当前位置:
文档之家› 第4章 公路隧道施工(不良地质)
第4章 公路隧道施工(不良地质)
◎ 在溶洞充填体中掘进,如充填物松ห้องสมุดไป่ตู้软,可用超前支护施工。
◎ 溶洞未做出处理方案前,不要将弃 渣随意倾填于溶洞中。
5、瓦斯地层
瓦斯是地下坑道内有害气体的总称, 其成分以沼气(甲烷CH4)为主,一般习 惯即称沼气为瓦斯。当隧道穿过煤层、 油页岩或含沥青等岩层,或从其附近通 过而围岩破碎、节理发育时,可能会遇 到瓦斯。
碳质页岩 存贮瓦斯
(1)瓦斯的性质
◎ 瓦斯(沼气)为无色、无臭、无味 的气体,与碳化氢或硫化氢混合在一起, 发生类似苹果的香味
◎ 瓦斯比重为0.554,仅占空气一半, 隧道内瓦斯容易存在坑道顶部,其扩散速 度比空气大 1.6倍,很容易透过裂隙渗 透到结构松散的岩层。
◎ 瓦斯不能自燃,但极易燃烧
(2)瓦斯的燃烧和爆炸性
★ 开挖方法宜采用短台阶法或分 部开挖法(留核心法),初期支护 应紧跟开挖面施作
★ 做好洞顶、洞门及洞口的防排 水系统工程,并妥善处理好陷穴、 裂缝,以免地面积水浸蚀洞体周围, 造成土体坍塌。
★ 宜采用复合式衬砌,开挖后以喷 射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑 作初期支护,以形成严密的支护体 系。必要时可采用超前锚杆、管棚 支撑加固围岩。
(1)黄土对隧道施工的影响因素
★ 黄土节理
★ 黄土冲沟地段
★ 黄土溶洞与陷穴
★ 水对黄土隧道施工的影响
黄土节理:黄土土体中的破裂缝隙,节理在黄土层 普遍发育,垂直节理更常见。节理位于隧道顶部时, 易塌顶。
(2)黄土隧道的施工方法
★ 应做好黄土中构造节理的产状 与分布状况的调查。
★ 应遵循“短开挖、少扰动、强 支护、实回填、严治水、勤量测”的 施工原则,紧凑施工工序,精心组织 施工。
不良地质条件下隧道施工
1、概述
(1) 隧道施工中的不良地质类型 ➢ 溶洞 ➢ 断层 ➢ 松散地层 ➢ 流沙 ➢ 黄土 ➢ 膨胀土围岩 ➢ 岩暴 ➢ 瓦斯地层
(2)开挖和支护过程中可能造成的危害
土石坍塌 (大塌方或小塌方) 隧道支撑变形 衬砌结构断裂 严重影响施工进度 瓦斯地层会威胁施工安全
(3)不良地质地段隧道施工原则 先治水 弱爆破 短开挖 早衬砌 勤量测 强支护 稳步推进原则
暗管,涵洞或小桥
B.堵
浆砌片石
对已停止发干育、跨径较小,无水的 溶洞,可根据其砌 片与隧道相交的位置及其 充填情况,采用石混凝土、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 。
混凝土填实
喷铺加固 与护拱
锚杆
浆砌片石或 混凝土护拱
浆砌片石 片石,碎石回填密实
C.越
当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞, 可加深该侧的边墙基础通过。
★衬砌背后回填要密实,尤其是拱 顶回填。特别注意拱脚与墙脚处断面 的回填。
★ 宜先作仰拱,如果不能先作仰拱 时,可在开挖与灌筑仰拱前,为防止 边墙向内位移,应加设横撑。
★ 施工中如发现不安全因素,应暂 停开挖,加强临时支护。
3、溶洞
溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主, 间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基 本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶 现象的一种。
★ 膨胀土围岩因吸水而膨胀,失 水而收缩,土体中干湿循环产生胀 缩效应。
◎一是使主体结构破坏,强度衰 减或丧失,围岩压力增大。
◎二是造成围岩应力变化,无论 膨胀压力或收缩压力,都将破坏 围岩的稳定性,特别是膨胀压力 将对增大围岩压力起叠加作用。
(2)膨胀土围岩对隧道施工的危害 ★ 围岩裂缝:应力释放产生胀裂、失水产生缩裂 ★ 坑道下沉:底部承载力低,二衬施工后 ★ 底膨:开挖后上部压力解除时、遇水时 ★ 围岩膨胀突出和坍塌 ★ 衬砌变形和破坏:拱顶下沉或底鼓
(2)隧道遇到溶洞的处理措施
※ 隧道通过岩溶区,应查明溶洞 分布范围和类型,岩层的完整稳定程 度、填充物和地下水情况,据以确定 施工方法。
※ 岩溶地段隧道常用处理溶洞的 方法,有“引、堵、越、绕”四种。
A.引
遇到暗河或溶洞的水流,宜引不宜堵。
引即是通过暗管、涵洞、小桥等将水引
流,排出洞外。
浆砌片石
岩溶是指可溶性岩层,如石灰岩、 白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等, 受水的化学和机械作用产生沟槽、裂 缝和空洞以及由于空洞的顶部塌落使 地表产生陷穴、洼地等类现象和作用。
(1)溶洞的类型及对施工的影响
溶洞一般有死、活、干、湿、 大、小几种。
死、干、小的溶洞比较容易处 理,而活、湿、大的溶洞,处理方 法则较为复杂。
(3)溶洞地段隧道施工的注意事项
◎ 当施工到达溶洞边缘,各工序应紧 密衔接,支护和衬砌及时。同时应利用 探孔或物探作超前预报,设法探明溶洞 的形状、范围、大小、充填物及地下水 等情况,据以制定施工处理方案及安全 措施。
◎ 施工中注意检查溶洞顶部,及时处 理危石。
◎ 在溶蚀地段的爆破作业应尽量做到 多打眼、打浅眼,并控制爆破药量减少 对围岩的扰动。
(3)膨胀土围岩隧道施工要点 ★ 加强观测围岩的压力和流变 ★ 合理选择施工方法 ★ 减小对围岩扰动(非爆破施工) 防止水的浸湿(堵水、排水) 支护及早闭合 ★ 合理进行围岩支护(采用曲墙式、
设置仰拱)
3、黄土
黄土是在干燥气候条件下形成 的一种具有褐黄、灰黄或黄褐等颜 色,并有针状大孔、垂直节理发育 的特殊性土。
当坑道中的瓦斯,浓度小于 5% 遇到火源时,瓦斯只是在火源附近燃烧 而不会爆炸;瓦斯浓度在5%~6% 和14 %~16%时,遇到火源具有爆炸性;瓦斯 浓度大于 14%~ 16%时,一般不爆炸, 但遇火能平静地燃烧
浆砌片石
混凝土墙基
浆砌片石
支墙内套设涵管
浆砌片石支墙 涵管
隧道中线 溶洞
筑拱跨过
混凝土 隧底
隧底 溶洞填充
架梁跨过
D.绕(临时措施)
在岩溶区施工,个别溶洞处理耗时且 困难时,可一边采取迂回导坑绕过溶洞, 继续进行隧道前方施工,并同时处理溶 洞,以节省时间,加快施工进度。绕行 开挖时,应防止洞壁失稳。
2、膨胀土围岩
(1)膨胀土围岩的特性
★ 膨胀土围岩大多具有原始地层 的超固结特性,使土体中储存有较 高的初始应力,常常具有明显的塑 性流变特性,开挖后将产生较大的 塑性变形。
★ 膨胀土中有各种形态发育的裂 隙,形成土体的多裂隙性。膨胀土 围岩实际上是土块与各种裂隙和结 构面相互组合形成的膨胀土体