复杂地质的隧道施工技术
霸气路路飞
2022年10月28日 15:58:46
来自于隧道工程
只看楼主

近年随着我国社会经济快速发展,地面交通增长十分迅速。隧道是交通线上重要的组成部分。在隧道的具体施工过程中经常会遇到各种不良的地质环境。本文对常见的不良地质条件下隧道施工技术进行探讨。 当前隧道施工的现状 01 全断面开挖法 全断面开挖法又被叫做全断面掘进法。在隧道设计中开挖断面,从而可以在一次

图片

近年随着我国社会经济快速发展,地面交通增长十分迅速。隧道是交通线上重要的组成部分。在隧道的具体施工过程中经常会遇到各种不良的地质环境。本文对常见的不良地质条件下隧道施工技术进行探讨。

当前隧道施工的现状


01


全断面开挖法

全断面开挖法又被叫做全断面掘进法。在隧道设计中开挖断面,从而可以在一次施工中完成开挖断面的方法。一共有三种方式开挖:新奥地利全断面开挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。这种施工方法的操作相对简单,一般常规的工作顺序有:使用移动式钻井台车,先全断面一次钻探并进行装药,然后钻进小车返回到50m安全位置外,然后引爆,一次爆破成型,将钻孔车开往开挖面推入到位,开始钻探及爆破作业的下一个步骤。与此同时,在施工前的防水隔离层作为初期的支护,进行第二次的堆砌。

02


台阶法

台阶法又分为正台阶和反台阶法。施工在稳定性差的岩石,整个隧道断面分为若干层,由上到下段开挖,前后各从一个小一些积极步骤形成开挖面。上部台阶的钻研作业和下部台阶的出渣可以同时进行,而使效率可以改善。之后,整个断面开挖出来后,然后由边墙到拱顶衬砌。在隧道的第一层顶部的第一个挖掘是一个弯曲的导坑,需要钻更多的井眼,以防止倒塌。导坑超前距离很短,使石碴爆破直接抛落到范围以外的坑,以减少扒碴工作量,提高施工速度。如果岩石隧道顶部松动,应立即用临时支撑螺栓或钢拱坑,以防止倒塌。

03


分步开挖法

较为软弱的围岩不能大断面的开挖,应该采取分部开挖的方法。当前的分部开挖法有三个主要形式预留核心土法,双侧壁导坑法,交叉中隔壁法和中隔壁法。预留核心土法主要用于五到六级的围岩隧道的施工。施工顺序主要分为:初期的人力和机械相结合的施工,在开挖拱部土体的支撑;在初期的支撑保护下,进行第二次的挖掘,这次主要是挖核心土体和下半部的土体,并且进行封底;可根据现场实际情况,再次进行二次衬砌。这类方法的施工稳定性好,施工安全。图片

各种复杂条件施工技术分析


1
膨胀土围岩的施工技术

膨胀土地层的隧道在开挖后,可能会导致围岩变形现象,或者由于长期浸水而膨胀风化而开裂等,导致围岩失去良好的支撑力,破坏其稳定性。因此,在膨胀土地层中建造隧道,首先应该进行勘察围岩压力及其流变情况,掌握其变化规律。为了遵循减少对围岩产生扰动的原则,适宜采取无爆破掘进法,采取用掘进机、风镐、液压镐等开挖方式,合理减少围岩暴露时间及时进行衬砌处理,避免出现围岩膨胀变形。不合适采取开挖方法的部分,可采取正台阶法、侧壁导坑法和“眼镜法”。

2
松散地层的施工技术

松散地层结构松散,容易出现坍塌现象。在此类地质条件下进行开挖隧道,应该尽量减少对围岩的干扰,大多遵循先护后挖、密闭支撑、同时挖边封闭的原则,或者采取超前注浆改良地层和控制地下水等方案。

①超前支护。在隧道开挖前,采取超前支护方法,可避免在坑道掘进过程中出现坍塌现象。超前支护主要包括:超前锚杆方法、超前管棚法等。

②超前小导管预注浆方法。超前小导管预注浆主要是根据开挖外轮廓线,按照规定的角度置入管壁带孔的小导管,在施加压力的同时,向管内压注水泥,以增强岩体的稳定性起到超前预支护作用。

③降水、堵水方法。松散地层中的含水量,造成隧道施工中存在各种隐患。因此,在施工中儿科综合采取辅助坑道内井点降水、深井泵降水、注浆堵水、洞外地面隧道两侧布点等方法。在隧道施工中,结合隧道埋深以及工程水文地质条件,综合考虑技术经济条件,从而采取可行性的技术,切实提高工程质量水平。

3
溶洞地质条件的施工技术

溶洞的溶蚀作用非常明显,在隧道施工中难以会出现溶洞现象,因此,在溶洞地区修建隧道过程中,应该明确溶洞分布范围、类型、岩层的稳定性、填充物以及地下水条件等,从而采取安全的施工方法。针对尚未发育的岩溶区,应该采取全面的预防措施,预防出现然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况,从根本上确保施工的安全。在隧道穿过岩溶区中,其岩层比较稳定,且溶洞发育应该完整,地下水量不大的情况下,可考虑采取探孔或物探等方法,以掌握实际的地质条件。如果溶洞穿越暗河水囊等岩溶区,首先应该采取超前钻探及时,提前解决施工中的排水问题。在突发量涌水、流石流泥、崩坍落石的情况下,可采取平导作为泄水通道,顺利开辟掘进工作面积。总之,引、堵、越、绕”等方法可及时处理岩溶地段隧道出现的溶洞现象。

图片

近年随着我国社会经济快速发展,地面交通增长十分迅速。隧道是交通线上重要的组成部分。在隧道的具体施工过程中经常会遇到各种不良的地质环境。本文对常见的不良地质条件下隧道施工技术进行探讨。

工程实例分析

01


工程概况 

某隧道全长13187m,200km/h双线隧道,线路单面上坡,横跨楚雄、昆明两个区域。隧道处于云贵高原东南部,属中高山构造侵蚀、溶蚀地貌,洞身通过地层为古老前震旦系昆阳群变质岩地层,最大埋深550m。

02


超前地质预报

施工调查表明,除上述已经探明的不良地质外,隧址处还存在位置及数量不明的小型煤炭采空区。因此,必须通过超前地质预报查明掌子面前方围岩的地质条件,为施工提供可靠依据,特别是选择超前支护和开挖方法,以降低地质灾害发生的风险。地质预报内容包括:地层岩性、地质构造、不良地质、地下水。地质预报采用洞内探测和洞外地质勘探相结合,地质方法与物探方法相结合,贯穿于施工全过程。采用的地质综合预报方法包括地质分析法(掌子面编录预测法)、洞外地质勘探法以及中短距离预报。

图片

不良地质段施工方案及方法

1
岩爆地段  

该隧道埋深大于450m的段落有3段,长度达2140m,这些段落可能会产生轻微岩爆。下面对岩爆的处置进行分析。




岩爆的预报

根据现有的技术主要通过类比法、前兆法、经验法进行预报。在进入岩爆地段后进行应力测试,确定岩爆等级,并以此为根据确定开挖、支护和防护的方法。

(1)类比法是类比平导,在平导相同的地段如果发生了岩爆,在正洞的相应地段也很有可能发生岩爆。

(2)前兆法则是判断岩爆发生前的碎裂声来预报岩爆。

(3)经验法适用于高地应力地段,一般在开挖二倍洞径的后方地段为岩爆高发区。




通过岩爆地段的施工方法

(1)全断面法改为半断面法,使应力逐步释放。

(2)采用短进尺多循环方式,将深孔爆破改为浅孔爆破,降低一次爆破用药量,减少爆破对围岩的扰动。

(3)采用光面爆破,使隧道的周边圆顺,减少应力集中,降低岩爆发生强度。

(4)打超前探孔,使掌子面及洞壁应力提前释放.

(5)在钻孔内注入高压水,向岩面喷雾,降低岩石强度和弹性模量,降低岩石碎性,减少岩爆发生率。

(6)开挖后及时支护,喷射钢纤维混凝土,必要时加局部钢支撑,防止岩石弹射与塌落破坏。

2
富水断层破碎带

该隧道所穿越的地段具体有7条断层,每个断层规模、破碎情况形成的地质条件都有所不同,在施工中产生的影响也各有不同。在施工中对可能遇到的不良地质,应该严格按照“早预报、管超前、预注浆、半断面、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量”的原则施工,采取的措施如下。




超前地质预测、预报、超前探水

利用先进的地质预报方法对该隧道施工段进行有效的超前地质预报,掌握开挖断面前方工程的地质、水文地质等特征。基于TSP技术,综合分析地质雷达、超前钻孔、超长炮孔及现场地质素描等探测资料,探出破碎带地段的规模、岩石抗压强度、岩体特性、涌水量等情况,据此修正围岩级别,确定结构参数,制定施工方案。




软岩及断层破碎带开挖方法

该隧道所处的断层破碎带情况十分复杂,不仅围岩不稳定,而且地下水发育,在断层破碎带地段需要采用注浆来加固要开挖地层,多台阶开挖的方法,开挖结束以后立即采取喷射混凝土的方法,让围岩尽快成拱。根据围岩的不同情况,选用适当的联合支护手段来加强现有的支护。

图片

结束语


在隧道施工的过程中,经常会遇到各种复杂地质,对于隧道的施工技术来说是一个重大的挑战。所以,要克服施工中出现的各种复杂地质条件根据实际的施工情况,从而提高隧道施工工程质量,创造更大的经济效益与社会效益。

图片

内容源于网络,旨在分享,如有侵权,请联系删除


相关资料推荐:

复杂地质条件下大跨度双联拱隧道施工技术研究和施工监控总报告

https://ziliao.co188.com/p63421987.html



知识点:复杂地质的隧道施工技术


免费打赏

相关推荐

APP内打开