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1、山岭隧道施工防坍,在山岭隧道施工中，除少部份采用非矿山法施工外，绝大部份采用矿山法（钻爆法）施工。采用矿山法施工的山岭隧道，由于受炸药爆破振动或挖除原有岩体支撑的影响，破坏了岩体内部受力平衡，当施工方法不当或支护不力、不及时时，已施工的隧道就会因岩体失稳或隧道支护被破坏而发生塌坍。因此，在采用矿山法施工的山岭隧道中，如何防止坍方是确保隧道施工安全和工程质量的关键，也是获得良好效益和信誉的保证。,一、定义1、隧道：修建于地表下的管状建筑物。2、隧道类型：按用途不同分为：铁路隧道、公路隧道、通讯隧道、水工隧道、电力隧道、军工隧道、输料隧道、城市地铁等；按隧道所处位置不同分为：山岭（石质、土质、砂质
2、）隧道、城市隧道、水下隧道、海底隧道等；按施工方法不同分为：矿山隧道、盾构隧道、沉埋管隧道、非开挖隧道等；按埋深大小分为：明洞（洞挖成型的隧道，一般洞顶高于地表）、超浅埋隧道（埋深1倍洞径）、浅埋隧道（埋深3倍洞径）、深埋隧道（埋深3倍洞径）。,3、埋深：地表至隧道顶的深度。4、坍方：因周围岩体或支护失稳破坏而引起的隧道垮塌。5、坍方类型：掉块、偏帮、冒顶、关门。掉块：隧道局部岩块失稳而掉落，危害较小；偏帮：隧道边墙失稳破坏的坍方，处理不当将引起大坍方，危害较大；冒顶：发生于隧道拱部的坍方，个别可塌穿至地表，危害很大；关门：在隧道开挖面（掌子面）后方发生的坍方，多数可将前方施工人员、设备掩埋或
3、堵在塌体至开挖面（掌子面）之间，危害极大。,二、太中银铁路中交管段隧道工程简介新建铁路太原至中卫（银川）线（太中银铁路）位于京包铁路以南，陇海铁路以北的一条东西向一级铁路干线，东起山西太原，西至宁夏的中卫和银川，横跨山西、陕西和宁夏三省区，全长748.18Km，设计时速160Kmh,预留200Kmh。中交管段为太中银铁路ZQII标，为双线铁路，位于晋中盆地和吕梁山脉中南段，东西横跨山西、陕西两省九县市，全长166.78Km，主要工程为：路基土石方3080万方；桥梁115座46.65Km；涵洞268座8940横延米；隧道77座46.26Km;车站10座；铺架334.81Km；合同价57.02亿元
4、。总工期43个月，2006年9月1日开工，2010年3月20日竣工。工程特点：管理跨度大，工程类型多，质量标准高，合同包价低，施工环境差。,本段隧道77座46.26Km，占全线隧道总座数的71.3%，其中黄土隧道58座21.8Km；1Km以下隧道67座；柳林隧道7631m，是本标段最长隧道。施工方案为：500m以下隧道单工作面施工；5001000m隧道，根据工期需要单工作面或双工作面施工；1000m以上隧道双工作面或多工作面施工；短隧道群多座隧道采用单工作面施工施工方法为：土质隧道采用台阶法；石质隧道、级围岩采用全断面法，、级围岩采用台阶法。现隧道已完成70.2工程量，已贯通45座，安全质量可
5、控，预计今年底全部贯通，基本建成。,三、隧道易发生坍方的地段和部位在山区修建山岭隧道，因隧道穿越地区工程地质和水文地质条件复杂多变，决定了山岭隧道的施工难度，由于我国山多、地质类型多，这就决定了我国隧道施工是世界上最复杂、最困难的地区，随着我国国民经济发展的需要，地下空间不断得到开发利用，特别是铁路公路修建标准的提高，山岭隧道越来越多，越来越长，隧道施工中发生坍方的数量也就会有所增加。了解容易发生坍方的地段和部位，对预防隧道坍方非常重要。,1容易发生坍方的地段1.1 埋深较浅地段。山岭隧道埋深在100米以下时，围岩由于受到地表水侵蚀，风化严重，如施工不当，支护不力，易发生坍方。特别是浅埋和超浅
6、埋地段，更易发生坍方。1.2 断层破碎带及断层影响带。因其围岩破碎，自稳能力差，并有大量的填充物和地下水，如处理不当，极易发生坍方。地下水丰富时，易发生突水突泥。1.3 岩层接触带。因其岩性不同，且大多伴有小构造，若重视不够，可能会发生坍方。,1.4 高地应力地段，在软质围岩中，由于受到高地应力的影响，围岩变形较大，若支护不力，极易发生坍方。硬岩易发生岩爆。1.5 在高水位富水区段，由于地下水丰富，围岩受地下水影响较大，若措施不当，易发生坍方或突水。1.6 可溶岩地区，岩溶呈无规律性分布，随时会遇到意想不到的溶洞，若防备不及，溶洞内的填充物及水突然涌出或塌坍，将给工程造成极为不利的影响。特别是
7、高位富水区的大规模充填溶洞，危害更大。1.7 黄土地区及砂土地区，因围岩自稳能力差，若方法不当，支护不力，极易发生坍方。,2容易发生坍方的部位2.1 隧道洞口。隧道洞口集埋深浅，石质较差，受力结构复杂等不利因素于一体，处理不当极易发生坍方。2.2 隧道拱脚。当采用台阶法施工，开挖下部时，若台阶过长、拱脚悬空、背后空洞、支护不力、开挖过长，极易造成拱部冒顶或关门坍方。2.3 隧道墙脚。当进行检底施工时，措施不当、墙脚悬空、开挖过长，致使边墙失稳而发生偏帮。2.4 隧道拱部。当采用先拱后墙法施工 或拱部变形较大，支护强度不足、背后有空洞时，易发生掉拱塌坍。,2.4 隧道拱部。当采用先拱后墙法施工
8、或拱部变形较大，支护强度不足、背后有空洞时，易发生掉拱塌坍。2.5 隧道与隧道的交叉部位，即两洞交叉的部位，也就是通常所说的交叉三角区，因跨度大，受力复杂，如果处理不当，支护不力，极易发生坍方。2.6 在水平岩层或近似水平岩层中，拱部易发生掉顶；在垂直岩层或近似垂直岩层中，边墙易发生偏帮。 四、隧道洞口段施工防坍隧道洞口段具有埋深浅、石质破碎、受力结构复杂等特点。洞口段是隧道施工中极易发生坍方的地段，为避免坍方，应遵循“早进晚出，安全、经济”的设计施工原则，采取必要的防坍措施，安全通过洞口段。,1施工调查设计部门提供的施工图之地形地貌，往往与实际情况有出入，施工单位在进洞前必须对隧道洞口段实际
9、地形地貌进行勘察、测绘，为制定施工方案提供依据。隧道洞口段一般有三种情况：1.1 洞口不具备进洞条件（洞口有障碍物或紧靠河流悬崖等），或施工埸地狭窄，不能满足施工需要。1.2 洞口虽具备进洞条件，施工埸地也能满足施工需要，但地质条件较复杂，需要采取的加固措施不经济，或从正面进洞易引起坍方，增加工程成本。1.3 具备进洞条件，施工埸地满足施工需要。,2进洞位置的选择针对上述三种情况，应选择不同的进洞位置，以满足安全经济的要求。2.1 针对第一种情况，应及时向设计部门提出变更设计，并选择合适的位置设横洞，横洞的设置除满足设计规范要求外，横洞位置一般距洞口不大于500m。横洞的位置、方向应根据现埸实
10、际调查的地形情况确定，横洞的设置必须经设计部门同意，纳入整个工程设计，否则，将由施工单位承担相关费用及责任。 2.2 针对第二种情况，应对从正面进洞和设置横洞两种方案作详细的经济比较，选择较为经济合理的进洞方案。2.3 对于第三种情况，根据实际情况确定合理的洞口位置，制定详细的进洞施工方案，安全稳妥的从正面进洞。,3横洞设置工程实例下面是几座设置了横洞的隧道，现将这几座横洞情况列于附表1，供参考。,铁路隧道设置横洞一览表,附表1,附表1(续),这些横洞的设置，对确保进洞安全、拓宽施工埸地，提前进入正洞施工，减少弃碴二次倒运，降低工程成本，起到了很好的作用。,4进洞防坍施工措施4.1 从横洞进入
11、正洞反向施工出洞进入洞口段石质较破碎时，应采用正台阶法施工，并架设钢支撑，喷锚支护。接近洞口时，应缩短开挖进尺，从上部以小断面开挖出洞，打穿后，应从外部清除仰坡危石，并对洞口周边及仰坡进行必要的加固，加固措施一般采用喷锚支护。然后自上而下扩挖到设计断面，并按设计作好施工支护。隧道洞口段施工爆破时，应在洞外加强防护，避免飞石伤人。,4.2 从正面进洞施工洞门位置应根据实际地形情况进行必要的调整，并报设计单位同意后，按变更后的洞门位置施工。为减少植被的破坏，应尽量减少刷仰坡或不刷仰坡，一般埋深达到1.m以上时，即可采用暗挖施工。进洞施工前，应对仰坡进行喷锚网加固。洞口外土石方开挖时，不应一次开挖到
12、隧底设计标高，应开挖至隧道起拱线标高（或上半断面标高）即可，两侧边坡应随开挖随进行喷锚网支护。当明挖到地表距隧道拱顶1.m以上时，即可采用暗挖法进洞施工。,暗挖施工前，在开挖轮廓线外打超前管棚。在洞口外架设23榀钢支撑，间距0.50.7m，钢支撑与仰坡防护层联为一体。石质非常破碎时，管棚内应采用超前注浆，对围岩进行加固。正台阶法开挖进洞，按设计作好支护施工。台阶长度5m左右，逐步开挖进洞，并封闭成环。洞口段开挖支护完毕，为确保安全，应及时施作二次衬砌或明洞和洞门。洞口段爆破施工时，应作好安全防护，防止飞石伤人。洞口段施工顺序详见附图。,附 图,五、采用正确的施工方法防坍在山岭隧道施工 中，如果
13、施工方法使用不当，不仅不能加快施工进度，而且也不能保证工程质量和施工安全，极易造成坍方。常用的施工方法如何选择安全合理实用的施工方法，与围岩级别和隧道断面的大小密切相关，下面是山岭隧道施工中常用的几种施工方法。1全断面法：适用于围岩整体性好，较坚硬的各种类型隧道，将隧道一次开挖爆破成型，其特点是施工速度快，爆破震动次数少，便于利用大型 施工设备施工。,2台阶法：适用于围岩整体性较差，石质破碎软弱的中小型断面的隧道。其特点为：适用于不同围岩和断面，利于变换施工方法，台阶的级数和长度可根据围岩的软弱程度设置，一般情况下，台阶数为23级，台阶长度为35M，是在软弱围岩隧道施工中，最为常用的一种施工方
14、法。3侧壁导坑法：分为单侧壁导坑和双侧壁导坑两种，适用于围岩整体性差，破碎软弱的大中型断面的隧道。其特点为：工序较多，施工干扰较大，质量管理较困难，施工速度较慢，较不利于施工方法的变通，但对大断面隧道中处理软弱围岩，是一种安全有效的施工方法。,4CRD法：适用于断面大，围岩特别破碎软弱的隧道，特点为：工序多，施工干扰大，质量管理困难，施工速度慢，不利于施工方法的变通，但在大断面隧道中处理软弱围岩，是一种最安全有效的施工方法。5中导坑法：适用于有辅助坑道（平行导坑、横洞、斜井）的隧道，在围岩较好的地层中，中导坑超前隧道正面施工，由隧道正面扩挖的一种方法。其特点是在辅助导坑内开辟正洞的第二工作面，
15、加快了施工速度，利于施工通风，可利用导坑提前贯通。此方法不宜在围岩软弱破碎的地层中使用。各种施工方法在不同围岩和隧道中的适用情况详见附表2。,施工方法适用表,附表2,注：“”为常用施工方法，“”为可用施工方法。,附表2(续),不推荐使用的施工方法在山岭隧道施工中，也曾出现过其他一些施工方法，随着隧道施工技术的不断提高和完善，这些施工方法大多过于陈旧老化，不利于施工安全、施工速度和工程质量的提高，已在现代隧道施工中被逐步淘汰。1漏斗棚架法：是木支撑时代较为常用的一种施工方法，由于其施工工序多，施工速度慢，现代隧道施工中已不再使用。2半断面法或长台阶法：此方法多在短隧道中使用，由于下半断面没有及时
16、施工，上部暴露时间长，在开挖下部时易发生塌坍，一般不允许采用半断面法。,3先拱后墙法：在现代隧道施工中，均采用拱墙衬砌一次灌注成型，工程质量和施工安全能够得到保证。但先拱后墙法衬砌施工，是建立在半断面开挖的基础上，为使拱部及时封闭，而将拱部衬砌先期施工，边墙衬砌则跳挖马口施工的一种方法。此方法安全性差，边墙挖马口时，拱部衬砌由受力结构变为压在边墙岩体上的荷 载，稍有不慎，就会发生掉拱事故，甚至发生大坍方。在灌注边墙砼时，很难保证边墙与拱部联接处砼的密实，工程质量不能得到保证，先拱后墙法衬砌施工不再使用。4先墙后拱法：是先做边墙衬砌，后做拱部衬砌，将拱墙衬砌分两部施工的一种施工方法。由于其工序多，工程质量不易得到保证，一般不采用先墙后拱法施工。,六、常用的辅助施工方法在隧道施工中必要的辅助施工方法，是确保隧道施工安全的重要手段。现介绍几种常用的辅助施工方法。1大管棚：一般应用于洞口段或隧道内围岩极破碎地段超前支护，管径80150mm，管长1030m，环距3040cm，沿开挖轮廓线外，水平打进，采用钻孔机钻孔后安管或直接用夯管机夯进，从管口向管内注水泥浆。2小管棚：应用于围岩破碎软弱地段超前支护，管径40mm，管长23.5m，环距2030cm，管壁周边钻10mm小注浆孔，沿开挖轮廓线打进，外插角25，从管口注浆加固地层。,
