超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术
摘要：总结泥巴山特长公路隧道岩爆段施工经验，介绍了在隧道高地应力地段的岩爆处治施工技术，通过对岩爆发生和发展规律的分析，对岩爆烈度进行预测，并从“防”岩爆及“治”岩爆的角度，确定合理的“防”、“治”措施。将岩爆对施工生产所带来的损害降至最低，解决了深埋特长公路隧道高地应力岩爆应对难题，扩展、丰富了隧道施工领域，为今后类似工程提供参考。
关键词：深埋高地应力隧道岩爆施工技术
1 概述
国际社会对岩爆的研究由来已久，各国在岩爆的类型、产生原因、烈度等级、岩爆的工程问题的预测及治理等方面的研究屡创新高。复杂多变的岩体性质和工程地质条件，为岩爆研究带来了诸多不变，对岩爆的预测预防方法还很不完善。岩爆问题是一种具有实际工程背景的岩石力学问题，因此可以说，岩爆工程的研究是岩爆研究的另一个主要方面。在工程建设中，工程研究方法主要集中在岩爆类型及烈度等级研究、岩爆的预报预测研究和岩爆防治的工程措施等几个方面。
2 工程概况
新建雅泸高速公路为国高网北京至昆明高速公路（g5）在四川省境内的重要路段，雅泸路全线控制性泥巴山特长隧道位于四川省汉源县境内，为双线分离式隧道，设计车速80km/h。隧道左线全长9962m，右线全长10007m，单口掘进5130m，为目前国内单口掘进
隧道高地应力的特点分析以及处理建议摘要：针对工程施工中的隧道高地应力的力学进行了探究和分析，并针对隧道高地应力的挤压变形之特性，对隧道施工的过程中高地应力引起的隧道变形进行了详细分析。介绍了大变形的机理，另外，对典型的地段也进行了清晰的研究，并确定出了大变形地段合理、安全、经济的支护参数。以宜巴高速公路的峡口隧道段为例，详细的介绍了应对隧道高地应力特点的有效的施工措施和技术对 策等，可确切保证隧道施工的安全性。峡口隧道高地应力的施工实践给隧道高地应力区域的施工保留了有意义和价值的技术经验，可供类似的隧道工程借鉴。 关键词：隧道高地应力力学分析大变形施工技术 abstract: based on engineering construction of the tunnel of high geostress mechanical study and analysis, and in the light of the tunnel of high geostress extrusion of the characteristics of tunnel construction process of the high ground stress caused by the deformation are analyzed in detail. introduces the mechanism of the large deformation, in addition, the typical area were also clear research, and determine the large deformation area the reasonable, safe and economic support parameters. with appropriate and highway tunnel segment of the throat for example, detailed introduces the characteristics of the high geostress tunnel to effective
本技术公开了一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，包括微型摄像机、声波接收器、扬声器、压力传感器、位移计、数据采集仪、电源及报警器，其中，声波接收器与扬声器连接，压力传感器和位移计均与数据采集仪输入端连接，微型摄像机、声波接收器、数据采集仪输出端、电源及报警器均与数据处理系统连接。本技术还公开了上述一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置的预警方法。本技术在岩爆发生前，能对岩体产生的响声、位移，以及岩体应力发生的改变进行监测，以自动识别岩体变化，达到岩爆预警更加准确的目的，弥补岩爆预警的缺陷。 技术要求 1.一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，包括微型摄像机、声波接收器、扬声器、压力传感器、位移计、数据采集仪、电源及报警器，所述声波接收器与扬声器连接，压力传感器和位移计均与数据采集仪输入端连接，微型摄像机、声波接收器、数据 采集仪输出端、电源及报警器均与数据处理系统连接； 微型摄像机，用于采集待监测预警区域岩体的图像并进行实时监测； 声波接收器，用于接收待监测预警区域声信号并转化为电信号； 扬声器，用于将接收到的声波接收器的电信号转化为声信号； 压力传感器，用于采集待监测预警区域岩体的压力变化； 位移计，用于监测待监测预警区域岩体产生的位移变化；
数据采集仪，用于获取待监测预警区域岩体的压力变化值和位移变化值并发送至数据处理系统； 电源，用于为数据处理系统及数据处理系统连接的元器件供电； 数据处理系统，用于接收图像信号、压力信号、声信号及位移信号并处理，以供工作人员获取待监测预警区域岩体信息；数据处理系统还用于在待监测预警区域岩体的图像异常，以及压力、声音分贝及位移超过设定阈值时生成控制信号，以控制报警器发出警报； 报警器，用于接收数据处理系统生成的控制信号，以在待监测预警区域异常时发出警报。 2.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，所述数据处理系统包括数据处理器、工业电脑及数据服务器中的一种或多种。 3.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，还包括工作台，所述工作台上设有与数据处理系统连接的视频显示屏、位移显示屏及压力显示屏，其中：视频显示屏，用于对监控到的待监测预警区域岩体的图像进行显示；位移显示屏，用于对数据采集仪所接收到的位移变化值进行显示；压力显示屏，用于对数据采集仪所接收到的压力变化值进行显示。 4.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，所述数据处理系统还包括无线通讯模块，所述报警器与数据处理系统之间通过无线网络进行信息交互。 5.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，所述压力传感器采用半导体无线压力传感器。 6.根据权利要求1所述的一种高地应力隧道岩爆灾害预警装置，其特征在于，所述电源的数量为两个，两个电源分别为主供电电源和备用电源。
高地应力下硬岩岩爆与软岩大变形专项方案
八台山隧道高地应力下硬岩岩爆与 软岩大变形专项方案 一、工程概况 1、概况 城口至万源快速公路通道工程采用二级公路标准，设计速度为60公里/小时；路基宽度为12米。 城口至万源快速公路通道CW10合同段位于四川万源堰塘乡布袋溪村，里程为K46+000～K48+640，全长2.640km。本合同段主要工程内容为八台山隧道主洞2480m/0.5座，避难通道2450m/0.5座，1-4*3m 钢筋砼盖板涵一座，路基土石方5115m3。 八台山隧道主洞起止里程K43+205～K48+480，全长5275m,避难通道起止里程YK43+206～YK48+450，全长5244m。属特长隧道。其中主洞K46+000～K46+480段、避难通道起止里程YK46+000～YK48+450，位于CW10合同段内，是本合同段的控制性工程。 2、地形地貌 八台山隧道进口位于重庆市城口县双河乡干坝子河村、出口位于四川万源堰塘乡布袋溪村。 隧道穿越的八台山，受地质构造控制，山脊由东向西横亘，山脊两侧为面积较小的山湾。形成山丘、山脊与沟谷相间形态，以山丘为中心形成向四周发育的“爪”状山沟；隧道轴线地面最高点位于洞身段K44+610的山脊顶部，标高为1797.74m,一般地面标高740.0～1596.2m，最低点位于隧道进口的溪沟底部，标高731.50m左右，相
对高差856.2m.隧道区地貌形态为构造剥蚀、溶蚀中山地貌单元区。 3、工程地质 八台山隧道地质复杂，裂隙倾角大，多为陡倾裂隙，节理面较平直，呈微张～张开状，宽1-50㎜不等，裂隙面附褐色铁质膜，局部为泥质充填。由洞口向洞身地质条件依次为: （1）出口段位于一斜坡上，地表覆盖有第四系崩坡积块石土，基岩为三叠系下统嘉陵江组的盐溶角砾岩。角砾状结构、岩溶发育。 （2）本隧道洞身段主要为III～V级围岩，构成III级围岩的地层岩性以灰岩为主，呈中厚层状。跨度5米，跨度5～10米，可稳定数月，可发生局部块状位移及小～中塌方；构成IV级围岩的地层岩性以大冶组、栖霞组灰岩为主，呈薄～中厚层状。一般无自稳能力，数日～数月内可发生松动变形及小塌方，进而发展为中～大塌方，有明显的塑性流动变形和挤压破坏；构成V级围岩的地层岩性以页岩、炭质页岩、泥质粉砂岩为主，呈薄～中厚层状。岩体受地质构造及风化作用影响较重，裂隙较发育，呈碎、裂状，松散结构，易坍塌，围岩无自稳能力，跨度5米或更小时，可稳定数日。 （3）不良地质： ①岩溶 八台山隧道主洞K46+560～K47+990段、避难通道K46+560～ K47+990段为富水地段且岩溶特别发育，极易发生突水、突泥情况。 ②煤层、煤线与瓦斯 隧道穿越二叠系上统吴家坪组含煤地层，该区域煤层厚0.3～
高地应力软岩大变形隧道施工技术 中铁十四局集团第四工程有限公司石贞峰 摘要：堡镇隧道为宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线施工难度最大的隧道之一。堡镇隧道围岩属于高地应力软岩，在施工中发生高地应力软岩大变形。结合 软岩的岩性分析情况，采用科研引导、稳扎稳打的方针，制定了详细的施工方案，在施工过程中探索、研究出了控制软岩大变形的施工技术。 关键词：堡镇隧道高地应力软岩大变形施工技术 1 工程概况 堡镇隧道左线全长11565m，右线全长11599m，线间距30m, 右线初期设计为平导，作为左线辅助施工通道，后期再将平导扩挖形成右线隧道。是宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线唯一的高地应力软岩长隧。十四局承担左线进口段5641m、右线进口段5622m的施工任务。 隧道穿越岩层主要为粉砂质页岩、泥质页岩，呈灰黑色，多软弱泥质夹层带，白色云母夹层，强度极低。大部分页岩呈薄层状，层厚3～10cm，分层清晰,产状扭曲，挤压现象明显，岩体破碎，强度很低，手捏呈粉末状，遇水膨胀；顺层发育，有光滑顺层面，层间多夹软泥质夹层，节理、层理发育、切割严重，围岩整体性很差，隧道左边拱存在顺层软弱面，右侧边墙有楔形掉块，爆破后滑坍、掉块严重。根据国标《工程岩体分级标准》，该区属高应力区，产生大的位移和变形。洞内初期支护局部开裂，顺层坍塌，节理发育，软岩变形等，凡专家预测的复杂地质均已出现。在施工中发生多次高地应力作用下较大变形中，仅8#横通道处拱顶沉降最大就达15cm，收敛32.5cm，超过预留变形量，并侵入二次衬砌。 2 施工方案 针对高地应力软岩大变形的特点，我们制定了“超前支护、初支加强、合理变形、先放后抗、先柔后刚、刚柔并济、及时封闭、底部加强、改善结构、地质预报”的整治原则和总体方案，配合平导超前等辅助方案较好的解决了此项难题。 2.1 总体方案介绍 (1)采用超前小导管支护，开挖后及时封闭围岩；加强初期支护的刚度，采用型钢拱架封闭成环；为达到稳固围岩的目的，系统锚杆采用中空注浆锚杆加固地层，锚杆长度应稍大于塑性区的厚度。 (2)加大预留变形量。为了防止喷层变形后侵入二次衬砌的净空，开挖时即加大预留变形量，另外采取了不均衡预留变形量技术。 (3)施工支护采用“先柔后刚，先放后抗、刚柔并济”原则，使初期支护能适应大变形的特点。 (4)及时封闭仰拱、特别是仰拱初支，是减小变形、提高围岩稳定性的措施之一；另外加大仰拱厚度，增大仰拱曲率，也有利于改善受力状况。 (5)改善隧道结构形状，加大边墙曲率，根据围岩实际和监控量测数据，采用受力结构最为合理的“鸭蛋”型断面；改善结构另一措施是提高二次衬砌的刚度，即加大二次衬砌厚
浅谈高地应力软弱围岩流变施工技术 发表时间：2018-07-12T15:04:34.293Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第7期作者：祝扬军[导读] 在隧道的施工过程中，较为显著的地质问题就是高地应力软弱围岩流变的问题了 祝扬军 中铁隧道集团四处有限公司广西南宁 530007 摘要：在隧道的施工过程中，较为显著的地质问题就是高地应力软弱围岩流变的问题了，围岩在变形的时候会给隧道复合式的衬砌带来非常非常严重的破坏。通过对模型以及断层变形的观察与分析，本文简单的总结出了一些关于围岩流变的规律，提出了相应的治理措施，为改变隧道成功通过不良地段提供了一些技术指导工作。 关键词：隧道；流变；高地应力软弱围岩 近一些年来，公路铁路的建设在我国蒸蒸日上，隧道在修建的过程时，穿越高地应力软弱围岩地段的情况时有发生。在隧道的施工过程中，最主要的地质问题就是高地应力的软弱围岩流变问题。软弱围岩在施工的过程中是需要进行一定的加固处理的。根据实践的证明，合理有效的对四周环境进行良好的加固与支挡的保护措施，可以很好的降低围岩因时间以及在外力的作用下，发生的物体流动与变形程度。从而对隧道在安全质量上有了很大的保证。本文通过在实际当中的观测以及对模型的分析，所得出的结果可以很好的为高地应力软弱围岩流变问题提供技术方面的专业指导，从而进一步的去完善地下工程的施工技术工作。 1 工程的简单概况 丽香铁路二标地处青藏高原东南边缘、横断山脉中段，属溶蚀、剥蚀、峡谷地貌，地质条件极为复杂，高海拔、高地震烈度、高地应力，施工难度非常大。其中中义隧道长14795米，下穿玉龙雪山，其出口平导与二号横洞正洞之间施工地段因受玉龙雪山西麓断裂带的影响，高地应力软岩大变形给隧道施工带来了超乎想象的困难。该段岩性为玄武岩、凝灰岩及砂、页岩，断裂带主要为断层角砾、胶结较差，岩体破碎，遇水软化，强风化，结构属于中薄层。埋深最大达1200米，地应力极高，隧道在施工的过程中对围岩产生一定的扰动，从而对围岩的应力平衡造成很严重的破坏，初期支护及二衬随着地应力的释放、恢复与调整的过程当中发生因挤压而变形的不良情况。 2 围岩流变规律 2.1 隧道穿越断层时围岩的流变规律 通过对数据的观察与监测，发现隧道在穿越断层时软弱围岩流变问题的一些基本规律：在变形的前期，因正常受力的钢架及喷射混凝土变形，随着时间的不断加长，围岩流变的情况并没有任何减小的迹象，而且经过长时间的变形，导致初期支护严重变形，甚至是钢拱架的扭曲以及部分地方断裂、以及喷层的剥落及开裂掉块情况。 2.2 高地应力隧道变形规律 高地应力隧道变形量基本上可达到几十厘米有时甚至会达到上百厘米以上，没有什么稳定的趋势。根据一些实地监测的证明，隧道大变形情况一般不是发生在埋深700米时，而通常情况下是在上覆掩体大概200米到300米之间就可能会发生了，在埋深300米与500米之间时就会有非常大的变形情况发生，而且会非常地严重。这时原设计的支护型式就根本满足不了相应的要求了，过大的地应力很容易就会造成拱部溃损情况，支护变形严重或者加剧情况。 3 高地应力区施工技术 3.1 高地应力的施工原则 在高地应力地区施工时应该先进行探测、然后采用超前管棚或者是超前导管注浆来加固地层；在根据不同的地层情况，选择不同的开挖长度，减少坍塌的情况发生；在钻孔钻好后装填炸药，这时药量一定要适中或者少装一些，如果药量过多爆破时会对围岩造成严重损伤，甚至会造成坍方；按照一定的顺序对初期支护进行施工；再进行采用快封闭及早衬砌、以及坚持监控的量测资料然后进行反馈去指导施工，要在所有的地面及洞内进行埋设监控点，然后通过埋设这些监控点进行掌握洞内以及地表因为开挖及外力产生的位置移动情况来进行指导施工的原则，在以初期支护和超前预支作为重点。 3.2 开挖断面的选择 隧道断面在地应力的作用下各种形状是不同的，因其形状不同，所以四周受力的情况也不相同。如果隧道的四周受力均匀的话，不会出现应力的集中区，这时所形成的压力拱就会很好的将隧道的整体稳定性提升至一个台阶。经过有施工过程的不断试验以及其他的一些相关类似工程得出的结论，隧道在高地应力区运用圆形断面能够比其他的断面更能及时有效的其抗御地应力情况。一般圆形地面在使用台阶法进行开挖时，一定要设置锁脚锚杆、钢支撑；在下部开挖时，混凝土一定要紧跟其后，从而保证初期支护的结构能够快速的形成封闭受力环来进行保护围岩的自稳能力。 3.3 加固围岩 在高地应力的作用下，能够引起工程不稳的主要内在原因就是软弱围岩的变形情况，虽然，高地应力情况是我们没有办法来进行改变的，但是对于软弱围岩我们可以采取一些相应的方式来进行加固处理，比如深孔预注浆以及合理设置长锚杆的方式。但是话又说回来，在费用方面深孔预注浆方式是耗费比较大的，如果在遇到阻水性比较好、压密性又比较高的情况下，这对围岩的效果就不会很理想；相对来说长锚杆的适用范围就会比较广泛，通常情况下长度为4米至12米之间，具体的长度可以根据围岩的松弛圈半径来进行确定，一定要选择合适的长度，否则长度过短起不到什么有效的作用，长度过长施工时会非常困难，延长循环时间。也可以针对实际工程情况，将两种方式结合使用，效果会更加明显。 3.4 变形留够 隧道在高地应力的作用下，开挖一定会引起支护结构的变形情况，所以在开挖时一定要留有足够的变形量。在进行预留变形量的时候，一定要根据实际情况宁可多留一些，也不要留的不够，如果留的超量可以加大二次衬砌的厚度，如果变形量留的不够，在变形后的支护结构中进行二次衬砌的时候就会严重影响到混凝土的厚度不够，以至需要进行初期支护拆换。
超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术 发表时间：2019-03-01T10:51:21.297Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：刘华礼[导读] 本文基于此探讨超深埋隧道高地应力岩爆地段施工技术。 中铁六局集团有限公司交通工程分公司北京 100000 摘要：随着地下资源的开发，交通隧道工程建设不断走向地下深部。已建地下工程中，锦屏二级水电站引水隧洞、新建二郎山隧道、国家油气能源地下储存库、拉林铁路桑珠岭隧道等诸多工程埋深超过千米，这些深埋地下工程围岩地应力均处于较高水平。金鸡岭隧道为高应力硬岩隧道段，该隧道为双线隧道，埋深深，施工时易产生变形、岩爆等施工风险。本文基于此探讨超深埋隧道高地应力岩爆地段施 工技术。 关键词：超深埋隧道；高地应力；岩爆；施工技术 1前言 在隧道建设过程中，隧道开挖稳定性会受到复杂地质的影响，例如高地下水压、岩溶、采空区、软岩大变形及岩爆等。在高地应力条件下，结构完整的脆性硬岩在开挖卸荷后，由于某些因素的诱发而发生动力失稳的现象，即岩爆。目前，如何控制岩爆是岩石力学与工程界共同面临的一个难题。为保证隧道开挖稳定性，加固围岩、弱化围岩、应力转移等防治理念被提出，进而形成了岩爆支护、区域防范和局部解危等岩爆控制措施。在地下洞室开挖后，围岩支护作为最直接有效的岩爆支护措施，引起了工程领域各界人士的关注，得到了越来越多的研究。 在实际岩爆隧道中，特别是工期较紧的隧道施工中，如何在防治岩爆的基础上达到快速施工的目的是交通隧道等地下工程施工所面临的长期性难题。 2岩爆隧道支护现状岩爆的发生取决于岩石的强度、完整性、所处的初始地应力条件和周围地下水情况。根据岩爆的特征和相关性质将岩爆分为3个等级弱岩爆,中等岩爆 ,强烈岩爆。3个等级中，弱岩爆对施工的影响极小，基本上不会对人员和机械造成威胁，实际施工时基本不用采取特殊措施进行处理；中等岩爆持续时间较长，对机械、施工人员的安全及心理造成严重影响，基于加固围岩的思想，目前常采用钢支撑和喷－锚－网(钢筋网)的整体支护方式对隧道中等岩爆区段进行支护，在施工过程中根据实际情况可能还要采用防护网等被动的临时支护措施；强烈岩爆极具危险性，在加强支护的同时还要采用多种辅助措施(如超前应力施工释放孔等)弱化围岩，降低岩爆发生的频率和能量。 3工程概况 金鸡岭隧道进口里程为DK196+353，出口里程为DK200+771.31，全长4418.31m，为双线隧道，隧道最大埋深291.3m。隧道工程量大，存在不良地质，施工技术复杂，金鸡岭隧道隧址区DK197+298~DK197+500为极高应力区，开挖时有岩爆发生；DK200+050~DK200+282段为高应力区，开挖过程中可能有岩爆发生，施工中根据岩爆等级采取相应措施，减小岩爆危害，施工难度大。 4超深埋隧道高地应力岩爆段施工技术针对高地应力硬岩易发生岩爆的特点，制定了“早预报、超前支护、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测，步步为营，稳步前进”的整治原则和总体方案，配合超前小导管等辅助方案。 4.1施工工艺流程 高地应力硬岩隧道施工工艺流程如图1所示。 图 1 施工工艺流程图超前应力钻孔打设超前应力钻孔，可以有效降低前方掌子面的高地应力，也可以采用注水的方式，降低周围岩体的表面张力，钻孔直径45mm～108mm，深度5m～20m。对轻度岩爆每循环掌子面打设1孔～3孔；中度岩爆每循环掌子面打设4孔～6孔；强烈岩爆每循环掌子面打设6孔～8孔，对掌子面拱顶及两侧起拱线位置要优先布孔，其余孔位可作为加密孔。必要时也可以打设部分径向应力释放孔，钻孔方向应垂直岩面，同时对于强烈岩爆地段可采取超前钻孔内部松动爆破的方法，或用小炮震裂完整岩石的方法，或孔内注水的方法，从而减少应力集中。 4.2超前支护措施 针对岩爆类型及大小，提前打应力释放孔或超前摩擦锚杆支护，以达到减弱岩爆的强度。必要时作超前30m～50m导洞，导洞直径不大于5m，可作为岩爆超前预报和释放地应力。 在岩爆地段，开挖后及时向掌子面及以后约15m范围内隧道周边进行喷射高压水，在某种程度上可以削弱围岩表面的强度，选取超前探孔向围岩岩体内均匀注高压水，从而提前减小围岩变形能力并将最大切向应力转移到围岩的内部，注高压水的劈裂作用也可以软化硬岩，从而降低硬岩的强度，并可以新产生裂缝或是使既有缝隙更加发展，继而释放围岩内部的弹性应变能量。也可以提前在掌子面有概率导致岩爆的位置有规律地钻少许空眼，不设置锚杆，而采取注水的方式，可以释放部分压力，可以避免硬岩达到极限强度而导致岩爆。 4.3开挖施工工艺
一般岩爆的预防及处理 （1）岩爆产生条件 ①近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能； ②围岩新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，属坚硬脆性介质，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，应力解除后，回弹变形很小； ③具有足够的上覆岩体厚度，一般均远离沟谷切割的卸荷裂隙带，埋藏深度多大于200m； ④无地下水，岩体干燥； ⑤开挖断面形状不规则，造成局部应力集中。 ⑥在溶孔较多的岩层里，则一般不会发生岩爆。 （2）岩爆的特点 隧洞内的岩爆一般具有以下特点： ①在未发生前，并无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。 ②岩爆发生的地点多在新开挖的工作面附近，个别的也有距新开挖工作面较远，常见的岩爆部位以拱部或拱腰部位为多；岩爆在开挖后陆续出现，多在爆破后的2～3小时，24小时内最为明显，延续时间一般1～2个月，有的延长1年以上，事前一般无明显预兆。
③岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可多达几十吨重。石块由母岩弹出，小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的片状脱落，脱落面多与岩壁平行。 ④岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆；在强度较低的岩体，则在离隧洞掌子面以里一定距离产生，造成向洞内临空面冲击力量最大，这种岩爆属于深部冲击型。 （3）岩爆的现场预测预报 ①地形地貌分析法及地质分析法 认真查看其地形地貌，对该区的地形情况有一个总体的认识，在高山峡谷地区，谷地为应力高度集中区，另外根据地质报告资料初步确定辅助洞施工期间可能遇到的地应力集中和地应力偏大的地段。 依据地质理论，在地壳运动的活动区有较高的地应力，在地区上升剧烈，河谷深切，剥蚀作用很强的地区，自重应力也较大。 ②AE法（声发射法） AE法主要利用岩石临近破坏前有声发射现象这一结果，通过声波探测器对岩石内部的情况进行检测，该方法的基本参量是能率E和大事件数频度N，它们在一定程度上反映出岩体内部的破裂程度和应力增长速度。这种预报方法是最直接的，也是最有效的。 ③钻屑法（岩芯饼化法） 这种方法是通过对岩石钻孔进行，可在进行超前预报钻孔的同时，对钻出的岩屑和取出的岩芯进行分析；对强度较低的岩石，根据
八台山隧道高地应力下硬岩岩爆与 软岩大变形专项方案 一、工程概况 1、概况 城口至万源快速公路通道工程采用二级公路标准，设计速度为60公里/小时；路基宽度为12米。 城口至万源快速公路通道CW10合同段位于四川万源堰塘乡布袋溪村，里程为K46+000～K48+640，全长2.640km。本合同段主要工程内容为八台山隧道主洞2480m/0.5座，避难通道2450m/0.5座，1-4*3m 钢筋砼盖板涵一座，路基土石方5115m3。 八台山隧道主洞起止里程K43+205～K48+480，全长5275m,避难通道起止里程YK43+206～YK48+450，全长5244m。属特长隧道。其中主洞K46+000～K46+480段、避难通道起止里程YK46+000～YK48+450，位于CW10合同段内，是本合同段的控制性工程。 2、地形地貌 八台山隧道进口位于重庆市城口县双河乡干坝子河村、出口位于四川万源堰塘乡布袋溪村。 隧道穿越的八台山，受地质构造控制，山脊由东向西横亘，山脊两侧为面积较小的山湾。形成山丘、山脊与沟谷相间形态，以山丘为中心形成向四周发育的“爪”状山沟；隧道轴线地面最高点位于洞身段K44+610的山脊顶部，标高为1797.74m,一般地面标高740.0～1596.2m，最低点位于隧道进口的溪沟底部，标高731.50m左右，相
对高差856.2m.隧道区地貌形态为构造剥蚀、溶蚀中山地貌单元区。 3、工程地质 八台山隧道地质复杂，裂隙倾角大，多为陡倾裂隙，节理面较平直，呈微张～张开状，宽1-50㎜不等，裂隙面附褐色铁质膜，局部为泥质充填。由洞口向洞身地质条件依次为: （1）出口段位于一斜坡上，地表覆盖有第四系崩坡积块石土，基岩为三叠系下统嘉陵江组的盐溶角砾岩。角砾状结构、岩溶发育。 （2）本隧道洞身段主要为III～V级围岩，构成III级围岩的地层岩性以灰岩为主，呈中厚层状。跨度5米，跨度5～10米，可稳定数月，可发生局部块状位移及小～中塌方；构成IV级围岩的地层岩性以大冶组、栖霞组灰岩为主，呈薄～中厚层状。一般无自稳能力，数日～数月内可发生松动变形及小塌方，进而发展为中～大塌方，有明显的塑性流动变形和挤压破坏；构成V级围岩的地层岩性以页岩、炭质页岩、泥质粉砂岩为主，呈薄～中厚层状。岩体受地质构造及风化作用影响较重，裂隙较发育，呈碎、裂状，松散结构，易坍塌，围岩无自稳能力，跨度5米或更小时，可稳定数日。 （3）不良地质： ①岩溶 八台山隧道主洞K46+560～K47+990段、避难通道K46+560～ K47+990段为富水地段且岩溶特别发育，极易发生突水、突泥情况。 ②煤层、煤线与瓦斯 隧道穿越二叠系上统吴家坪组含煤地层，该区域煤层厚0.3～
特长隧道施工技术难点和解决措施
特长隧道施工技术难点和解决措施 叶俊豪 摘要：随着社会发展，隧道施工技术不断更新，如何在特长隧道施工中快速施工，防止涌水、塌方、爆炸等恶性事故发生，就特长隧道施工技术难点和解决措施进行阐述。 关键词：特长隧道施工，技术难点，措施 一、引言 随着国家基础设施建设的不断深入，高速公路建设重心已由沿海发达地区向西、北部，平原地带向山岭重丘地带转移，这就意味着高速公路建设隧道密集程度的加大，出现的特长隧道越来越多，且地质条件越来越复杂，可能出现的地质灾害越来越多。在此，以我单位承建的中条山隧道为例，中条山特长隧道是运城至灵宝高速公路的一部分，隧道全长9670米，左右分离式路基，复合式衬砌结构，地质设计上以Ⅲ级围岩为主，但施工过程中围岩变化复杂，各类型围岩交替出现，地质条件较为复杂，因此以中条山隧道施工为例，对于熟悉掌握特长隧道施工要点，如何确保特长隧道施工安全，防止涌水、塌方、岩爆等恶性群死群伤事故的发生，又获得应有的经济效益，值得深入思考。 二、特长隧道的突出技术难点 1、隧道长，地质更加复杂，施工通风更加
困难，通风方案的选择成为控制安全及进度关键技术。 2、特长隧道施工中，工期往往成为关键，进度压力通常较大。 3、岩爆 特长隧道由于贯穿山体比较长，因此埋深普遍较深，可能存在岩爆，岩爆的发生主要由地应力和岩性两个决定因素，在埋深大于200米的地段，在混合麻岩段，极其容易形成岩爆，岩爆对施工人员的安全威胁较大，其中爆炸抛射型岩爆对机械和施工人员的安全威胁较大，对隧道的破坏也有一定的影响。 4、塌方 这是任何隧道施工中，在不良地质段极其容易发生的施工，造成的群死群伤的事故教训的比较多。 5、涌水 特长隧道在施工过程中可能存在涌水现象，对施工人员安全威胁较大。 6、车辆伤害 因特长隧道施工作业面路线长且集中，施工车辆较多，且因路线过长驾驶员极容易形成视
建造技术 J I A N Z H A O J I S H U 刘文军:齐岳山隧道高地应力地段施工技术研究 876 年第23卷第6期 收稿日期:2009 09 22;修改日期:2009 10 21 作者简介:刘文军(1979-),男,安徽广德人,硕士,中铁十五局集团有限公司工程师.齐岳山隧道高地应力地段施工技术研究 刘文军 (中铁十五局集团有限公司,河南洛阳 471013) 摘 要:针对宜万铁路齐岳山隧道高地应力地段的施工技术难题,在分析隧道高地应力表现特征及原位测试结果的基础上,详细阐述了该地段所采取的预先释放应变能,!钢架、锚、网、喷?综合支护及时紧跟的施工技术,成功应用了!先放后抗,先柔后刚?,有效控制了拱顶岩层松弛、脱落,确保了隧道的施工安全,为在类似地质环境条件下隧道工程施工积累了经验。关键词:隧道;高地应力;施工技术 中图分类号:U 459.1;U455 文献标识码:A 文章编号:1673 5781(2009)06 0876 03 随着我国隧道施工技术的迅速进步,隧道已经向长大、深埋方向发展,在深埋隧道开挖施工过程中,围岩应力产生重新分布,在高地应力作用下,岩体被拉裂、松弛后从拱顶及拱脚部位脱离母体而坠落,直接威胁着施工人员、设备的安全,影响施工进度,通过分析、研究高地应力特征,介绍施工技术,为解决类似难题积累经验[1 6]。 1 工程概况 宜(昌)万(州)铁路齐岳山特长隧道,位于湖北省利川县谋道镇境内,全长10.528km,地处鄂西构造溶蚀侵蚀中高山区,地质极为复杂,集溶洞、暗河、高压富水断层破碎带、瓦斯、煤层、高地应力和石膏岩地层等多种不良地质于一身,是全线8座I 级风险隧道之一,出口段穿越箭竹沟向斜,主要地层为三叠系须家河组、侏罗系珍珠冲组、自流井组、新田沟组、上沙溪庙组、下沙溪庙组等碎屑岩。主要岩性为泥岩、页岩、粉砂岩、砂岩及少量生物碎屑灰岩。隧道与山脊凹线呈大角度相交,山坡陡峻,坡面侵蚀严重,大小沟 谷发育。 2 隧道高地应力特征 隧道正洞掘进至371km +046m ~+096m 段、平导掘进至370km+878m~371km +125m 段时,开挖后1~18h,岩体内部发出!吭吭?的闷响声,随后围岩表面出现裂缝,岩体自母体剥落,剥落面较平整。一般发生在距离掌子面12m 范围内,以拱部为主,发展一定时间后,拱顶形成倒!V ?形凹坑或梯形凹坑,主要呈板状和片状,最大块达160cm #110cm #60cm 。在距掌子面近30m 已喷射混凝土处,亦能听到!吭吭?的岩体内部闷响声。 上述两段隧道埋深360~450m,围岩为侏罗系中上沙溪庙组紫红色泥岩,岩层产状近水平,薄-中厚层状,层间结合较好,节理裂隙不发育,无地下水出露。为掌握隧道高地应力特征,采用钻孔应力解除法(孔径变形法)在隧道平行导坑线路左侧边墙布置2组测点进行测试,测试结果如表1所列。 表1 隧道高地应力测试结果 测点号 测点位置 围岩 项目 1 2 3应力/M Pa 14.057.0 4.98S1 371km +090m 泥岩 方向/(?)N51.55E N39.15W N48.21E 倾角/(?)+27.31+1.36-62.64应力/M Pa 13.0210.28 5.24S2 370km +940m 泥岩 方向/(?)N66.57E N52.17W N18.06W 倾角/(?) +13.11 +64.16 -21.84 注:主应力方向为主应力投影方向;倾角中!+?为仰角,!-?为俯角。
峡口隧道高地应力软岩大变形施工控制技术 马军山 （中铁二十局集团第三工程有限公司重庆 401121） 【摘要】湖北宜巴高速公路峡口隧道进口段穿越薄层碳质页岩地层，在隧道区范围内，侧压系数均大于1，隧道区的水平地应力以构造应力为主，同时表明地应力场以水平应力为主导；最大水平主应力与隧道轴线交角较大，对隧道围岩的稳定性不利；地应力量值对碳质页岩而言为极高应力。在隧道施工过程中，通过采取提高支护体系刚度、合理预留变形量，以及采用长锚杆、短进尺预留核心土和二次衬砌跟近、提高二衬混凝土强度等常规措施控制了围岩变形，保证隧道顺利施工。 【关键词】峡口隧道碳质页岩高地应力大变形控制措施 1 引言 随着我国铁路、高速公路建设的不断发展，隧道工程已经向长大、深埋方向发展，建设穿越高地应力且地质环境恶劣的软弱围岩区的长大隧道工程不可避免[1]。例如兰新复线乌鞘岭隧道、二郎山隧道、宜万铁路堡镇隧道、兰渝铁路毛羽山隧道等在施工过程中都存在高地应力软岩大变形。在高地应力区修建的地下工程，最大的难题就是软岩大变形的控制问题[2]。 目前，关于围岩大变形还没有一个明确的和清晰的定义，在理论上缺乏系统研究，在工程实践中，围岩大变形至今未列入设计规范。国内外许多专家对高地应力软岩隧道修建技术进行了大量研究，分别从支护措施、开挖方法等方面提出相应观点和解决办法。 在建湖北宜巴高速公路峡口隧道，隧道区的水平地应力以构造应力为主，同时表明地应力场以水平应力为主导；最大水平主应力与隧道轴线交角较大，对隧道围岩的稳定性不利；地应力量值碳质页岩而言为极高应力。隧道初期支护后出现严重的大变形情况。本文结合峡口隧道进口高地应力软岩大变形工程实例，研究薄层碳质页岩地层大变形的发展规律和力学机理，在施工过程中探求合理的治理措施，达到有效控制围岩变以及快速掘进的目标，从而保证工程的顺利施工；同时，进一步深化并丰富软岩隧道大变形研究，为该类隧道工程设计施工控制提供理论研究。 2 工程概况 在建的峡口隧道位于兴山县峡口镇境内，为路线穿越一近南北走向山岭而建设。隧道采用分幅式，其左幅起讫桩号ZK104+214～ZK110+670，总长6456.0m，右幅起讫桩号
高地应力软岩大变形隧道施工技术阐述 发表时间：2019-06-18T10:19:19.603Z 来源：《中国建筑知识仓库》2019年01期作者：卫永强[导读] 摘要：岷县隧道线路施工过程中，在高地应力软岩地质的影响下，在进行初期支护的过程中，多处地区出现大的变形,并且破坏极为严重。所以，为了保证施工的顺利和安全，采取了先柔后刚、先放后抗、多重支护、提高二次衬砌刚度和超短台阶开挖等有效措施，不仅有效的控制了围岩大变形的情况，而且保证了项目运行的安全性和有效性。借此，本文就岷县隧道线路的工程概况及大变形问题进行了 解，并且采取必要的措施进行大变形的控制。引言 在近些年发展的过程中，我国道路建设实现了高速式的发展，并且对于道路建设标准越来越高，尤其是对于一些地形地貌相对复杂的地区，如隧道区域的长度、隧道深埋度、地质条件复杂度等等。所以，本文就穿越高地应力区且地质复杂的软弱围岩的岷县隧道线路软岩大变形问题及采取的有效施工技术进行研究和分析，希望能够为后续隧道施工提供理论方面的意见或建议。 一、工程概述 1.1隧道概况 岷县隧道线路近南北走向下穿岷山，整个隧道建设采用了分离式的设计，洞身最大埋深约286.9m，其中，左线是ZK234+610～ZK237+400，全长2790m；右线是K234+570～K237+418，全长2848m。在进口段区域，采用了削竹式洞门，在出口段区域，采用了端墙式洞门，隧道整体是全射流风机纵向通风，并且隧道内设置了完善的照明、消防和监控系统。在本次调研的标段中，主要是对岷县隧道线路的隧道出口段进行研究，该标段位于洮河北岸谷坡上，洞线与坡面基本垂直，围岩主要由强风化炭质板岩、中风化炭质板岩组成，遇水变形大，采用环形开挖留核心土进洞。其中，左洞是ZK236+600～ZK237+400（800m），其中明洞20m，右洞是K236+600～K237+418（818m），其中明洞6m。 1.2技术标准 岷县隧道线路为一级公路，隧道设计是以80km/h速度为准；隧道主洞建筑以净宽10.25m，净高5.0m为限界；紧急停车带建筑以净宽13.0m，净高5.0m为限界；隧道车行横洞建筑以净宽4.5m，净高5.0m为限界；隧道行人横洞建筑以净宽2.0m，净高2.5m为限界；公路I级的荷载能力；隧道二衬抗渗等级≥P8；右线纵坡为-0.7%，左线纵坡为-0.704%。 1.3设计情况 1.3.1洞门设计。隧道出口端，左右线均采用钢筋混凝土洞门，形式为端墙式洞门，出口端明暗交界设计里程为ZK237+380，明洞长度20m；YK237+412，明洞长度6m。 1.3.2边坡、仰坡设计。洞口边坡、仰坡开挖坡率分别为1：0.5、1：0.75。洞口边坡、仰坡防护采取锚网喷支护形式，其中锚杆采用Φ22砂浆锚杆，L=3.5m，间距120cm×120cm，梅花型布置；混凝土采用C25喷射混凝土，厚度10cm；钢筋网采用Φ8钢筋网，网格间距20×20cm。 1.3.3截排水系统设计。在距隧道洞口边坡、仰坡开挖线外不小于5m处施作洞口截水沟，以防止雨水对洞口边坡、仰坡坡面和洞口绿化的冲刷而造成洞口失稳。根据地形条件，截水沟流水方向向两侧，与自然沟形成排水系统。 1.3.4进洞辅助措施设计。左右线洞口均采用32m长管棚进行超前支护，钢管采用热轧无缝钢管及钢花管，直径89mm,壁厚6mm，环向间距35cm，每环43根。二、岷县隧道线路施工中存在的问题岷县隧道线路中，隧道出口段的斜坡坡度是40度，斜坡为强风化炭质板岩、中风化炭质板岩。强风化炭质板岩的板理判断，主要是因为裂隙发育，岩体易破碎，并且局部存在坍塌掉块的现象，就施工条件而言，斜坡的整体稳定性是极为差的。另外，在隧道出口段的西侧区域，冲积现象较为显著，对于多雨地区的岷县而言，旱季干涸，雨季时，不仅有大量的降水，而且降水流出的过程中，带有泥石流流出。所以，隧道施工期间，不仅要做好截排水，而且还要做好出口西侧坡脚的防护措施。 三、岷县隧道线路控制变形施工技术针对岷县隧道线路高地应力软岩大变形的情况，在前期准备工作中了解到，该地域多为强风化炭质板岩、中风化炭质板岩的地质条件，在隧道施工环节中，需要遵循先柔后刚、先放后抗、多重支护、提高二次衬砌刚度和超短台阶开挖等先柔后刚、先放后抗、多重支护、提高二次衬砌刚度和超短台阶开挖等原则，并且就不同的区域采取不同的施工办法。 3.1改善隧道形状，直墙变曲墙岷县隧道线路施工环节中，根据设计需要开挖断面为直边墙，在高地应力的影响下，大多数变形主要是以水平收敛变形结构为主，并且具备了变形快、变形量大的特性。另外，在软岩变形区域出现的喷混凝土开裂情况，初期主要是混凝土表面出现环形，或者是纵向的裂缝，并且支护出现内鼓，拱架开裂、扭曲等，严重影响到了施工的安全性和顺畅性。所以，就结构受力情况而言，采取斜井开挖断面的方式，在一定程度上，不仅可以保障受力的均匀性，而且还能尽可能降低应力集中导致的一系列负面影响。因此，钢架支护采用圆曲形的同时，增加仰拱的支撑力，进而形成闭合环的形式，进而保障支护的稳定性。 3.2先柔后刚、先放后抗“先柔后刚”实际上指的就是支护结构为柔性支护，主要是由钢筋网喷混凝土、钢架、锚杆等组成。二次衬砌是刚性的浇筑混凝土，主要承担残余的地层荷载力。“先放后抗”实际上指的就是在初期支护作业完成之后，在一定程度上，允许一定的变形，保证变形在变形预留量之内，可以进行第二次的混凝土浇筑，即混凝土衬砌。 3.3多次支护控制变形在前期多次的斜井施工过程中，在充分考虑到考变形快这个特征的前提下，岷县隧道线路的初期支护可以采取双层钢架网喷混凝土加强得方式，首先，在第一层支护中，采用刚性较大的工字钢架，在一定程度上，可以及时有效地抵抗岩层变形情况。其次，第二层支护的作用就是限制变形情况扩大。 3.4底部加强，抑制隆起
高地应力软岩大变形隧道施工技术刘国平 发表时间：2018-02-26T10:12:45.293Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第28期作者：刘国平[导读] 不断加强高地应力软岩大变形隧道施工技术，从而最大限度降低软岩大变形对隧道施工产生的影响。中铁隧道局集团二处有限公司河北燕郊 065201 摘要：我国幅员辽阔、地形复杂多样。在进行铁路建设时，受到各种地形的影响，隧道施工也会受到影响，尤其是高地应力软岩的大变形，会导致初期支护的开裂，甚至发生塌方，更严重的会造成永久性支护破坏。本论文以高地应力软岩大变形为基本出发点，详细论述了高地应力软岩变形的主要特征，并在此基础上提出了隧道施工的控制措施，为业内人士提供了一定的参考。 关键词：高地应力；软岩；隧道施工； 近年，随着社会经济的发展，对于铁路、公路的需求也在不断提高，这就要求我国的铁路、隧道建设中，不断要提高其建设质量，还要增加建设数量。然而在隧道工程的进程中，会不可避免地受到地质条件的影响。其中，高地应力软岩大变形就是隧道工程施工中，最大的障碍，只有提升隧道施工技术，才能从根本上保证隧道工程的工程质量。 一、软岩概况 软岩，是一种在特定环境下形成的，具有显著塑性变形的复杂的岩石力学介质。通常，软岩可分为地质软岩与工程软岩两大类。 其中，地质软岩，包括泥岩、粉砂岩、泥质矿岩和页岩这四大类，主要是在大自然的作用下，而天然形成的复杂地质。这类地质软岩具有强度低、空隙大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著等特点；而工程软岩，则强调了软岩所承受的工程力，主要是在工程力的作用下，而使得岩石发生了显著性的变化。 软岩，由于其特性不同，以及产生显著的塑性变形的机理不同，可将其分为膨胀性软岩、节理化软岩、复合型软岩和高应力软岩四大类。 其中，高应力软岩根据高应力的类型，又可细分为自重应力软岩和构造应力软岩；而根据高应力的水平，又可分为三个等级，即高应力软岩、超高应力软岩和极高应力软岩。（如表1） 表1：高应力软岩分级 级别应力水平/MPa 高应力软岩 25-50 超高应力软岩 50-75 极高应力软岩 >75 二、软岩变形以及破坏特性 （一）软岩变形特征 在隧道工程的作用下，软岩承受了一定的工程力，从而使得岩石发生变形，产生巨大的变化。在隧道施工工程中，软岩变形是评价软岩稳定性的一项重要指标，也是工程设计人员在进行隧道工程设计时，而遵循的基本准则之一。 通常，当隧道工程开始施工之后，其周围的软岩会发生一些重要的改变，大致要经历三个阶段：1、弹性应变阶段，2、弹性变形和塑性变形两个阶段共同的阶段，3、蠕变为主，蠕变、塑性变形共存阶段。 在隧道施工过程中，软岩所经历的三个变化阶段中，具有以下三种显著的特点：第一，变形量大 主要是指在隧道工程开始施工之后，就会产生显著的塑性应变，这是软岩在隧道施工中最主要的特征。据相关的检测数据表明，在隧道施工的作用下，软岩的洞壁可出现数百、乃至一千毫米的位移。在软岩塑性应变的作用下，在隧道施工中就会表现出初期支护严重破裂，如混凝土开裂脱落、钢架扭曲等。 第二，变形速度快 在隧道施工开始之后，原本坚硬的围岩会迅速发生变形，在发生一系列的变形之后，又会迅速走向稳定的状态，其变形速率非常小；而软若的围岩在隧道施工开始之后，其变形速率又会迅速增加，特别是在初期变形速率会增大。 第三，变形时间长 软岩不仅初期的变形速率快，而且持续的时间比较长，具有明显的入变形特征。 第四，围岩变形具有明显的阶段性 在隧道施工过程中，围岩的变形具有明显的阶段性。据某隧道工程施工检测的数据分析，在施工中，随着施工阶段的不同，围岩的变形也各有不同。当上台阶开挖时，拱顶出现下沉，且下沉量约占总下沉量的45%左右，而引起的水平收敛约为50%；当中台阶开挖时，拱顶下沉总量约为总下沉总量的35%；而引起的水平收敛约为40%。从数据中可以看出，在隧道施工过程中，围岩的变形有明显的阶段性。同时，可看出，在施工过程中，加强对隧道开挖的上、中台阶时，加强对其控制十分有必要。 （二）软岩破坏特征 在隧道施工过程中，随着爆破、中台阶和下台阶的落地、以及仰拱开挖时会导致岩体大变形，同时，在岩体大变形的情况下，也会对隧道工程带来严重的影响。 岩体大变形，就会导致隧道工程施工出现初期支护的开裂的现象。在这种情况下，如果初期支护变形侵限的问题处理不当，就会给围岩造成更大的影响，从而产生失稳、甚至坍塌的现象。 三、高地应力软岩大变形隧道施工技术 就目前而言，我国高地应力软岩隧道施工案例非常多，例如：中缅油气管道的博南山隧道、兰渝铁道的木寨岭隧道等。可以说，在所有的高地应力软岩的隧道施工过程中，面临的最大难题就是软岩大变形，以及随之而产生的初期支护开裂现象，甚至塌方。这就要求相关技术人员在施工过程中，必须不断提高高地应力软岩大变形的隧道施工技术。