隧道施工安全及质量控制技术.ppt

隧道施工安全及质量控制技术
中南大学
夏增明教授
一、初始地应力与新奥法
(一)地应力转换:
图一为任意进尺掘进段,在有限的进尺长度内,借助前方未开挖岩体的自稳能力,和后方已跟进的初期支护,该进尺段在未支护前可得以暂时稳定,如果该将进尺段的初支及时跟进,洞周围岩的松弛变形和地应力释放将被初支约束,在较短时间内完成地应力向初支转换,则该进尺段的开挖和支护就算完成了。每一次掘进和支护就是一次上述应力转换过程,后续施工照此不断推进,就可实现隧道的不断掘进。
其成败在于:
1、该掘进段的衬砌类型和支护参数必须与围岩级别相匹配,能满足抗衡围岩压力和变形,保证成洞稳定和安全。
2、保证掌子面能稳定,其方法有:超前支护、调整施工方法暂(两台阶改三台阶、CD或CRD法)、留核心土、缩小进尺长度、封闭掌子面、超前注浆等。
3、选择合理的进尺长度,初支必须及时跟进(严禁裸奔)。
4、初支施工质量按设计到位(严禁偷料、初支组件连接牢靠)。
5、初支施工中必须坚持全程监控量测和必要的超前地质预报,提供准确可靠的安全预警信息。
(二)新奥法的设计理念:
1、充分利用围岩的自稳能力-----开挖后围岩应力释放和变形到失稳有一定的过程和时差,为初支及时跟进提供了必要的有效时间,借此得以在短时间内进行应力转换(其难易程度随围岩级别和地质条件而异)。
2、动态设计与施工(信息化管理)-----施工过程中应视开挖后的实际围岩情况、监控量测数据、超前地质预报等信息,合理调整支护参数和施工方法。
3、二衬适时跟进。一般情况下初支稳定后(以监控量测数据为准)二衬应当跟进,但软弱围岩段和富水区应尽快落仰拱使初支封闭成环,提前上二衬。
附注:
岩爆—是高水平初始地应力突发性释放的地质现象,是深埋隧道施工安全风险源之一,一般发生在高初始应力的坚硬完整或较完整的围岩区。通常用n=Rc/σ值进行评估(RC 岩石饱和抗压强度,与围岩完整性有关;σ为初始地应力的最大主应力,与埋深、构造运动有关),当n=3~6时就有可能发生岩爆,小于3可能发生严重岩爆。
二、围岩分级与分段
1、依据(见下图)
2、分级:
根据以上围岩分级参数,隧道围岩分为I-VI级()
当定量与定性分级相矛盾时,应重新勘察、测试,核查各参数的可靠性。实际工程中还可根据工程实例和开挖实况进行调整,即设计者依其经验和工程实例,可类比调整。或施工者根据开挖掌子面实况或超前预报,合理调整。