時采取加強支護的措施,(2)在塊狀結構的均質圍巖施工中，如均速變位v=3mm/d，連續(xù)三天伴隨有裂縫出現時，必須加強觀測，進行處理加固。若加速變位其增值 ，連續(xù)兩天必須觀察加固處理，使加速度

7、變位停止或變位減速。(3)在軟弱均質的圍巖施工中，如均速變位v=3mm/d，連續(xù)三天伴隨裂縫出現，應觀察進行加固處理；若出現加速變位，其增值 ，連續(xù)兩日必須加固處理,3.軟弱圍巖二襯施工完畢，墻腳會產生約0.8~1.0mm的相對位移，而趨于穩(wěn)定，當進行鄰近馬口開挖時，二襯受馬口開挖的影響，流變而受力，二襯施工后，噴錨支護約1/3的荷載會轉壓到二襯之上，這是因支護剛度的改變，必然引起支護本身應力的重分布，所以二襯能承受部分的圍巖壓力。

8、4.斷層（如為膨脹性、軟弱圍巖）開挖——應力重分布+洞周部分巖體超過巖土體彈性極限——進入塑性狀態(tài)——洞周形成塑性區(qū),（六）淺埋隧道施工,經驗證明：一般一倍開挖洞徑范圍是變形坍方最危險的時間區(qū)段，需要及時支護，及時封閉巖層。裸洞不噴射砼最危險，隧道開挖后即會產生變形位移，隨著時間的發(fā)展位移會發(fā)展，使變形位移增大，局部掉塊，松弛崩塌。因此，開挖工作面的空間、時間效應應人為進行控制。支護的形式：噴射砼和錨桿支護。鋼架的設計是圍巖較差地段

9、,與噴射砼或錨桿組合支護的加強措施，規(guī)范要求間距不大于1.5m。如開挖后視圍巖的變形和量測反饋認為，可以采取另一種組合或取消，修正支護參數，否則不得隨意變更。新奧法的原理是：圍巖在允許產生的一定變形條件下，才能達到利用圍巖自承力的目的。為了減少圍巖的擾動，就不能允許圍巖產生過大的變形。初支應有足夠的強度和合理的剛度，且在一定的時間和程度上能與圍巖共同承受受力變形。,（七）其他注意事項,當地質條件復雜或隧道埋深淺地段（<5m）時，

10、應采用超前小導管，管棚或預注漿加固圍巖等輔助施工措施。按“防、排、截、堵”結合因地制宜，綜合治理的原則，在噴砼前就應對受噴石進行滲、涌水處理，按圍巖的特性、滲、涌水的范圍、滲、涌水量分別采用導水和止水的方法，把水引離施工的工作面。狹小范圍，巖石的裂隙水，應把水集中疏導到一個集中出水點，用排水管引離工作面，也可以用,鉆孔排水或排水管進行排水，把水引入水溝在進行噴射砼。小范圍滲水、浸水，可在初支噴砼中適當地增加噴砼速凝劑用量，可達到迅速止

11、水的目的注漿： 小滲水：淺眼密孔；大滲水：深眼稀孔、從四周向滲水區(qū)壓注水泥漿止水。洞內環(huán)境的改善： 是消除塌方、傷亡的重要措施，不管采用何種方法，施工管理都應該把環(huán)境擺在首位,（七）其他注意事項,隧道的及時封底、砼的超前是保證隧道圍巖、防止翻漿冒泥的重要措施，對改善洞內環(huán)境、文明施工，改善運輸通風條件，提高施工速度極為有利。監(jiān)控量測測點的埋設： 爆破后施設錨桿后進行，每斷面

12、5個，拱頂1個，起拱線上1.20m對稱埋設2個，起拱線下1.25m對稱埋設2個。一般從反饋的信息證明，一般地段圍巖收斂兩周后趨向穩(wěn)定；局部軟弱圍巖長時間不趨向穩(wěn)定,（<120mm/d）的斷面，必須盡快地采取加強初支的措施，保證初支結構的穩(wěn)定，防止塌方一般圍巖和局部軟弱圍巖地段監(jiān)控數據收斂值,（七）其他注意事項,軟弱圍巖和病害整治施工（1）軟弱圍巖施工，光面爆破和微振動爆破，技術，減少對圍巖的擾動；（2）采用濕噴工藝處理坍方效

13、果好，它能盡快地封閉圍巖，形成初支結構；（3）初支結構必須具備抵抗較大圍巖壓力和變形能力，因此，應提高錨桿、筋網、鋼架的加工安全值；（4）初支必須形成穩(wěn)定的封閉結構；（5）較大的超挖和空洞必須采,用漿砌片石回填；（6）二襯施工應加強振搗，保證砼的密實性，拱頂應預埋注漿管注漿；（7）超前施工仰拱或鋪地，可有效地加強初期支護，減少開裂地段，改善運輸條件，使襯砌盡早封閉成環(huán)。 地表運動產生不同的地質作用從而造成三大巖類。地

14、表最初是由巖漿巖組成——空氣、水、風的作用下（外營力）——沉積巖——在內力作用下發(fā)生變形有時還有物理變化——變質巖。,（七）其他注意事項,（八）影響圍巖穩(wěn)定性的因素,一是工程地質條件，如巖體結構特征和完整程度（破碎程度）、結構面（裂隙、節(jié)理、軟弱面）的性質（成因、物理組成、產狀、充填、組合關系）、巖石的物理力學性質、地下水情況等；二是工程結構條件，如坑道斷面形狀與尺寸、埋深、施工方法和速度、支護類型等。,（九）影響圍巖壓力的因素,1.

15、起決定作用的是圍巖的地質條件2.時間因素3.坑道的形狀和尺寸對圍巖壓力的影響也是很明顯，跨度愈大，壓力也愈大，壓力與跨度之間成直線關系。4.隧道埋深對圍巖的壓力也有影響5.支護的剛度6.施工因素的影響A、爆破的影響B(tài)、支撐的影響C、坑道暴露時間的影響,（十）巖石的工程性質,1、巖石按強度分類（按飽和單軸抗壓強度Rb分類） 極硬巖Rb ＞60MPa ；硬質巖30MPa ＜ Rb ＜ 60MPa ；軟質巖50Pa

16、＜ Rb ＜ 30MPa ；極軟巖 Rb ≤ 50Pa 2、巖石的物理性質 （1）裂隙性和孔隙性 （2）巖石的吸水性 （3）巖石的軟化性：浸水后巖石力學強度降低的性能,,（4）巖石的抗凍性：巖石抗凍融破壞的能力 （5）、巖石的可溶性：巖石在水中被水溶解的性能。碳酸鈣不飽和的地下水能溶解石灰?guī)r；硫酸鈣不飽和的地下水能溶解石膏 3、巖石的力學性質 巖石的變形性能 巖石的強度：抗剪強度、抗拉和抗

17、壓強度,四．新奧法施工中對作業(yè)的基本要求,（一）提高素質、適應標準化施工作業(yè)的要求1、認識推行“新奧法”原則的重要性和必要性2、施工工程進入主體施工的必要條件 A、施工管理體制健全 B、風、水、電施工機具和變形量測設備已配套進場 C、各項技術準備如交底、施工難點對策、材料試驗、工程記錄和施工資料的編制等已安排就緒,D、可以保證各施工工序能進行流水或連續(xù)作業(yè)3、應做的工作 A、三通一平完成

18、 B、開挖—初噴—掛鋼筋網—鋼架—復噴達設計厚度工藝連續(xù)性的保證措施、量測監(jiān)控等。 C、把開挖、支護、運輸通風、防塵排水作為一個系統(tǒng)工程進行施工組織的統(tǒng)一安排。 D、貫徹新奧法施工原則，施工工藝、技術和相應管理的精細化、標準化作業(yè)，各項工程配合緊密（設備、循環(huán)組織），要求職工有較高的文化和技術素質，加以培訓和實踐,（二）建立與之相適應的施工現場體制和方法，為貫徹新奧法的施工原則，實現標準化作業(yè)而努力。1、制

19、定開挖、出渣、噴錨、量測、襯砌等標準吧的細則，使各項作業(yè)全過程有章可循、責任到人，嚴格履行自檢、互檢、交接檢制度。如光面爆破作業(yè)制定嚴格的程序實施。2、做好報表表格和基礎資料的編制填寫工作：各類表格及隱蔽工程檢查證的填報，按日期、里程、操作人員的名單做好,工程日志，開挖炮眼布置圖、裝藥量、起爆方式、爆破效果、斷面實測圖及循環(huán)時間（包括出渣、噴錨的起止時間）及其他情況記錄，由填寫者、工程技術主管、監(jiān)理簽認。 推行責任成本承包，

20、把標準化作業(yè)程序和要求結合到承包的指標中去，做到定崗位、定工時、定標準、定消耗、把貫徹新奧法的施工原則相應的施工現場組織到有關的責任區(qū)去運行，去考核，從而監(jiān)理起一種機制去落實合同、落實安全、質量的否決權。,四．新奧法施工中對作業(yè)的基本要求,五、應用新奧法應滿足的要求,應用新奧法修筑隧道應滿足的基本條件 1、合理地利用圍巖的自承能力，保持圍巖穩(wěn)定。 2、以噴射砼、錨桿為主要住戶手段，及時支護、封閉，使圍巖成為支護體系的重要

21、組成部分。 3、開挖作業(yè)應減少對圍巖的擾動，保持隧道開挖輪廓圓順，防止在襯砌和圍巖中產生應力集中，以便有利于利用圍巖的自承力，保持隧道的穩(wěn)定。,4、施工中必須對圍巖和支護進行觀察、量測，并根據反饋信息進行動態(tài)設計，合理安排施工程序，進行設計變更及日常的施工管理。,（一）錨桿失效的原因 在錨桿受力較大的地段，一是錨桿本身的強度不夠被拉斷；二是因錨固力不足而被拉出。全長粘結性錨桿，錨固力不足表現為錨桿與粘結

22、材料間或粘結材料與圍巖間粘結力不夠，為防止以上現象的發(fā)生，規(guī)范提出三種提高錨桿效果的措施：1.提高錨桿自身的強度：采用高強度錨桿或加大錨桿直徑，加大直徑可增加錨桿與粘結材料的接觸面積；,2.增大鉆孔直徑以提高增加粘結材料與圍巖間的接觸面積；3.增大錨桿的根數，以減少每根錨桿的受力。預留變形量是根據國內一些隧道實測值，并參照國內外的有關資料提出的。其值不包括允許超挖值。I~II級圍巖變形量較小，設計時可不考慮預留變形量。為防止實際

23、變形量超過預留變形量，影響二襯厚度或使襯砌侵入建筑限界，也避免因預留變形量過大而增加二襯的厚度,五、應用新奧法應滿足的要求,或回填工程量，故應根據隧道實測數據及時反饋，來確定同級圍巖必須的預留變形量。淺埋隧道病害大都發(fā)生在軟弱破碎圍巖中，III~V級圍巖淺埋隧道是考慮的重點，施工中因注意防坍塌和支護的下沉侵限在軟弱圍巖中將襯砌盡早做成一個封閉結構，更能發(fā)揮襯砌的功能；維護隧道及圍巖的整體穩(wěn)定。這是施工的一項重要原則。,對大量的涌水，

24、應采用集中排水的方法；對于分散的涌水，應根據水量的大小，采取相應地止水或導水措施。（二）隧道二襯襯砌的施工1、施工方案 仰拱填充，鋪地先行，采用分段、分邊進行施工。一次單邊施工40~50m，始終與開挖掌子面保持一段距離（V級<50m；IV級<100m；III級<200m）。邊墻、拱采用廠制全液壓大塊鋼模板襯砌臺車，砼攪拌站集中拌制砼，4臺砼罐車運輸，2,五、應用新奧法應滿足的要求,臺砼輸送泵同時對稱灌注砼

25、，砼配料采用電子計量。邊墻、拱施工前先施工矮邊墻，采用大塊鋼模板立模，與襯砌臺車模板配套。邊墻、拱襯砌一段距離后，施工量測溝槽。為保證溝槽的外觀質量，應設計一套溝槽的模型，以形成仰拱填充、鋪地矮邊墻、二襯、水溝、電纜槽多工序同時施工的快捷襯砌施工方案。2、二襯施工方法（1）液壓襯砌臺車脫模就位。（2）臺車加固完畢后，關臺車,擋頭板（3）擋頭板施工將結束前，襯砌班做施工準備，待隱蔽工程檢查合格之后，立即開盤進行砼澆注。為使臺車不跑

26、模，采用兩臺輸送泵兩側同時對稱澆注，4臺砼罐車同時運輸砼。隨著距離的增加，罐車應增至6臺，以保證拌合料的供應。搗固采用插入式振搗器人工搗固。（4）砼骨料采用機制碎石，粒徑5~40.0mm，輸送砼管徑￠ 120mm。按規(guī)范最大粒徑不大于1/3￠ 。加15%的II級粉煤灰,五、應用新奧法應滿足的要求,和0.75%的高效以增加砼的和易性，便于泵送。砼塌落度控制在140mm左右，剎尖時，砼水灰比適當增大。水泥：砂：碎石：粉煤灰：減水劑=1:

27、2.62:3.54:0.27:0.01水灰比0.65，粉煤灰用超量取代3、作業(yè)循環(huán)時間 按以上砼的技術指標比較合理，能保證砼的強度指標，又對泵送有利，不易產生堵管。一般III級圍巖地段二襯12m，砼約,,160m3，需16~18小時，整個循環(huán)約42小時；II地段38~40小時，每月襯砌170~190m。,五、應用新奧法應滿足的要求,五、應用新奧法應滿足的要求 4、勞動機械配置,5、防水板施工工藝（1）在掛防水板前，首

28、先應對掛防水板地段進行檢查處理，清除外露噴射面的錨桿頭及尖角石，平整度達不到D/L=1/6處，保證防水板不劃破并鋪設平順。（2）在鋪設臺架上將防水板從中線網兩側平行緩緩沿架放下，繼而將頂部兩側的無縫布用膨脹螺栓固定在巖石上，膨脹螺栓間距50cm左右。遇較大凹坑,處應增加膨脹螺栓，以保證防水板與巖石面密貼。完畢后全面檢查防水板是否掛設牢固，否則及時處理。（3）防水板的焊接應保證質量，焊接好后應對焊接縫進行檢查，不得漏水6、襯砌臺車在

29、施工中的變形及處理措施（1）錯臺 每環(huán)連接處的錯臺，拱頂不突出，兩側拱腰較明顯，局部錯臺有的72cm，舊臺車更甚，錯臺處漏漿嚴重，砼表面質量很,五、應用新奧法應滿足的要求,差。錯臺經修復會形成10cm的環(huán)帶，嚴重影響二襯的外觀。（2）錯臺的原因 因模板、臺車結構的剛性及其他原因而引起①制造誤差，臺車前后輪廓線不一致造成錯臺；②模板支撐數量不夠，跑模錯臺（螺旋撐桿的松緊程度不一致，產生剛性不均勻，導致支撐剛性不

30、足）③地面承載力的影響（如臺,車行走的地面不密實，鋪墊木太少引起臺車的變形）④臺車的結構缺陷（臺車為門式結構，為保行車，下部留有足夠大的空間，跨度過大，特別是兩門柱，橫向剛度差，受力易產生彈性變形）⑤液壓系統(tǒng)的問題（舊臺車使用時間長，系統(tǒng)老化，多處密封失效、內泄，液壓泵磨損嚴重，系統(tǒng)壓力升不上，模板就位不好。廠家設計的油缸不足，會產生剛性不足，澆注砼時未能做到兩側交替同時進行，頂部澆注時輸送泵送壓過大）,五、應用新奧法應滿足的要求

31、,（3）采取的措施①調整后端模板外輪廓線，使其和前段保持一致。②增加支撐的數量。③清除地面的松碴，尤其是臺車行走軌道下的松碴。④臺車門檻架加固， ⑤檢查整個液壓系統(tǒng)，把有毛病的文件全部處理好，增加臺車側向油缸等。⑥制定嚴格的施工工藝，加強,檢查，杜絕違章操作。⑦改進臺車的液壓系統(tǒng)。 以上各種錯臺的防止措施①、⑤對臺車自身的剛度影響不大；②、③、④等方法可增加剛性，但增加額外工作量，降低生產效率，且干擾施工，耗時長，

32、費用高，不能全面的解決問題；除⑥以外只有⑦方法方便可行。7、二襯臺車受力分析,五、應用新奧法應滿足的要求,五、應用新奧法應滿足的要求8、二襯臺車的操作流程,安設行走鋼軌,,行走移位,,對位,立模調整,,澆注二襯砼,砼養(yǎng)護,拆模（強度70%）,,,,,9、二襯施工注意事項（1）澆注過程中應隨時派人檢查臺車各千斤頂的受力情況，如有松動，將千斤頂旋緊防止拱頂受力不均，造成砼表面不平順（2）擋頭板的支撐是否可靠，發(fā)現問題及時處理；（3

33、）澆注速度控制在3.5m3/h，否則易產生變形；（4）澆注砼應兩側對稱澆注，以防臺車受偏壓造成臺車重心,移位。（5）牽引臺車行走速度不大于6m/min；（6）砼坍落度過大，澆注速度過快，初凝時間過長都會對臺車造成巨大的作用力，引起變形。施工中應嚴格遵守施工規(guī)范10、二襯施作的時間深埋隧道達基本穩(wěn)定條件施作。淺埋隧道應及早施作二襯。因自穩(wěn)時間很差的圍巖長期達不到基本穩(wěn)定的條件，噴射砼出現大量的裂縫，而支護又,五、應用新奧法應滿足

34、的要求,難以加強，此時應及早施作仰拱改善受力條件。若其不穩(wěn)定應提前施作二襯，提供支護抗力。但是對于IV、V級圍巖，二襯和仰拱的施作時間，受時間的影響很大，直接關注到襯砌結構的安全。過早施作二襯會承受較大的圍壓壓力，過晚又不利于支撐的穩(wěn)定。 二襯的拆模時間，按規(guī)范要求襯砌強度達2.5MPa便可以拆模。如果是在圍巖和初支尚未達基本穩(wěn)定條件下施作二襯，,此時二襯屬受力結構，即二襯強度達2.5MPa也不能拆模。11、二襯的灌注作

35、業(yè)應符合下列要求（1）二襯應由下而上依次灌注（2）修建有仰拱的隧道時，宜先修仰拱，每段施工長度應根據地址情況確定。（3）初期支護與二襯之間不應留有空隙；（4）二襯砼灌筑應連續(xù)進行。（5）對采用硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥拌制的砼，其養(yǎng)護時間不得小于7d，對摻有外加,五、應用新奧法應滿足的要求,劑或有抗?jié)B要求的砼不得小于14d。砼灌注后12h內應覆蓋和灑水，直至規(guī)定的養(yǎng)護時間。（6）在圍巖及初期支護基本穩(wěn)定條件下灌注的二襯砼，可

36、在砼強度達到2.5MPa時拆模。12、二襯非構造裂縫的預防（1）采用較小的灰骨比、降低水灰比，合理選用外加劑；（2）合理確定分段灌注長度及灌注速度；（3）拆模時，混凝土內外溫差,不得大于20 度 ；（4）應加強養(yǎng)護，砼穩(wěn)定升降速度不宜大于5 度 /h。 非結構的裂縫，主要是由于砼本身的收縮、硬化過程中的水化熱引起的升降溫、周邊的圍巖約束引起的開裂?？刹捎酶纳祈刨|量，合理分段，避免過大溫差，減少周邊的約束

37、等措施來解決。 減少收縮，可采用加膨脹劑、選用降低水化熱的水泥。在襯砌和初支之間設隔離層等辦法減少襯砌開裂。,五、應用新奧法應滿足的要求,13、二襯施工機械配置液壓襯砌臺車 組成：大塊鋼模板、臺車架、液壓系統(tǒng)三部分組成。模板上設置分布均勻的作業(yè)窗口，大小一般為60~80cm正方形，以方便作業(yè)人員深刷脫模劑、澆注砼、搗固等機械配置二襯施工順序,,仰拱填充砼或鋪底砼澆注——矮邊墻砼澆注——先墻后砼一

38、次性澆注——水溝電槽砼澆注,五、應用新奧法應滿足的要求,六、小凈距隧道的施工,1、小凈距隧道適用條件 分離式獨立雙洞隧道，當兩座隧道的凈距小到使兩洞結構彼此產生有害的影響時，雙洞隧道稱為最小凈距隧道。兩隧道之間的最小凈距用中隔墻連成一個整體，即為連拱隧道。分離式獨立雙洞間的最小凈距,,2、小凈距隧道設計應滿足的條件3、爆破振動量測 爆破振動量測用來測定爆破后圍巖擾動后的穩(wěn)定程度。測量點布置在收斂點的

39、附近，一般情況下，三向（垂向、縱向、環(huán)向）速度中以垂向最大，且多以垂直振動速度作為箭鏃構造或圍巖破壞的判斷依據。,（1）量測位置：量測垂直振動速度，每次量測靠近掌子面的來年各個斷面工6點。（2）振動的控制（該圖中半斷面高4.01m，寬12.1m）,4、凈空位移量量測與拱頂下沉量測（1）凈空位移量測（QJ-81型球型收斂劑）（2）拱頂下沉量測（精密水準儀）（3）用￠38mm～3m 的開口式錨管摩擦式錨桿三根分別設置在

40、拱頂和左右兩側拱腳附近，進行應力、應變量測。根據量測結果分析，可以判斷圍巖的松弛范圍和決定錨桿長度的判斷資料。（4）單點位移計用來核對收斂計量測凈空位移結果。5、微振動爆破技術的應用,六、小凈距隧道的施工,七、塌方的預防和控制措施,（一）塌方的原因1、巖層構造上的不利條件是工程發(fā)生塌方的主要原因。2、施工實踐證明，大部分的塌方是由于施工中支護不及時，圍巖應力逐步惡化，塑性區(qū)裂縫充分形成開裂，在自重的作用下塌落，也是塌方的一個重要

41、原因。3、施工方法不當是造成塌方的直接原因。如施工中爆破用藥量過度，將巖石震松；支護強,度達不到設計要求，支護與圍巖不緊貼，從而導致周邊圍巖向洞內移動，加大松動范圍，增大支護結構的荷載，造成支護變形，發(fā)生塌方。4、另一個重要原因是異常的地層側壓力。它不但使坑道在開挖過程中發(fā)生塌方，甚至使初支和二襯開裂破壞。5、隧道在山麓堆積埡口和傍山偏壓地段通過，多為泥土孤石，砂卵（碎）石帶，混合體巖石膠結性差，開挖后易分解崩塌。,（二）塌方的預

42、防（1）淺埋、偏壓、軟弱、風化嚴重，結構松散的圍巖地段施工時，應保證初期支護達到設計要求的支護強度。在施工前應對圍巖的巖性有足夠的認識和預見性，應重視提高巖體的結構性能，采用超前預注漿的方法加固巖體，防止巖體的松弛塌方。（2）按圍巖的級別選擇采用切實可行的施工方法，選擇適用,強有力的初期支護措施。（3）對按新奧法原理設計、施工的隧道工程，在處理圍巖大變形及塌方中，不宜采用強支硬頂為主要手段的老礦山法，應采用新奧法的原理以噴錨支護為

43、主要的支護手段進行處理（4）嚴格按設計施工、加強現場施工管理，嚴格按“新奧法”施工，采用“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測、早成環(huán)”的原則，隧道塌方是完全可以避免的。,七、塌方的預防和控制措施,（三）塌方的處理大變形的整治原則：根據國內外經驗，結合隧道出露巖層的地質情況，提出“加固巖體、變形留足、及時支護、剛柔結合、限制變形、仰拱加固、提高二襯剛度”等系列整治措施。按規(guī)范14.5.2要求隧道塌方后應首先加固未塌方地段，防止塌腔擴大

44、。14.5.3塌方規(guī)模較小時，首先,加固塌體兩端洞身，并盡快地施作噴射砼或噴錨聯合支護封閉塌腔頂部和側部，然后清渣。在保證安全的前提下，可在塌渣上架設臨時支撐，穩(wěn)定頂端然后清渣，臨時支撐待初支達到要求的強度后方能拆除14.5.4當塌方規(guī)模較大，塌體完全堵死洞身時，采取先支護后開挖的辦法，在查清塌腔規(guī)模大小和頂部位置后可采用管棚法或注漿法圍巖和渣體，待穩(wěn)定后按先上部后下部的順序清渣，掘進盡快完成初支、護拱、緩沖層。,七、塌方的預防和控

45、制措施,塌方分級小型5000m3(V、VI級)塌方分類洞內巖石塌方（II～IV級未分化或弱風化巖層為主、節(jié)理發(fā)達、塊狀破碎巖體）、洞內土質塌方,（1）對中小型塌方可采用清渣的方法處理。分時按塌腔的矢跨比（H/B）的大小，采用不同的處理辦法。當H/B0.7時，采用WF法進行處理。（2）對于大型塌方一般不能用清渣的方法，而采用Z法——“注漿+管棚”的整體加固處理方法。a、設止?jié){墻，采用1m厚的素砼或2m厚的漿砌片石；,七、塌

46、方的預防和控制措施,b、預埋空口管，直徑50~150mm，長為2~3m；c、注漿以滲透方式為主，注漿形式可采用全段一次注漿，分段循環(huán)注漿和分段后退注漿三種；d、施作管棚，按注漿效果選擇管棚參數，注漿效果很好時，也可以用小導管代替管棚；e、開挖及支護。,（3）冒頂處理洞內土質塌方 土質塌方圍巖一般為IV～VI級，以砂、土質或強風化巖石為主，塌體呈土狀，含有大量的砂、粘土（大于或等于70%）以及少量的石屑和孤石，塌方以外未

47、塌方部分呈不穩(wěn)定狀態(tài)，規(guī)模大，一般為大型、特大型。處理方法：采用Z法，必須注意以下兩點：①注漿根據塌體中土質（或砂）的顆粒大小采用不同的注漿,七、塌方的預防和控制措施,方法： a、當顆粒粒徑d>=1.0mm時，采用滲透注漿； b、當顆粒粒徑0.1mm<d<=1.0mm時，采用劈裂注漿； c、當顆粒粒徑d<0.1mm時，采用化學注漿； ②施作管棚時，在土質中成孔困難時，可

48、采用跟管鉆機進行。管棚安裝完后再進行注漿，并在管棚內按放小鋼筋籠并,灌注水泥漿，以提高剛度（四）、隧道注漿1、隧道注漿方式 ①當顆粒粒徑d>=1.0mm時，采用滲透注漿； ②當顆粒粒徑0.1mm<d<=1.0mm時，采用劈裂注漿； ③當顆粒粒徑d<0.1mm時，采用化學注漿；2、導管注漿 ① V級圍巖采用劈裂注漿、壓密注漿時，采用單排管；IV級圍,七、塌方的預防和控制措

49、施,巖或處理塌方時，采用雙排管；地下水富水地段的松軟地層，可采用雙排以上的多排管注漿②滲透注漿：破碎巖層、砂卵石層、中細粗砂層等有一定沉頭性地層，采用中低壓把漿液注到地層的空穴、裂縫、孔隙里，把巖體或土顆粒膠結為整體。③劈裂注漿：對顆粒更細的粘土質不透水層，采用強行擠壓,,孔周圍，使粘土劈裂成縫充塞膠結其中，對粘土層起到擠壓加固和增加粘土層強度達1.2MPa以上3、圍巖的注漿加固4、涌水突泥、流塑狀粘泥段隧道施工此類隧道處于熔

50、巖斷層帶，每晝夜涌泥量1500t，施工中應采用以下措施：（1）用噴射砼封閉掌子面或塌方體,七、塌方的預防和控制措施,（2）拱部采用雙層￠42 ～ ￠50，L=4M 的注漿小導管，環(huán)向間距0.2m，縱向間距2m一排（3）采用雙液漿固結堵水（4）局部進行引排水5、淺埋隧道地上、地下水綜合治理（1）截住地表滲水，減少洞內水的來源（2）排、抽、堵結合治理地下水，洞內采用小導管注雙液漿堵水，地面深井抽水，降低,,地下水位，杜絕洞內滲涌

51、水，控制水對圍巖的侵蝕。（3）堵：在有水地段，如斷層破碎帶，節(jié)理發(fā)育，地下水豐富地段，應采用全斷面預注漿堵水。（4）截：邊仰坡截水溝應具有良好的排水功能，防止地下水滲入。（5）排：洞內水歸槽，排出洞外，逐段抽水、排水系統(tǒng)應保證暢通。,七、塌方的預防和控制措施,6、富水隧道軟弱破碎地質隧道施工這類地質隧道一般都在地下水位以下施工，易發(fā)生涌水甚至導致塌方（地下水沖刷裂縫中的填充物，使圍巖松動掉塊，圍壓壓力增大造成塌方）。（1）處理

52、辦法 ①把地下水排出作業(yè)面（采用鉆孔排水、井點降水、開挖排水坑道） ②防止涌水和加固圍巖（采用,注漿止水法強化圍巖，用水泥—水玻璃雙液注漿法）（2）上半斷面施工 ①超前探水 鉆5~7個深孔（10~15m）探水，以防突水。對探孔富水地段進行截水加固圍巖。 ②堵水加固措施 在開挖面周邊形成一定厚度的半封閉截水閥，使地下水不致侵入開挖斷面。防止變形過大造成塌方。施工可選擇周邊

53、半封閉淺孔預注漿堵水加固圍巖。此方法鉆孔少，長段短作，注漿壓力低，施工安全。用噴射砼作止?jié){墻，工藝簡單。,七、塌方的預防和控制措施,八、隧道巖溶處理及的整治,（一）巖溶的形成 巖溶是地下水和地表水對可溶性巖層經化學和機械破壞的作用而形成的各種地表和地下溶蝕現象的總稱。 巖溶發(fā)育的條件有三個：一是巖石的可溶性與巖石縫隙（可溶性的巖石包括石灰?guī)r、白云巖、巖鹽等）；二是水的侵蝕作用；三是水的流通條件。另外，地形、當地的降水

54、量的大小以及覆蓋表土層的性質也是造成巖溶發(fā)育的重要因素。,（二）嚴容對隧道工程的危害1、洞穴的存在使建設物的全部懸空，將極大地降低隧道的使用可靠度。2、巖溶水，特別是當CO2等可溶性物質含量增高時，水的流通將給隧道結構帶來極大的侵蝕作用，影響隧道的使用壽命3、洞穴的堆積物因松散軟弱易坍塌下沉，改善洞穴周圍的應力狀態(tài)，影響隧道的穩(wěn)定。4、隧道中地下水流失，使隧道頂部地面巖溶塌陷，導致環(huán)境地質破壞，也是造成隧道結構不穩(wěn)定的原因。因

55、此，隧道施工遇到巖溶危害,時，可根據巖溶對隧道不同的影響情況和具體的施工條件，采取不同的處理措施。（三）巖溶的處理方法1、洞穴處理：在隧道內增設邊墻梁、行車梁、托梁、支墩、懸壁梁、承托縱梁、拱橋、加大隧道凈空跨越溶洞貨對隧道的巖體進行封閉、注漿加固、支頂加固、加強襯砌，某些情況可以繞避洞穴。2、排水處理：采用暗溝、管道,管涵、泄水洞、明渠、滲溝、拱橋或增加輔助導坑截流排除地下水等。3、洞穴填充物的處理：通過對洞穴的填充物進行換填

56、或加設樁基礎、懸噴樁、設置拱部的拉桿拱等。4、地陷處理：采用管棚支撐、地表注漿、錨固樁等。當資料表明當溶洞不具有坍塌條件的不完整的頂板、溶洞節(jié)理理裂 發(fā)育、且膠結不良，其厚度大于或等于洞高5倍時且無明顯滲漏水的情況下，或具有完整不坍塌的頂板，其厚度≧洞跨的1/2時，可以不處理而直接通過該溶洞。,八、隧道巖溶處理及整治,巖溶的整治巖溶涌水突泥和地面坍塌，是淺埋隧道的一大危害。長大隧道的方案應充分重視巖溶地質問題，盡量避免巖溶發(fā)育地

57、帶。當由于沿線地形、地貌和隧道前后多種構筑物的綜合比選以及重復多變的地質條件的影響，隧道難免要通過復雜的地質地段。 對于淺埋隧道的巖溶涌水突泥、地面塌陷的整治應先后采取 1.地質超前預測預報；2.動內外注漿治水；3.洞外加固封閉回填；4.高壓劈裂注漿加固,巖溶流泥；4.隧底巖溶處理；5. 隧底巖溶處理；6. 襯砌注漿防水堵漏等一系列綜合整治措施。而其中高壓劈裂注漿與長管棚為巖溶整治的關鍵技術，是淺埋巖溶隧道修建的成功經驗。（一）

58、巖溶注漿、突泥整治1、突泥 一般鉆炮眼后噴出混濁黃水，射程較遠約10m～15m，放炮后即發(fā)生突泥，會埋沒施工機械，堵塞坑道。數天后坑道前方幾十米處山頂出現坍塌。2. 突泥整治,八、隧道巖溶處理及整治,清除突泥根據掌子面的坑道、掌子面巖層完整的情況，采用鉆孔注漿封堵方法處理。處理前應應用超前地質預報或地址鉆探查明巖溶狀況（如：隱伏溶洞、溶溝、溶槽及巖溶泉等巖溶管道）。有些巖溶管道往往從隧道上方的一側延伸至隧道底以下數十米，巖隧道

59、出露長度較長的40m～50m。巖溶管道尚有較大數量的流塑狀粘泥，對隧道構成巨大傾瀉性壓力。突泥整治原則“穩(wěn)妥可靠、保證工期。不留后患”，采用高壓劈裂注漿加固巖溶流泥和長管棚支護綜合治理的方案。,綜合治理要點（1）正洞進行化學注漿形成堵截墻，以清除突泥；（2）對地表坍塌注漿并設置錨桿和鋼管樁加固攔截坍體，使其不進入巖溶管道；（3）地表和洞內鉆孔注漿、設鋼管樁、在巖漿管道內形成堵截墻，阻止隧道上方流泥涌入隧道；（4）從拱部和下部向

60、隧道范圍內注漿加固巖溶流泥；（5）拱部采用長管棚支護（6）隧道采用雙層復合加強襯砌 (初支噴錨網＋鋼管混凝土鋼架，二襯采用模筑 )（7）邊墻以下巖溶采用挖孔樁基礎（詳見圖示）,八、隧道巖溶處理及整治,八、隧道巖溶處理及整治,高壓劈裂注漿工藝。注漿參數及效果注漿壓力2MPa～5MPa; 水泥、水玻璃體積比1：0.5，水灰比1：1；水玻璃濃度35Be（波美度）；凝膠時間3min～5min。注漿鉆孔最大深度40m， 孔間距1m～2m

61、。采用分段前進式注漿，順序先外后內、先疏后密，注漿壓力先低后高的原則。效果：水泥水玻璃雙液漿注漿后結石體的含量可達20％～50％，呈大塊裝、片狀和脈狀網絡。原流塑狀粘泥加固成硬塑粘土，需放炮或用風鎬開挖，巖溶流泥的物理力學性能得到大幅度提高。,物理力學性質：由泥塑狀粘泥變?yōu)橛菜軤钫惩粒扇葜赜?1.1KH/m3提高到12.3 KH/m3～14.5 KH/m3；含水量44％下降到33.3％；抗壓強度由0提高到0.5MPa～2.9 MPa

62、。高壓劈裂主講加固巖溶流泥的注漿特點：較高的注漿壓力→對巖溶多排密孔、多方位注漿→流塑泥變硬塑粘土→達永久性加固與防水目的。 高壓劈裂注漿機理綜合作用1. 巖溶封閉作用；2. 擠壓填充作用；3. 高壓劈裂作用； 4. 水化凝結作用。,八、隧道巖溶處理及整治,（二）長管棚支護技術的應用 注漿加固地層是一種有效加固地層的方法，但其注漿加固的范圍有限，難以保證圍巖的穩(wěn)定和施工安全。因此僅在隧道周邊4m～5m

63、產生固結，且?guī)r體溶泥經漿液結石多呈脈狀穿插分布于土體內，開挖暴露后易脫水崩解，圍巖整體穩(wěn)定性比較差，施工稍有不慎就會產生坍塌導致突泥涌水的危險。因此，在穿越溶洞時 采用長大管棚超前支護措施后進行開挖才能保證施工的安全。,（三）巖溶涌水突泥應堅持采用洞內預注漿施工方案采用注漿封堵巖溶水、固結巖溶流泥，防止大量泥水流失“以堵為主”的施工方案是整治巖溶地質條件的成功方案。隧道施工掘進中的泥水流失是誘發(fā)巖溶嚴重危害的直接原因（地陷、涌水、

64、突泥推倒支護。淹沒機電設備等），采用注漿封堵能從根本上消除巖溶隱患。就封堵巖溶水、固結流泥來講、洞內注漿優(yōu)于地表注漿，預注漿優(yōu)于后注漿。因為地下巖溶互相串通，且與地表直接溝通，地表注漿往往造成漿液突破表土，漫鋪地面，造成極大的浪費；后注漿是在巖溶已被施工開挖暴露。尤以在發(fā)生涌水突泥之后所耗費的注漿量極大。,八、隧道巖溶處理及整治,洞內注漿是對隧道的周圍巖溶進行注漿，目的性強，成功率高。尤其是預注漿，是在隧道未開挖、圍巖未經擾動。巖溶填充

65、物未曾流失的注漿，可以用較少的注漿量、取得較好的注漿效果。（四）加強巖溶地質綜合勘探與施工的超前地質預報。 超前鉆孔和地址雷達超前預測預報的相結合。（五）巖溶發(fā)育地段隧道施工,“以堵為主”而不是“以排為主”即對巖溶不是注漿，采取“遇水排水，遇泥排泥”的施工方法，這會造成地陷、涌水、突泥的頻頻發(fā)生，增加投資，延誤工期。巖溶塌方處理（突發(fā)漏水、夾泥石）如果塌方量大、坍體堆積高、頂部情況不明，不宜把坍體全部清除，再進行空腔回填

66、；滲水量大，也不宜采用小導管注漿，可采用上半斷面封堵：深孔超前預注漿止水加固方案。注入水泥、水玻璃雙液漿，通過高壓滲透和快速凝固達到止水的目的。,八、隧道巖溶處理及整治,施工方案：施作1.0m厚的混凝土止?jié){墻，止?jié){墻的周邊尺寸與隧道開挖輪廓線一致，基礎嵌入地面以下30cm，以YE-150型液壓鉆機鉆孔，孔徑80mm，孔深12m，采用注漿泵注漿；管棚采用Φ50mm，鋼管L=4.0m，環(huán)向間距0.3m，鋼管沿隧道的開挖輪廓線傾斜, 外插角

67、α＝10°～15°，先用液壓鉆鉆孔， 孔徑Φ55，再用鑿巖機把管頂入 注漿壓力：初壓0.4～1.0MPa，終壓3～4 MPa,擴展范圍：有效擴散范圍為2.0m注漿孔深：有效深度12.0m水灰比：1：1～1：0.6漿液體積比：水泥漿：水玻璃 1：0.6～1：0.8，水玻璃濃度25～35Be經注漿試驗：配制漿液的凝膠時間應符合深孔注漿的要求約2min先壓水試壓，當壓力大0.5 MPa時，穩(wěn)壓2min，以沖

68、刷坍體孔隙，擴大漿液通路，提高漿液滲透性壓漿順序：自下而上，先兩邊后中間。為避免漿液把已鉆的孔充填，鉆孔與壓漿進行交替作業(yè)，鉆一孔壓一孔，壓完一孔再鉆第二孔。為節(jié)約水玻璃，第一次壓入雙液漿，達到止水效果后，可根據漿液滲漏情況，壓單液漿或間歇壓雙液漿。,八、隧道巖溶處理及整治,（一）大變形產生的原因1、地質條件極差，尤以擠壓斷層破碎帶會造成上半斷面鋼架拱腳承受力不足，斷層破碎帶 產生松弛變形，是產生大變形的主要原因。2、大變形地段