【精品】隧道防坍技术研究

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1、一、坍方原因分析与坍方机理1坍方原因分析隧道开挖时，因土压等作用和地层出现临空面后的应力调整，在软弱围岩内产生裂缝或破坏，或者是由于围岩内已有的层理和节理等松弛、剥离，使岩右和泥砂等发生大量坍落的现象，称之为坍方。它是和剥落相类似的现象，但坍落的规模比剥落大。坍方过程大致为：开挖一围岩塑性变形f支护过大变形一支护局部破坏f支护与围岩破坏失稳f坍方。隧道开挖时、开挖后、施工支护后,甚至在衬砌Z后，都可能发生隧道坍方。引起隧道坍方的原因有多种，概括起来可归纳为：自然因素一一即地质和水文地质条件及其变化；工稈因素一一即在平衡稳定或耒平

2、衡稳定的岩土休中修建隧道施工中，引起地质和水文地质的变化；人为I大I素——即不合理、不适当的设计，不合理、不适当的施工方法等。1.1不利的地形、地貌因素1.1.1隧道穿越地层覆盖过薄地段，如在沿河傍山等偏压地段、沟谷凹地浅埋和丘陵浅埋地段,都极易发生坍方。1.1.2隧道穿越地表水源，如水塘、水库、沟槽、冲沟等地段。1.1.3隧道穿过地面建筑物，而且埋深浅，如城市地铁隧道，城市过街隧道等。1.1.4影响隧道洞口安全与隧道洞身稳定的不良地质和特殊地层：崩坍、错落、岩堆、滑坡、人为坑洞、泥石流、断层、流砂、膨胀岩、岩溶、岩爆等。这些都

3、是常常引发坍方的地质条件。1.2不良地质条件1.2.1岩层构造1.2.1.1隧道穿过断层及其破碎带，或在薄层岩体的小曲褶、错动发育地段，一经开挖，潜在应力释放快、围岩失稳，小则引起围岩掉块、坍落，大则引起坍方。当通过各种堆积体吋，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后多引起坍塌。1-2.1.2因岩层构造原因：III级围岩拱部无支护时，可产牛小坍方，爆破振动过大时易坍方；IV级围岩拱部无支护时，可产牛较大的坍方，侧壁有时失稳；V级围岩围岩易坍方，处理不当会出现大坍方，侧壁经常小坍方；浅埋时易出现地表下沉和坍方至地表；VI级围岩

4、极易坍方，极易变形，有水时会发生流泥流砂，浅埋时易坍方至地表。1.2.1.3地质多变地段容易发生坍方，尤其在软硬岩交界和地质突变处更容易发生坍方。1.2.2地下水因素水是造成坍方的重要原因地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍落。岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大为降低，因而发生滑坍。地表水源对I韦I岩的长期作用，如降雨降雪，雨水和冰雪融化后渗入土体引起坍方。1.2.3高地应力由于地层构造产生的高地应力。1.2.4岩石化学因素1.2.4.1含高岭土。1.2.4.2含有蒙脱石、伊利岩矿

5、物。以上化学成份，可使岩层具膨胀性，隧道施工遇到时易发牛坍方。1.3设计不当（1）设计条件与施工条件的差异。（2）地质调查不细，未能作详细的分析，或未能查明可能坍方的因素。一旦隧道施工开始，也未能补钻补勘。（3）rtr丁设计所提供的地质及水文地质资料不详，或与实际出入较大，引起施工指导或施工方案的失误。（4）设计支护方法不适合围岩，支护设计强度、刚度不够。（5）设计未能跟着围岩变化走而滞后。对于NATM设计与施工的隧道，设计与施工仍然脱节。（6）rti•丁•坍方是发生在施工阶段，而设计往往忽视了对坍方的预防。1.4施工不当1.4

6、.1施工方法、施工顺序和施工技术、工艺方面的因素1.4.1.1不适合围岩的施工方法与施工顺序：（1）开挖方式、开挖方法不适合实际围岩类別.（2）施工顺序不适合实际围岩类别。（3）支护方式与方法不适合实际围岩类别、支护闭合时间过长。（4）断面选择不当，如应选择小断面分部开挖，而不恰当地选择大断面开挖。（5）二次衬砌施作时间选择不当，施作二次衬砌时间过迟，初期支护变形过大或部分失效，而发生坍方。（6）施工作业安排不当，围岩暴銘时间过长，而未能及时支护。1.4.1.2不恰当的施T技术与不良的操作。（1）钻爆法开挖不采用光面爆破方法，炸

7、药用量过大。（2）洞口未能严格执行“早进晚出”原则，洞口仰坡边坡木处理好就盲目进洞，引起严重坍方,甚至发生“关门”灾害。（3）洞口刷方过高以及地表水处理不当引起坍方。（4）地质条件发生变化，没有及吋改变施工方法；工序间距安排不当；施工支护不及吋，支撑架立不合要求，或“先拆后支”等不正确抽换；地层暴露过久，引起I和岩松动、风化、导致坍方。（5）喷锚支护不及时，喷射混凝土的质量、丿孚度不符合要求。钢支撑接头及纵向联结质量差，钢支撑与岩壁存在空穴不密贴，喷混凝土、锚杆、钢支撑不能起到共同作用。（6）对危石检查不重视、不及吋，处理危石措

8、施不当，引起岩层坍塌。（7）不能按照实际地质条件控制开挖进尺，进尺过大引起坍方。1.4.1.3发现坍方预兆未能及时处理。1.4.1.4开挖方法转换时不注意支护变化。1.4.1.5工序脱节、突击开挖、衬砌落后太多。1.4.1.6小坍方Z后采取措施不力。1.4.1.