特殊地质地段的施工方案及措施.docx

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特殊地质地段的施工方案及措施

特殊地质地段的施工方案及措施

14.1

一般规定

一般规定：

1.1当隧道通过膨胀土层、软弱黄土层、含水未固结围岩、溶洞、破碎带、岩爆、

流沙以及瓦斯溢出地层时，宜采用辅助方法施工。

1.2施工中应经常观察围岩和地下水的变异情况，量测支护、衬砌的受力情况，注意地形、地貌的变化，防止突然事故的发生。

如有险情，应立即分析情况并采取措施，迅速处理。

渗漏水地段，应先治水。

1.3特殊地质隧道，除大面积淋水地段、流沙地段外，均可采取锚喷支护施工。

施工时应符合下列要求：

（1）当开挖面自稳性很差，难以开挖成形时，应在清除危石后尽快在开挖面上喷射厚度不小于5cm的混凝土护面，必要时，可在开挖轮廓线处和开挖面上打设超前锚杆，超前锚杆长度宜大于开挖进尺的3倍。

（2）锚喷支护完成后仍不能提供足够的支护能力时，应及时设置钢架支撑，加强支护。

1.4不宜采用锚喷支护的地段，应采用构件支撑，并符合下列要求：

（1）支撑应有足够的强度和刚度，能承受开挖后的围岩压力。

支撑基础应铺设垫板。

当支撑出现变形、断裂时，应立即加固或部分撤换。

（2）围岩出现底部压力，产生底鼓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，必须先护后挖，暴露面应采用支撑封闭。

（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）支撑作业应迅速、及时。

1.5特殊地质地段施工时，不宜采取全断面开挖。

钻爆设计时，应严格控制炮眼数量、深度和装药量。

1.6围岩压力过大，支撑下沉可能侵入衬砌设计断面时，必须挑顶，并按以下方法进行处理。

（1）拱部扩挖前发现顶部下沉，应先挑顶后扩挖；

（2）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，该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；

（3）挑顶作业宜先护后挖。

1.7自稳性极差的围岩宜采取压注水泥砂浆或化学浆液加固。

1.8模筑衬砌施工应遵守有关规定，并符合下列要求：

（1）当拱脚、墙基松软时，灌筑混凝土前应排净基底积水，并采取措施加固基底；

（2）衬砌混凝土应掺早强剂等，提高衬砌的早期承载能力；

（3）仰拱施工，应在边墙完成后抓紧进行，使结构尽快封闭成环。

1.9特殊地质地段施工方案应由设计、施工主管技术负责人共同研究确定。

施工过程中发现设计与实际情况不符时，施工单位应会同有关方面共同研究，作出必要的修改

膨胀性围岩：

2.1隧道通过膨胀性地层时，应对围岩的压力和流变情况进入调查、量测、掌握围岩变形及压力的增长特性。

2.2宜采用短台阶或中央导坑法开挖，但开挖分部不宜过多。

2.3应紧跟开挖尽快对围岩施加约束。

可用锚喷及钢架或格栅联合支护；膨胀压力很大时，可在隧道底部打设锚杆，亦可在隧道顶部一定范围内打入斜向超前锚杆和小导管，形成闭合环。

斜向锚杆的外斜角度、杆长、间距、范围应按规范规定执行。

喷射混凝土层宜采用钢纤维混凝土，提高喷层的抗拉和抗剪能力。

2.4钢架支撑宜采用可缩性结构。

支撑的制作与安装应符合下列规定：

（1）支撑的可缩接头，根据位移量确定，可设2～3个。

（2）接头的伸缩，应根据隧道最大控制位移计算确定，每个拉接头最大伸缩量不宜大于100mm。

（3）可缩接头的滑动阻力。

可按钢架支撑承受轴向力的1/2进行计算。

（4）当采用钢管制作支撑时，应设灌浆孔。

可缩接头收缩合拢后，管内应用喷射混凝土封闭。

2.5衬砌的拱部与侧墙宜同时施工，仰拱应尽早完成。

仰拱与侧墙连接处应尽可能做成圆弧状，衬砌与围岩应密贴。

2.6当围岩压力极大，其变形速率难以收敛时，应在上台阶或中央导坑的底部行先修筑临时混凝土仰拱，待变形基本收敛后，开挖下部台阶，拆除临时仰拱，并尽快灌筑永久性衬砌和仰拱。

黄土：

3.1黄土围岩隧道施工应符合下列要求：

（1）调查黄土中构造节理的产状与分布状况。

对因构造节理切割而形成的不稳定部位加强支护。

（2）宜采用短台阶开挖方法或分部开挖法（留核心法）。

初期支护应紧跟开挖面施作。

（3）做好地表水截排工作，雨水不得漫溢于洞口仰坡和边坡面。

（4）施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、及时密贴、勤量测”的原则。

（5）当隧道覆盖层浅、地表有下沉可能时，应按规范中有关防止地表下沉的辅助方法治理。

3.2黄土围岩隧道宜采用复合式衬砌，开挖以后钢支撑、钢筋网、喷射混凝土和锚杆作初期支护，必要时宜采用超前锚杆、管棚支撑加固围岩。

3.3施工中洞内应完善排水设施，保持路面干燥。

当地下水量较大时，应在洞内采用井点降水法降低地下水位。

或在洞外隧道开挖线两侧设深井降水。

溶洞：

4.1隧道通过岩溶地区，当发现地表有以下情况时，可初步判断其岩层中存在溶洞、暗河。

（1）四周汇水的洼地内，发现在落水洞、漏斗或天然竖井存在；

（2）落水洞、漏斗呈带状分布地段；

（3）地面塌陷和草木丛生以及冬季冒气等地段；

（4）地表水消失或附近有出水点（泉眼）的地段。

4.2应根据设计文件有关资料，进一步查明溶洞分布范围、类型、岩层的完整稳定

程度、充填物和地下水流情况等，据以确定施工方法。

对尚在发育或穿越暗河、水囊等地质

条件极复杂的岩溶区，应查明情况，填重选定施工方案。

探查溶洞时，应有安全措施。

4.3岩溶地段隧道可采取以下几种措施处治：

4.3.1引排水

（1）遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵，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。

（2）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（

可引水槽）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。

4.3.2堵填

（1）对已停止发育、跨径较小、无水溶洞，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，加固隧道底部。

（2）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加固，并加

设隧道护拱及拱顶回填的办法处治。

4.3.3跨越

（1）当溶洞较大较深，不宜采用堵填封闭的方法，或充填物松软不能承载隧道结构时，可

采用梁、拱跨越。

跨越的梁端或拱座应置于稳固可靠的岩层上，必要时灌筑混凝土进行加固。

遇特大溶洞时，可采取明洞结构形式。

（2）当溶洞很大，地质情况复杂时，隧道衬砌可采用拉杆拱、边墙梁结构；有条件进，可

采用锚索对溶洞与隧道连接处进行加固，锚索应为全长末胶结的自由锚索。

4.3.4绕行

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，并同时处治溶洞，以节省时间，加快施工进度。

绕行开挖中，应防止洞壁失稳。

4.4溶洞地段施工应符合下列要求：

4.4.1凿眼机钻进速度较快时，可能已达到溶洞边缘，应观察水情变化及裂隙溶蚀

程度，当渗水及溶蚀程度有所增大时，应对掘进、支撑、排水等工作加以妥善安排。

4.4.2当达到溶洞边缘，施工各工序应紧密衔接。

当采取下导坑引进时，边墙基础

应坚固，对小溶洞应填实；对大溶洞可采取本节14.4.3.3款的措施处理。

上部工序应抓紧，

尽快作好衬砌。

4.4.3在溶洞充填体中开挖，当充填物较松软时，可用插钣法（如工型钢或槽型钢等）

施工，并注意预留沉落量。

当充填物为石块堆积时，可在开挖前预压砂砾及水泥砂浆加固。

4.4.4施工中对溶洞顶部应经常检查，及时处理危石。

当溶洞较高且顶部破碎时，

应先喷射混凝土加固，再在靠近溶洞顶部附近打入锚杆，并设置钢筋和支架。

4.4.5在岩溶地段爆破，应尽量做到多打眼，打浅眼，并控制药量。

4.4.6当反坡施工遇到溶洞时，应准备足够数量的排水设备。

4.4.7当判断有岩溶水时，应利用超前探水钻孔作涌水预报，探明开挖面前方几米

到几十米的水情，防止突水事故的发生。

4.4.8溶洞内不得任意抛填隧道开挖弃渣。

4.5遇采空区时，应采取弱爆破，强支护，谨慎开挖。

4.4条执行。

塌方：

5.1塌方地段应加强预报工作。

处理塌方前，应详细调查其范围、形状、塌穴地质构造，查明其诱发原因和塌方类型，据此确定处理方案。

5.2隧道塌方后，应先加固未塌方地段，防止塌穴扩大。

5.3塌方规模较小时，首先加固塌体两端洞身，并尽快施作喷射混凝土或锚喷联合支护封闭塌穴顶部和侧部，然后清渣。

在保证安全的前提下，亦可在塌渣上架设施工临时支架，稳定顶部，然后清渣。

临时支架待灌筑衬砌混凝土达到要求强度后方可拆除。

5.4当塌方规模很大，塌渣体完全堵死洞身时，宜采用先护后挖的方法。

在查清塌穴规模大小和穴顶位置后，可采用管棚法或注浆固结法稳固围岩体和渣体，待其基本稳定后，按先上部后下部的顺序清除渣体，亦可用全断面法按短进尺、弱爆破、早封闭的原则开挖塌体，并尽快完成衬砌。

5.5塌方冒项，在清渣前应支护陷穴口，地层极差时，在陷穴口附近地面应打设地表锚杆，洞内可采用管棚支护和钢架支撑。

5.6在塌方处，模筑衬砌背后与塌穴洞孔周壁必须紧密支撑。

当塌方较小时，可用浆砌片石或干砌片石将其充填；当塌穴较大时，可用浆砌片石回填，厚度宜为2m，其以上空间应采用钢支撑等顶住稳固围岩；特大塌穴应作特殊处理。

衬砌厚度应按松散体荷载计算确定。

5.7塌方地段防排水除遵守本规范10章有关规定处，尚应遵守下列规定：

（1）对于地表沉陷和裂缝，应采用不透水土夯填密实，并开挖截水沟，防止地表水下渗到塌穴和塌渣体内；

（2）塌方冒顶时，应在陷穴口地表四周挖沟排水，并设棚遮盖穴顶，防止雨水流入。

陷穴口填标高应高出地面并封口。

5.8岩爆引起塌方时，应采取以下措施：

（1）迅速将人员和机械，撤至安全地段；

（2）采用磨擦型锚杆进行支护，增大锚杆的初锚固力；

（3）采用钢纤维喷射混凝土，抑制开挖面拱部围岩的剥落；

（4）采取挂钢筋网，必要时可用钢支撑加固；

（5）充分作好岩爆现象观察记录；

（6）可采取声波探测，加强岩爆预报工作。

流沙：

6.1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、凿径分布、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，并制订处治方案。

6.2在流沙地段开挖隧道，可采取以下治理措施：

（1）加强防排水工作，防止沙层稀释和挟走沙粒，必要时采取井点法降低地下水位，其集水管可用加气砂浆充填。

（2）将泥水抽排至洞外。

当隧道很长时，可在洞内合适位置设时蓄泥水池，将泥水在该池内经处理沉淀后抽出洞外，池内沉积的淤泥定期清除。

（3）采用化学药液注浆固结围岩时，注剂可采用悬浮型或溶液型浆液。

（4）应自上而下分部开挖，先护后挖，边挖边密封，遇缝必绪。

流沙出现后，尽快用板材封闭开挖面。

（5）可采用工字型钢支撑或木支撑，设置底梁，支撑的上下、纵横均应连接牢固。

架设拱架时，拱脚应用方木或厚板铺垫。

支撑背面应用木板或槽型钢钣遮挡，严防流沙从支撑间逸出。

（6）在流沙逸出口附近较干燥围岩处，应尽快打入锚杆或施作喷射混凝土层，加固围岩，防止逸出扩大。

6.3流沙地段开挖边墙马口，其长度不得大于2m，并应采取措施防止拱圈两侧不均匀下沉。

拱部和边墙衬砌混凝土的灌筑应尽量缩短时差，尽快形成封闭环。

瓦斯底层：

7.1瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订瓦期稀释措施、防爆措施、紧急救援措施等。

7.2瓦期地层宜采用超前导坑法开挖，探查瓦斯种类和含量，并稀释瓦斯浓度，同时加强通风。

7.3钻爆作业必须遵守下列规定：

（1）在煤层或有瓦斯岩层中，不允许打40cm以下的浅眼，任何炮眼最大抵抗线不得小于30cm；

（2）打眼时应采取湿式凿岩，严禁干式凿岩；

（3）应使用毫秒电雷管和安全炸药，并采取电力起爆；

（4）爆破电闸应安装在新鲜风流中，并与开挖面保持200m左右距离；

（5）应采用连续装药方式，雷管安放在最外一节炸药中，不得使用裸露药包。

7.4瓦斯地层施工必须采取下列安全措施：

（1）预先对各有关人员进行专门训练，经考试合格确认其已掌握有关防止瓦斯爆炸方面的技术操作知识后，方可担任防爆工作。

（2）装渣运输使用的金属器机和车辆不得与渣体撞击，铲装前必须将石渣洗湿，防止磨擦和碰击火花。

（3）通风用的风筒、风道、风门和风墙等设施，必须按规定制作，保持密闭，防止漏风和

松动塌落，施工中应派专人维修和保养。

禁止频繁开启风门，确保风流稳定。

（4）风机用电应单独供给，当其它电源因瓦斯超限而切断时，风机电源必须能正常供电。

（5）组织工地救护组，进行专门抢救训练。

备齐急救和抢险设备，并指定专人保管，经常保持其良好状态，不得挪做他用。

（6）隧道内严禁使用明火照明，不得带入易燃物品。

7.5瓦斯检测手段可采用瓦斯遥测装置、定点报警仪和手持式光波干涉仪。

应重点检测下列地点：

（1）开挖面及其附近20m范围内的风流中；

（2）断面变化交界处上部，导坑上部，衬砌与未初砌交界处上部以及衬砌台车内部等容易积聚瓦斯的地方；

（3）局扇20m范围内的风流中；

（4）总回风流中；

（5）各洞室和通道；

（6）机械、电气设备及其开关附近20m范围内；

（7）岩石裂隙、溶洞和采空区瓦斯溢出口；

（8）局部通风不良地段；

（9）技术负责人指定的检测地点。

7.6应加强瓦斯检查制度，在钻眼、装药、放炮前及放炮后四个五一节上搞好瓦斯巡回检测工作。

瓦斯检查应按下列规定执行：

（1）导坑内瓦斯含量在0.5%以下时，每隔0.5h到1h检查一次，0.5%以上时，应随时检查，不得离开开挖面，发现异常应及时报告；

（2）当发现瓦斯含量在2%时，应加强通风稀释，在瓦斯含量降到允许值后，才可进入检查；

（3）瓦斯检查人员工作时应有安全防护装备。