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偏压软弱围岩隧道进洞阶段监控量测技术摘要:偏压、软弱围岩隧道进洞阶段施工困难,监控量测等是保证隧道安全施工的有力措施。
某新建高速公路隧道地处湘西南地区,洞口偏压、围岩软弱,进洞阶段适逢雨季,洞口开挖后出现了大面积的初期支护开裂、混凝土剥落,洞口地表开裂,截水沟压溃,严重影响隧道安全和稳定。
将监控量测纳入隧道施工过程,根据预报和监测结果指导施工,保证了隧道的安全和质量。
关键词:隧道偏压软弱围岩监控量测中图分类号:u44 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2011)12(b)-0040-031 引言某隧道为新建高速公路控制性工程,左右幅分离,单洞长度3651m,于2009年底开工建设。
项目沿线地形属云贵高原向江南丘陵过渡的湘西南地带,区内多为砂质板岩地区,断层、软弱夹层,破碎地层、节理密集带、富水裂隙带广泛分布。
地质调查表明,隧道右洞出口端处于山坳出口,隧址严重偏压,右侧地表平缓,约800㎡水田,常年有小溪状流水,表层为残坡积种植土,植被发育,砂漏层。
春夏属湘西南地区雨季,阵雨、暴雨随时而至,降水在地表漫流渗入,下有浸泡围岩使得围岩泥化,软弱,岩体抗剪强度大大降低,增大衬砌压力,严重影响洞口边坡和隧道围岩的安全和稳定。
根据设计,隧道右洞出口端按v级围岩施工,施工参数为s5a:初期支护采用c20喷射混凝土,厚24cm,18型工字钢闭合环,间距75cm,超前小导管16环,d25注浆锚杆,长3m,0.75×1.00m布置;二衬厚度45cm,c25钢筋混凝土结构。
明洞交接桩号yk117+796。
2 超前预报本隧道采用地质分析法和地质雷达相结合的方法进行超前预报。
地质雷达为sir-3000型,采用100mhz天线。
超前预报表明,隧道出口端里程yk117+796～yk117+710范围围岩为强～中风化灰白色砂质板岩,岩体破碎软弱,节理裂隙发育,陡倾角,裂隙水发育,局部呈滴水状,围岩整体稳定性差,局部区域有软弱破碎断层穿过。
公路工程施工安全技术规范知识点学习(6)(隧道工程)本文介绍了《公路工程施工安全技术规范》中与隧道工程相关的知识点，包括一般规定、洞口与明洞、开挖、装渣与运输、支护、衬砌、辅助坑道、防水和排水、通风防尘及防有害气体、风水电供应、不良地质和特殊岩土地段、盾构施工、水下隧道、特殊地段、小净距及连拱隧道、附属设施工程、超前地质预报和监控量测、逃生与救援等十八部分内容。
在第一部分一般规定中，要求在隧道施工前进行安全风险评估，制定安全防护措施，并对隧道工程实施动态风险控制和跟踪处理。
此外，隧道施工应按设计文件规定的施工方法制订施工方案，并在地质条件发生变化时及时进行设计变更。
施工现场布设安全要求包括避开高边坡、陡峭山体下方、深沟、河流、池塘边缘等区域设置临时设施，弃渣场地应设置在不易溃塌、不产生滑坡的安全地段，隧道内供风、供水、供气管线与供电线路应分别架设，供电线路架设应遵循一定原则。
在隧道洞口管理安全要求中，要设专人负责进出人员登记，建立洞内外通信联络系统，并在长、特长及高风险隧道施工中设置稳定可靠的视频监控系统、门禁系统和人员识别定位系统。
在多个单位同时施工或不同专业交叉作业时，应共同制定现场安全措施。
需要设置警示标志的危险区域包括隧道洞口、开关箱、配电箱、台车、台架、仰拱开挖等危险区域，洞内施工设备均应设反光标识。
此外，应根据危险源辨识情况编制应急预案并应配备相应的应急资源。
最后，在高压富水隧道钻孔作业中，需注意一些事项。
第三部分：隧道开挖1.隧道开挖爆破作业安全要求在隧道开挖中，爆破作业是必要的一步。
然而，为了确保爆破作业的安全，需要遵循以下几点要求：1）对于长度小于300米的隧道，起爆站应设在洞口侧面50米以外，对于长度大于300米的隧道，洞内起爆站距爆破位置不得小于300米。
2）装药、起爆、通风、盲残炮处置等应符合现行《爆破安全规程》（GB 6722）的有关规定。
3）爆破后应按先机械后人工的顺序找顶，并应进行安全确认。
在建公路隧道工程施工随着我国经济的快速发展，交通运输需求日益增长，公路隧道工程作为交通运输的重要组成部分，其建设规模和难度不断加大。
在建的公路隧道工程不仅是一项重大的基础设施工程，也是一项技术含量高、施工难度大的工程。
本文主要介绍了在建的公路隧道工程施工的相关内容。
一、工程概况本项目为某地一处公路隧道工程，隧道全长约3公里，采用双洞分离式设计，每洞两车道，设计车速为80公里/小时。
隧道穿越山地地形，地质复杂，存在较多的软弱围岩、不良地质和特殊地质。
工程主要包括隧道开挖、支护、衬砌、通风、排水、照明等施工内容。
二、施工技术1. 隧道开挖隧道开挖是隧道工程的关键环节，开挖质量直接影响到隧道的安全性和使用寿命。
本项目采用新奥法钻爆开挖，根据地质条件及隧道断面尺寸，合理设计开挖方案。
在开挖过程中，严格控制周边眼间距、外插角和装药量等参数，减少对围岩的扰动及超欠挖数量。
同时，采用光面爆破或预裂爆破技术，提高爆破效果，降低施工风险。
2. 隧道支护隧道支护是保证隧道稳定性的重要措施。
根据地质条件和隧道断面尺寸，本项目采用喷锚支护、钢架支撑、超前锚杆等支护方式。
在施工过程中，严格遵循规范和设计要求，确保支护结构的安全性和可靠性。
3. 隧道衬砌隧道衬砌是隧道工程的最后一道防线，主要起到防水、排水、结构承载等作用。
本项目采用预应力混凝土衬砌，根据地质条件和隧道断面尺寸，合理设计衬砌结构。
在施工过程中，严格控制混凝土浇筑质量，确保衬砌结构的稳定性和耐久性。
4. 通风、排水、照明隧道施工过程中，通风、排水、照明是保证施工安全和施工进度的重要条件。
本项目采用机械通风，设置足够的风管和通风设备，确保隧道内空气质量。
同时，设置完善的排水系统，防止水害事故发生。
此外，根据隧道断面尺寸和交通需求，合理设计照明系统，保证隧道内的照明效果。
三、施工管理1. 施工现场管理施工现场管理是保证施工安全、进度和质量的关键。
本项目设立专门的施工现场管理团队，严格执行施工现场管理制度，确保施工现场的安全、整洁和有序。
富水软弱围岩隧道施工技术研究摘要：在改革开放的新时期，随着国家一带一路政策的发展，对高速公路的修建技术提出了更高的要求，我国西南部地区多山岭且地质条件复杂，为了节约修建盘山公路带来的消耗浪费，隧道工程成为山岭地区的首选。
公路隧道修建过程中常采用新奥法施工，该方法以围岩自身承载力为基础，通过喷射混凝土、锚杆、钢筋网及钢拱架等初期支护充分发挥围岩本身的承载效能，控制围岩变形及应力释放。
关键词：富水；软弱围岩；隧道；施工技术引言针对本段隧道软弱围岩比较多的情况，为了提高软弱围岩隧道施工水平，预防变形和坍方，确保施工安全。
如何根据工程实际拿出最佳方案，是攻克软岩隧道施工的关键和前提，本文根据某单线隧道工程施工经验总结归纳，就如何提高软弱围岩隧道施工水平，预防变形和坍方，确保施丁安全，可为今后同类隧道的施工提供一定的参考。
1软弱围岩隧道地质工程的特点1）地质特点软弱围岩主要指的是第四系全新、中更新、更新统的坡残积土部分，涵盖江河湖岸和池塘冲积、淤积层、人工杂填土、溶洞充填物等。
围岩强度低，承载能力低。
如黏性土、粉土、砂类土、黄七、全风化岩体等。
普遍节理发育、破碎、自稳能力差。
如岩体破碎的泥岩、页岩、砂岩、千枚岩等。
断层带散体结构、自稳能力极差。
受构造影响，断层带结构面杂乱无序，呈角砾、縻棱状或碎裂结构，充填泥质或泥灾岩屑。
2）工程特性软弱围岩强度低、自稳能力差。
隧道开挖后地应力重新分布，使隧道周边产生较大的松动圈。
软弱围岩被扰动之后，它的稳定性会下降，软弱松动的范围可能还会不断加大，围岩的压力也会不断增大，想要恢复到稳定状态的需要的时间相对比较长，支护和衬砌结构因为压力的原因，很容易引起下沉与变形等危害。
因为软弱围岩强度低、稳定性差、易滑塌等特点，所以在工程洞口段若拉槽施工就很容易导致大范围的牵连性滑动，使得工程施工进洞相当困难。
若在洞内施工，也会因围岩的承载力不够，会使支护结构下沉，同时可能会出现坍塌等危险现象，给安全施工增加了很大的困难。
控制爆破技术在公路隧道软弱围岩开挖中的应用姜永源(福建省第一公路工程公司泉州：362000)摘要：本文从控制隧道掘进爆破产生的震动效应以减轻爆破震动对软弱围岩的扰动出发，介绍软弱围岩钻爆法施工的爆破设计方法和爆破参数的选定以及在实际施工中推广使用的情况。
关键词：公路隧道、软弱围岩、控制爆破。
一、引言公路隧道修建中每座隧道或多或少会遇到软弱围岩，而软弱围岩严重影响着隧道的施工进度、施工安全及营运安全，并能产生病害。
把控制爆破技术应用至大断面公路隧道软弱围岩的开挖施工中，对开挖进度、爆破方式进行合理控制，并根据围岩性质的改变和量测的数据及时对爆破数据进行调整，达到减少对围岩的扰动，维护围岩的稳定，确保施工安全，实现大断面掘进，提高隧道施工速度有着极为重要的意义。
本文结合南同公路深格隧道工程实例，对隧道施工中软弱围岩开挖爆破进行探讨分析。
二、工程概况：1、工程概况：南安至同安公路地处南安市与厦门市同安区两辖区的边缘带，线路从南安市翻越深格山岭进入同安境内，设计将翻越山岭段改为隧道，以此改善线型缩短线路长度。
该路段线路长为2.218km，其中隧道长1.713m。
隧道为单洞双向行车，建筑限界为净宽10.5m、净高5.0m、纵坡+2.5%，设计荷载汽-20，挂-100。
2、工程地质与水文地质概况：该路段区域属剥蚀残丘地貌单元，山岭陡峻，山体自然坡度为40～60°，谷底的堆积物为冲积层组成，隧道区段地层组成为中生代燕山早期花岗岩侵入活动的产物，以中粗粒花岗岩为主，呈强风化至弱风化状，多分布于隧道进口端。
其次是侏罗纪南园阻凝灰岩和第四纪的沉积物，凝灰岩覆盖于花岗岩上部，呈强风化状，多分布于隧道出口端。
隧道区域山体地表水有四条水沟汇成一起由东向西流，与隧道走向平行且均位于隧道之上，地下水以基岩的裂隙水为主，受季节影响变化明显。
3、施工方法：根据工程地质勘察报告提示：隧道区段围岩类别为Ⅱ～Ⅳ类，为控制围岩变形，确保安全施工，我们采取大断面开挖，以减少分块开挖，达到减轻对围岩的扰动，控制围岩的变形，提高围岩的自承力。
施工方法采用正台阶法开挖，自行式整体液压钢模板衬砌台车灌注砼。
三、控制爆破设计至今仍很难用一个公式精确表示，通常采用下面公式概括表示： 震动速度，Q —装药量，R —距爆破点的距离，K 、ａ、β路隧道钻爆法开挖来说，要考虑的主要因素有：a 、隧道断面较大，一次爆破需用炸药量较多，因此要设法减少炸药用量来降低震动速度；b 、国内目前生产的毫秒雷管段数较少，一次爆破用药量大，就会使段装药量大而使震动速度增大，必须采取措施增加毫秒雷管段数。
c 、掏槽眼只有一个临空面，比相同装药量的其它炮眼产生较强的震动速度，所以应选择合理的掏槽形式；d 、一次爆破进尺和开挖断面面积是影响炸药用量的主要因素，为降低炸药用量要控制眼深和选择合理的开挖方法；e 、炮眼是否堵塞影响炸药用量和爆破效果，不堵塞将使炸药用量增加和爆破效果不佳，为控制炸药用量，施工要做好炮眼堵塞。
根据公路隧道断面大特点和影响爆破震动强度的因素，软弱围岩隧道施工采用大断面钻爆法开挖，其关键技术是控制爆破对围岩的扰动，把控制爆破技术应用于软弱围岩开挖施工，其目的是降低爆破震动强度、减少对围岩的扰动破坏，维护围岩自身的稳定性，实现大断面掘进、提高施工进度，达到较好的轮廓成形。
为此，隧道开挖控制爆破是对拱部采用光面爆破、边墙采用预裂爆破、核心采用控制爆破、掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破方法。
1、开挖方法的选择：在软弱围岩隧道施工时，选择开挖方法，应以安全为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地质条件、断面尺寸、施工机械、工期的可行性。
同时还应考虑围岩变化时施工方法的适应性及其变更的可能性，以免造成失误和增加不必要临时措施的投资。
施工方法宜以大断面少分块的方法，以减少对围岩的扰动。
Ⅱ～Ⅲ类围岩地段施工，围岩虽然软弱，但整体性较好，自稳时间较长的地质条件下，可采用半断面微台阶法开挖。
当围岩整体性较差，自稳时间短的情况下，可采用长台阶法开挖。
根据本工程地质勘探资料揭示，隧道区域地质变化较大，为此开挖方法采用微台阶法，以适应围岩变化时施工方法的调整。
2、开挖进尺确定：软弱围岩隧道循环进尺的长短，对维护围岩自身的稳定起着至关重要的作用。
开挖进尺长造成支护不及时易造成开挖面坍塌，开挖进尺过短影响支护，工序干扰大，进度缓慢。
因此，开挖进尺应谨慎对待，应根据围岩类别、机具设备、进度等要求合理确定，以保持各工序相互衔接，均衡施工。
开挖进尺可按下式估算：L max＝0.8h max+tg(45°-Φ/2)/[2×(1+tgΦ)]L max－一次循环开挖最大进尺h max－最大开挖高度(m)，Φ－岩体内磨擦角。
按上式根据实际地质条件计算的开挖进尺，应满足施工技术规定要求，在软弱岩质中，进尺控制在1～2m之内为宜。
3、爆破参数选定⑴、炮眼数估算：炮眼数的多与少影响着爆破效果以及开挖进度，正确确定炮眼数目是取得良好爆破效果和提高掘进速度的重要条件之一。
进行爆破设计时炮眼数量可以采用总装药量与单个炮眼装药量之比计算即：N=（K·S）/（n·r）式中：N—炮眼数目（个），采用光面爆破炮眼应增加10%～20%左右。
K—单位耗药量（kg/m3），应按岩体抗压强度，开挖断面大小及开挖部位不同而有所区别，一般可按爆破规程的参考值选用。
见表一表一软弱围岩爆破炸药单耗Ｋ取值S—开挖面积（m2）n—装药系数：按爆破规程参考值选用软弱围岩的炮眼平均装药系数在0.2～0.4范围内选取。
r—线装药密度：按实际使用药卷直径参照爆破规程参考值选用。
见表二表二线装药密度r值表（kg/m）⑵炮眼深度L：软弱围岩隧道开挖采用钻爆法施工时，一般应采用浅眼爆破，控制一次爆破的总用药量，以控制爆破对围岩的扰动。
炮眼深度通常以循环进尺作为眼深，掏槽眼比掘进眼深10%～20%左右。
⑶、炮眼布置：应先布置掏槽眼，再按光爆规则布置周边眼，然后是底板眼、内圈眼，最后布置掘进眼。
通常内圈眼应比掘进眼密一些，比周边眼稀一些，其间距为周边眼间距的1.5倍左右，抵抗线为间距的0.7倍左右。
底板眼爆破时负荷较大，应比掘进眼适当加密，稀密程度可与内圈眼相近。
①、周边眼参数：a、周边眼间距E；一般可根据技术规范中光爆诸参数表的参考值选用（见表三），或根据经验公式计算，即E=（8～12）d（d为炮眼直径）cm。
软弱围岩由于岩面的自重有助于周边眼起爆后对岩面周边眼开裂，不仅可以保证爆破效果，而且对降低爆破度较为有利。
布眼时应按短开挖、弱爆破原则，采用密眼少药的控制爆破，以降低周边眼的爆破振动强度，保护围岩稳定，确定间距时一般取二者的较小者为值。
b、周边眼最小抵抗线W设计时可按技术规范中光爆参数表的参考值选用或按经验公式W=(1.0～1.5)E计算，软岩E/W=0.5～0.7时，周边眼与内圈眼间距较合理，计算时可采用W=2.0～1.4E。
设计时可选用二者中较大者为试爆参数。
②、周边辅助眼：a、周边辅助眼间距E′：整体性好的硬岩布眼宜密，较破碎的软岩布眼宜疏，其间距设计时比周边眼可大点，一般为E′=1.5E取值。
b、周边辅助眼抵抗线W′：设计时可按W′=E′/0.7取值。
③、扩大眼：软弱围岩爆破震动对围岩的稳定影响很大，设计时应充分考虑影响爆破震动的因素。
扩大眼采用线形布置，临空面好，可提高炸药能量利用率，减少炸药用量，有利于降低爆破震动速度。
布眼时应结合围岩物理力量性质进行布设，破碎的软岩或重风化岩体一般应稀疏一些，其间距一般可按（2～3）E布眼。
④、掏槽眼：掏槽眼形式有多种，掏槽眼布设合理与否，影响着钻爆的效果，应充分比较选择。
因此，从隧道爆破开挖质点振动的观测中发现，掏槽爆破的震动强度比其它部位爆破的震动强度都要大，设计时应从减轻掏槽爆破震动强度和维护围岩自身稳定出发，根据不同的地质条件，不同的开挖方法，以及机具配备等因素选用。
Ⅱ～Ⅲ类围岩，岩体松软、破碎，循环进尺一般小于1.2m～2.0m。
采用单式楔形掏槽，掏槽深度较易控制，能使掏槽的单段药量减少，保证减震效果。
其布设见图1：⑤、单眼装药量的计算：a、周边眼单孔用药量计算：设计时可按下式计算：qZ=πdi2βLρ0/4 qZ—周边眼单孔用药量di—药卷直径（cm）Ｅ·Ｗ［τ］＋［υｅ］·Ｅ·Ｌβ—光爆炮眼装填系数：β＝────────────────（［υｃ］·ｄｋ＋［υｅ］·Ｅ）·Ｌ其中［τ］—岩体抗剪强度（Pa），［υｅ］—岩体抗拉强度（Pa），［υｃ］—岩体抗压强度（Pa），ｄｋ—炮眼孔径（cm），ρ—炸药密度（g/m3），Ｅ—周边眼距，Ｌ—周边眼深。
b、其它部位炮眼用药量计算：ｑ＝Ｋ·ａ·Ｗ·Ｌ·λ式中：ｑ—单眼用药量Ｋ—装药系数ａ—炮眼间距（m）Ｗ—炮眼方向抵抗线（m）Ｌ—炮眼深度（m）λ—炮眼所在部位系数，见表四表四λ参考值表⑷、总装药量计算：一般按公式Q=K·S·L计算式中Q—一次爆破总装药量（kg）K—单位耗药量（kg/m3）L—炮眼深度（m）S—开挖断面（m2）⑸、最大一段允许用药量的确定一般采用类似工程条件的爆破振动速度衰减规律经验公式计算。
计算公式为Qmax = R3（Vkp/K）3/a式中：Q max—最大一段允许用药量kg；Vkp—振速安全控制标准，参考值见表五；R —爆源中心到振速控制点的距离，m；K —与爆破地震波传播途径介质的性质有关的系数，参考值见表六；a —爆破振动衰减指数，参考值见表六；表五隧道及地表建筑质点振速安全控制标准参考值表六 K值、a值——经验参考值⑹、装药结构：①、周边眼装药结构：软弱围岩爆破常用的有以下三种装药结构其优点是装药简单易于操作，可靠性高。
②、其它部位炮眼装药结构：一般采用连续装药结构。
⑺、爆破器材：a、炸药：软弱围岩强度低，声阻抗系数小，根据爆轰理论，炸药爆轰速度直接影响质点震动速度，要降低质点震动速度和减轻对围岩的扰动，周边眼爆破应选用低爆速炸药，其它眼应视开挖面渗水情况选用硝铵炸药或乳化炸药。
b、雷管选择：毫秒雷管是决定段装药量的关键，对较弱围岩爆破来说，段与段间如果小于25ms震动波就会产生迭加，为减轻对围岩的震动，段与段间隔时差就考虑控制在100ms范围，雷管应有足够的段数，设计考虑跳段使用，以满足减少段装药量和降低震动速度的要求，提高掏槽效果和炮眼利用率，达到较好的爆破效果。
一般选用目前国内生产的1～15段非电毫秒雷管基本能满足要求。
⑻、爆破设计参数根据上述计算方法，经现场取样对岩石强度试验后进行设计，以Ⅲ类围岩正台阶开挖控制爆破为例，爆破参数计算结果如下：a、炮眼布置：上下断面炮眼布置见图2：（循环进尺2.0m）Ⅲ类围岩炮眼布置图L=200cm30b 、装药参数见表七表七Ⅲ围岩短台阶开挖爆破参数表结束语：公路隧道在软弱地质条件下采用钻爆法开挖，实践证明应用控制爆破技术，实现了大断面少分块的开挖，与传统的分部分块开挖方法比较，减少了对围岩的扰动次数，简化了工序，为锚喷支护创造了有利的条件，实现了对围岩进行及时支护，使围岩的变形得到有效的控制，能保证安全施工。
