公路隧道施工技术规范特殊地质地段的施工.doc

14 特殊地质地段的施工14.1 一 般 规 定14.1.1 当隧道通过膨胀土层、软弱黄土层、含水未固结围岩、溶洞、破碎带、岩爆、流沙以及瓦斯溢出地层时，宜采用辅助方法施工。14.1.2 施工中应经常观察围岩和地下水的变异情况，量测支护、衬砌的受力情况，注意地形、地貌的变化，防止突然事故的发生。如有险情，应立即分析情况并采取措施，迅速处理。渗漏水地段，应先治水，其技术作业可按本规范10章和13章有关规定办理。14.1.3 特殊地质隧道，除大面积淋水地段、流沙地段外，均可采取锚喷支护施工。施工时应符合下列要求：(1)当开挖面自稳性很差，难以开挖成形时，应在清除危石后尽快在开挖面上喷射厚度不小于5cm的混凝土护面，必要时，可在开挖轮廓线处和开挖面上打设超前锚杆，超前锚杆长度宜大于开挖进尺的3倍。(2)锚喷支护完成后仍不能提供足够的支护能力时，应及时设置钢架支撑，加强支护。14.1.4 不宜采用锚喷支护的地段，应采用构件支撑，并符合下列要求：(1)支撑应有足够的强度和刚度，能承受开挖后的围岩压力。支撑基础应铺设垫板。当支撑出现变形、断裂时，应立即加固或部分撤换。(2)围岩出现底部压力，产生底鼓现象或可能产生沉陷时，应加设底梁。(3)当围岩极为松软破碎时，必须先护后挖，暴露面应采用支撑封闭。(4)根据现场条件，可结合管棚或超前锚杆等支护，形成联合支撑。(5)支撑作业应迅速、及时。14.1.5 特殊地质地段施工时，不宜采取全断面开挖。钻爆设计时，应严格控制炮眼数量、深度和装药量。14.1.6 围岩压力过大，支撑下沉可能侵入衬砌设计断面时，必须挑顶，并按以下方法进行处理。(1)拱部扩挖前发现顶部下沉，应先挑顶后扩挖；(2)当扩挖后发现顶部下沉，应立好拱架和模板先灌筑满足设计断面部分的拱圈，该混凝土达到所需强度并加强拱架支撑后，再行挑顶灌筑其余部分；(3)挑顶作业宜先护后挖。14.1.7 自稳性极差的围岩宜采取压注水泥砂浆或化学浆液加固。14.1.8 模筑衬砌施工应遵守本规范第8章的有关规定，并符合下列要求：(1)当拱脚、墙基松软时，灌筑混凝土前应排净基底积水，并采取措施加固基底；(2)衬砌混凝土应掺早强剂等，提高衬砌的早期承载能力；(3)仰拱施工，应在边墙完成后抓紧进行，使结构尽快封闭成环。14.1.9 特殊地质地段施工方案应由设计、施工主管技术负责人共同研究确定。施工过程中发现设计与实际情况不符时，施工单位应会同有关方面共同研究，作出必要的修改。14.2 膨 胀 性 围 岩14.2.1 隧道通过膨胀性地层时，应对围岩的压力和流变情况进入调查、量测、掌握围岩变形及压力的增长特性。14.2.2 宜采用短台阶或中央导坑法开挖，但开挖分部不宜过多。14.2.3 应紧跟开挖尽快对围岩施加约束。可用锚喷及钢架或格栅联合支护；膨胀压力很大时，可在隧道底部打设锚杆，亦可在隧道顶部一定范围内打入斜向超前锚杆和小导管，形成闭合环。斜向锚杆的外斜角度、杆长、间距、范围应按本规范第13章的规定执行。喷射混凝土层宜采用钢纤维混凝土，提高喷层的抗拉和抗剪能力。14.2.4 钢架支撑宜采用可缩性结构。支撑的制作与安装应符合下列规定：(1)支撑的可缩接头，根据位移量确定，可设23个。(2)接头的伸缩，应根据隧道最大控制位移计算确定，每个拉接头最大伸缩量不宜大于100 mm。(3)可缩接头的滑动阻力。可按钢架支撑承受轴向力的1/2进行计算。(4)当采用钢管制作支撑时，应设灌浆孔。可缩接头收缩合拢后，管内应用喷射混凝土封闭。14.2.5 衬砌的拱部与侧墙宜同时施工，仰拱应尽早完成。仰拱与侧墙连接处应尽可能做成圆弧状，衬砌与围岩应密贴。14.2.6 当围岩压力极大，其变形速率难以收敛时，应在上台阶或中央导坑的底部行先修筑临时混凝土仰拱，待变形基本收敛后，开挖下部台阶，拆除临时仰拱，并尽快灌筑永久性衬砌和仰拱。14.3 黄 土14.3.1 黄土围岩隧道施工应符合下列要求：(1)调查黄土中构造节理的产状与分布状况。对因构造节理切割而形成的不稳定部位加强支护。(2)宜采用短台阶开挖方法或分部开挖法(留核心法)。初期支护应紧跟开挖面施作。(3)做好地表水截排工作，雨水不得漫溢于洞口仰坡和边坡面。(4)施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、及时密贴、勤量测”的原则。(5)当隧道覆盖层浅、地表有下沉可能时，应按本规范13章中有关防止地表下沉的辅助方法治理。14.3.2 黄土围岩隧道宜采用复合式衬砌，开挖以后钢支撑、钢筋网、喷射混凝土和锚杆作初期支护，必要时宜采用超前锚杆、管棚支撑加固围岩。14.3.3 施工中洞内应完善排水设施，保持路面干燥。当地下水量较大时，应在洞内采用井点降水法降低地下水位。或在洞外隧道开挖线两侧设深井降水。井点降水和深井降水应按本规范13.3.5、13.3.6条的规定执行。14.4 溶 洞14.4.1 隧道通过岩溶地区，当发现地表有以下情况时，可初步判断其岩层中存在溶洞、暗河。(1)四周汇水的洼地内，发现在落水洞、漏斗或天然竖井存在；(2)落水洞、漏斗呈带状分布地段；(3)地面塌陷和草木丛生以及冬季冒气等地段；(4)地表水消失或附近有出水点(泉眼)的地段。14.4.2 应根据设计文件有关资料，进一步查明溶洞分布范围、类型、岩层的完整稳定程度、充填物和地下水流情况等，据以确定施工方法。对尚在发育或穿越暗河、水囊等地质条件极复杂的岩溶区，应查明情况，填重选定施工方案。探查溶洞时，应有安全措施。14.4.3 岩溶地段隧道可采取以下几种措施处治：14.4.3.1 引排水(1)遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵，应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施渲泄水流或开凿泄水洞将水排除洞外。(2)当岩溶水流的位置在隧道顶部或高于隧道顶部时，应在适当距离处，开凿引水斜洞(可引水槽)将水位降低到隧底标高以下，再行引排。当隧道设有平行导坑时，可将水引入平行导坑排出。14.4.3.2 堵填(1)对已停止发育、跨径较小、无水溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、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。(2)当隧道拱顶部有空溶洞时，可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞顶部采用锚杆加固，并加设隧道护拱及拱顶回填的办法处治。14.4.3.3 跨越(1)当溶洞较大较深，不宜采用堵填封闭的方法，或充填物松软不能承载隧道结构时，可采用梁、拱跨越。跨越的梁端或拱座应置于稳固可靠的岩层上，必要时灌筑混凝土进行加固。遇特大溶洞时，可采取明洞结构形式。(2)当溶洞很大，地质情况复杂时，隧道衬砌可采用拉杆拱、边墙梁结构；有条件进，可采用锚索对溶洞与隧道连接处进行加固，锚索应为全长末胶结的自由锚索。14.4.3.4 绕行在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方施工，并同时处治溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖中，应防止洞壁失稳。14.4.4 溶洞地段施工应符合下列要求：14.4.4.1 凿眼机钻进速度较快时，可能已达到溶洞边缘，应观察水情变化及裂隙溶蚀程度，当渗水及溶蚀程度有所增大时，应对掘进、支撑、排水等工作加以妥善安排。14.4.4.2 当达到溶洞边缘，施工各工序应紧密衔接。当采取下导坑引进时，边墙基础应坚固，对小溶洞应填实；对大溶洞可采取本节14.4.3.3款的措施处理。上部工序应抓紧，尽快作好衬砌。14.4.4.3 在溶洞充填体中开挖，当充填物较松软时，可用插钣法(如工型钢或槽型钢等)施工，并注意预留沉落量。当充填物为石块堆积时，可在开挖前预压砂砾及水泥砂浆加固。14.4.4.4 施工中对溶洞顶部应经常检查，及时处理危石。当溶洞较高且顶部破碎时，应先喷射混凝土加固，再在靠近溶洞顶部附近打入锚杆，并设置钢筋和支架。14.4.4.5 在岩溶地段爆破，应尽量做到多打眼，打浅眼，并控制药量。14.4.4.6 当反坡施工遇到溶洞时，应准备足够数量的排水设备。14.4.4.7 当判断有岩溶水时，应利用超前探水钻孔作涌水预报，探明开挖面前方几米到几十米的水情，防止突水事故的发生。14.4.4.8 溶洞内不得任意抛填隧道开挖弃渣。14.4.5 遇采空区时，应采取弱爆破，强支护，谨慎开挖。施工措施可按本节14.4.3、14.4.4条执行。14.5 塌 方14.5.1 塌方地段应加强预报工作。处理塌方前，应详细调查其范围、形状、塌穴地质构造，查明其诱发原因和塌方类型，据此确定处理方案。14.5.2 隧道塌方后，应先加固未塌方地段，防止塌穴扩大。14.5.3 塌方规模较小时，首先加固塌体两端洞身，并尽快施作喷射混凝土或锚喷联合支护封闭塌穴顶部和侧部，然后清渣。在保证安全的前提下，亦可在塌渣上架设施工临时支架，稳定顶部，然后清渣。临时支架待灌筑衬砌混凝土达到要求强度后方可拆除。14.5.4 当塌方规模很大，塌渣体完全堵死洞身时，宜采用先护后挖的方法。在查清塌穴规模大小和穴顶位置后，可采用管棚法或注浆固结法稳固围岩体和渣体，待其基本稳定后，按先上部后下部的顺序清除渣体，亦可用全断面法按短进尺、弱爆破、早封闭的原则开挖塌体，并尽快完成衬砌。14.5.5 塌方冒项，在清渣前应支护陷穴口，地层极差时，在陷穴口附近地面应打设地表锚杆，洞内可采用管棚支护和钢架支撑。14.5.6 在塌方处，模筑衬砌背后与塌穴洞孔周壁必须紧密支撑。当塌方较小时，可用浆砌片石或干砌片石将其充填；当塌穴较大时，可用浆砌片石回填，厚度宜为2m，其以上空间应采用钢支撑等顶住稳固围岩；特大塌穴应作特殊处理。衬砌厚度应按松散体荷载计算确定。14.5.7 塌方地段防排水除遵守本规范10章有关规定处，尚应遵守下列规定：(1)对于地表沉陷和裂缝，应采用不透水土夯填密实，并开挖截水沟，防止地表水下渗到塌穴和塌渣体内；(2)塌方冒顶时，应在陷穴口地表四周挖沟排水，并设棚遮盖穴顶，防止雨水流入。陷穴口填标高应高出地面并封口。14.5.8 岩爆引起塌方时，应采取以下措施：(1)迅速将人员和机械，撤至安全地段；(2)采用磨擦型锚杆进行支护，增大锚杆的初锚固力；(3)采用钢纤维喷射混凝土，抑制开挖面拱部围岩的剥落；(4)采取挂钢筋网，必要时可用钢支撑加固；(5)充分作好岩爆现象观察记录；(6)可采取声波探测，加强岩爆预报工作。14.6 流 沙14.6.1 施工中应调查流沙特性、规模，了解地质构成、贯入度、相对密度、凿径分布、塑性指数、地层承载力、滞水层分布、地下水压力和透水系数等，并制订处治方案。14.6.2 在流沙地段开挖隧道，可采取以下治理措施：(1)加强防排水工作，防止沙层稀释和挟走沙粒，必要时采取井点法降低地下水位，其集水管可用加气砂浆充填。(2)将泥水抽排至洞外。当隧道很长时，可在洞内合适位置设时蓄泥水池，将泥水在该池内经处理沉淀后抽出洞外，池内沉积的淤泥定期清除。(3)采用化学药液注浆固结围岩时，注剂可采用悬浮型或溶液型浆液。(4)应自上而下分部开挖，先护后挖，边挖边密封，遇缝必绪。流沙出现后，尽快用板材封闭开挖面。(5)可采用工字型钢支撑或木支撑，设置底梁，支撑的上下、纵横均应连接牢固。架设拱架时，拱脚应用方木或厚板铺垫。支撑背面应用木板或槽型钢钣遮挡，严防流沙从支撑间逸出。(6)在流沙逸出口附近较干燥围岩处，应尽快打入锚杆或施作喷射混凝土层，加固围岩，防止逸出扩大。14.6.3 流沙地段开挖边墙马口，其长度不得大于2m，并应采取措施防止拱圈两侧不均匀下沉。拱部和边墙衬砌混凝土的灌筑应尽量缩短时差，尽快形成封闭环。14.7 瓦 斯 地 层14.7.1 瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制订瓦期稀释措施、防爆措施、紧急救援措施等。14.7.2 瓦期地层宜采用超前导坑法开挖，探查瓦斯种类和含量，并稀释瓦斯浓度，同时加强通风。通风应按本规范11章的规定执行。14.7.3 钻爆作业必须遵守下列规定：(1)在煤层或有瓦斯岩层中，不允许打40cm以下的浅眼，任何炮眼最大抵抗线不得小于30cm；(2)打眼时应采取湿式凿岩，严禁干式凿岩；(3)应使用毫秒电雷管和安全炸药，并采取电力起爆；(4)爆破电闸应安装在新鲜风流中，并与开挖面保持200m左右距离；(5)应采用连续装药方式，雷管安放在最外一节炸药中，不得使用裸露药包。14.7.4 瓦斯地层施工必须采取下列安全措施：(1)预先对各有关人员进行专门训练，经考试合格确认其已掌握有关防止瓦斯爆炸方面的技术操作知识后，方可担任防爆工作。(2)装渣运输使用的金属器机和车辆不得与渣体撞击，铲装前必须将石渣洗湿，防止磨擦和碰击火花。(3)通风用的风筒、风道、风门和风墙等设施，必须按规定制作，保持密闭，防止漏风和松动塌落，施工中应派专人维修和保养。禁止频繁开启风门，确保风流稳定。(4)风机用电应单独供给，当其它电源因瓦斯超限而切断时，风机电源必须能正常供电。(5)组织工地救护组，进行专门抢救训练。备齐急救和抢险设备，并指定专人保管，经常保持其良好状态，不得挪做他用。(6)隧道内严禁使用明火照明，不得带入易燃物品。14.7.5 瓦斯检测手段可采用瓦斯遥测装置、定点报警仪和手持式光波干涉仪。应重点检测下列地点：(1)开挖面及其附近20m范围内的风流中；(2)断面变化交界处上部，导坑上部，衬砌与未初砌交界处上部以及衬砌台车内部等容易积聚瓦斯的地方；(3)局扇20m范围内的风流中；(4)总回风流中；(5)各洞室和通道；(6)机械、电气设备及其开关附近20m范围内；(7)岩石裂隙、溶洞和采空区瓦斯溢出口；(8)局部通风不良地段；(9)技术负责人指定的检测地点。14.7.6 应加强瓦斯检查制度，在钻眼、装药、放炮前及放炮后四个五一节上搞好瓦斯巡回检测工作。瓦斯检查应按下列规定执行：(1)导坑内瓦斯含量在0.5%以下时，每隔0.5h到1h检查一次，0.5%以上时，应随时检查，不得离开开挖面，发现异常应及时报告；(2)当发现瓦斯含量在2%时，应加强通风稀释，在瓦斯含量降到允许值后，才可进入检查；(3)瓦斯检查人员工作时应有安全防护装备。