公路隧道塌方突水的预判与预防.ppt

30 B：为隧洞开挖宽度 注：表四、表五中数据中若有冲突，按取大值进行。 31 （二）“两个超前”分别是超前地质预报和超前支护（包括大小管棚及围岩预注浆等）。 1.超前地质预报 采用地质素描、超前水平探孔、地震反射波法等手段探明掌子面前方软弱层、破碎地层、断层、节理密集带、溶洞、暗河、溶洞管道水、富水断层及富水地层等，使信息化设计和施工形成有机整体，严禁在未探明前方不良地质情况下，盲目开挖。防患于未然，避免地质灾害的发生。 2.超前支护 断层破碎带和软弱地层及洞口浅埋段，增加注浆的超前大小导管。一是通过注浆加固地层，提高地层的物理力学性质，二是灌满砂浆的大小管棚，本身具有一定的纵向刚度，提高了抵抗管棚上覆塌体的能力。富水地层要预先进行注浆加固处理，降低地下水的渗透量，避免渗流长时间带出岩缝间碎屑物质（潜蚀），从而引发围岩变形、塌方。 32 （三）“三个到位”即开挖工法选择到位、支护质量保证到位，快速封闭（初支、二衬）准确到位。 1.开挖工法选择到位 开挖工法的选择基本取决于两个条件即隧洞地质条件和开挖断面大小。开挖工法选择时从简单到复杂，应尽量减少开挖步骤，避免围岩多次扰动，现场施工要严格执行工法，如需调整，应覆行变更工作程序，不得擅自更改。 2.支护质量保证到位 这里要强调初期支护质量和超前支护质量，隧道前期变形、塌方除取决于围岩自承能力外，在设计参数合理的前提下，洞室是否塌方要取决于初期支护强度和刚度。而一个没有质量的初期支护，自然谈不上有什么刚度和强度。任其围岩变形、松弛，最后在初支结构上出现集中荷载，到时再强大的初支也不起任何作用。 33 3.快速封闭及时到位 这里所指的快速封闭从大的方面而言，一是初支结构的快速封闭，二是二衬结构的快速封闭。从小的方面而言指喷混凝土、钢支撑等的快速封闭。从现场施工组织来说初支对岩面、二衬对初支的快速封闭。 “新奥法”理论强调在洞周360度范围快速封闭成环，道理很简单，开挖后围岩二次应力调整要变形，如任其变形，围岩松动圈厚度加大，就要面临塌方。快速成型的初支结构能及时约束围岩的变形，提高围岩的自承自稳能力。另一点仍要特别指出的是，公路隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩的二衬结构是要分担围岩压力的，初支完成的洞段及时施作仰拱，仰拱完成的洞段，及时施作二衬结构，围岩、初支加二衬结构共同抵抗山岩压力。这一点在公路隧道有关规范中对仰拱与开挖面的距离、二衬与开挖面的距离都作了明确的规定，希望大家在现场施工中严格遵守。同时要根据围岩的量测数据变化趋势，必要时要缩短仰拱、二衬与开挖面的距离，确保现场广大施工人员的生命安全。 34 35 * * * 云南建工香丽高速公路土建施工第七项目部 主讲人：李荣文 公路隧道塌方突水的预判与预防 目录 一、概念的提出 二、塌方、突水的预判 三、塌方、突水的预防 1 一、概念的提出 （一）塌方 1．概念 公路隧道在施工过程中，因二次应力调整带来围岩的抗剪强度降低，围岩或人工支护结构失去自稳自承能力，以致洞内一定范围内围岩变形、失稳的现象。 2. 塌方规模，见下表一 2 3 3.塌方时机 经多年观察，隧道塌方从时机上讲，下面两种情况发生塌方的机率较大，一是开挖面爆破的瞬间，控制再好的爆破对围岩均有一定的扰动，而这种扰动恰好给爆区或爆区周围处于极限平衡状态的围岩施加一种附加荷载，而这种荷载恰好打破了这一平衡，于是引发塌方。另一种情况是较大断面隧道，分块分层施工，在最下部块体开挖完成这一瞬间容易诱发塌方。以三台阶施工为例，有限元计算的结果（见表二）恰好证实这一点。即假定顶拱下沉量为1，而第三台阶承担的下沉量在50%，较大的拱顶下沉量必然引发较大的顶拱松弛区，从而引发塌方。 4 5 4.塌方空间位置 进出口段：即进出口2B范围段（B为隧洞开挖跨度）。 浅埋地段：上覆盖层厚度不足，压力拱成拱质量差。 交叉口段：二次扰动，围岩松弛加剧。 扩大段：断面增大，塌落拱厚度增大。 距掌子面1B或2B范围之外的洞段：空间效应消失，易发塌方。 6 5.塌方原因分析 （1）地质因素 围岩强度：塌方多发生在强烈风化带、强烈卸荷松弛带、断层破碎及其交汇带、极软弱岩层中。围岩强度越低，塌方规模越大。 岩体结构:同块状、层状及镶嵌碎裂结构相比，散体结构、碎裂状结构最容易发生塌方。 结构面不利组合：在层状和块状结构中结构面的不利组合是发生塌方的主要因素，在顶拱组成人字型切割而在边墙组成倾向洞中陡倾角的楔形体较易失稳。 地下水：在硬岩中围岩稳定受地下水影响不大，而在软岩中，地下水是隧洞塌方的致命因素。 地应力：作为大环境而言，以垂直地应力为主的地区，隧