高地应力条件下隧道开挖施工方案.ppt

高地应力条件下隧道开挖施工方案
（一）岩爆的预测及施工措施
地质预报：当隧道埋深较大时，每一开挖循环结束后，进行一次地质调查，绘制开挖工作面的地质素描图和地质展示图，根据地质调查结果，进行地质预报。 岩体二次应力场现场测试：采用钻挖部分必须采用同等级混凝土固填，及早封闭成环，施工过程中，工字钢作用效果较好，有效遏制围岩变形，钢架架设完毕，及时喷20cm厚C20混凝土。
四、高地应力地质隧道施工阶段划分
（一）围岩岩爆性质预测阶段：
①、地质预报：当隧道埋深较大时，每一开挖循环结束后，进行一次地质调查，绘制开挖工作面的地质素描图和地质展示图，根据地质调查结果，进行地质预报。
②、岩体二次应力场现场测试：采用钻孔应力解除和应力恢复测试方法，分段对洞壁及掌子面现场测定围岩表层岩体二次应力场。同时进行现场岩石点荷载强度试验，利用洞壁切向应力洞壁岩石单轴抗压强度Rb来预报岩爆和判定等级。
（2）施工爆破阶段：
1）、施工支护和安全防护：
增设临时防护设施，对靠近开挖工作面，易发生岩爆区段的主要施工机械安装防护网和防护棚架，施工人员配发钢盔和防弹背心，掌子面加挂钢丝网。
根据地质预报和现场测试结果分析，对可能发生岩爆地段喷钢纤维砼，钢纤维掺量5%左右，喷层厚度8~10cm，对于轻微光爆可能效预防，以确保表层能够承受较大变形而不改开裂。
对于中等岩爆地段，采用锚杆加固岩体，同时改变洞壁岩体的应力状态，改变岩爆的触发条件，控制岩爆发生的前两阶段的发展，从而防止岩爆的发生。锚杆施作应及时，，间距视现场民政部而定，在中等和强烈岩爆区，除了安装系统锚杆外，再配合网喷或喷钢纤维砼等综合防治手段，以控制岩爆的强烈程度，当岩爆特别严重时，增加钢拱架支护，拱架之间用Φ22钢筋焊连并焊接到锚杆外露外露端上。
2）、调整围岩加应力状态，消除或减轻岩爆：
①喷洒高压水：爆破后立即向工作面及附近洞壁岩体喷洒高压水，喷洒范围延长到离工作面100m处，施作锚杆时，再利用锚杆孔向岩体深处洼水，以增强岩体的塑性，减弱岩体的脆性，经常保持岩体的潮湿状态，可降低岩爆的强烈程度。
②超前应力解除：在强烈岩爆区，可在隧道两侧拱脚附近打地应力释放孔，，~，拱部则以0~10的仰角打超前应力释放孔，孔径42mm以上，孔深根据钻机性能，尽可能加深，使前方拱部围岩的高地应力提前释放。
使用岩台车施工时，~5m深的炮眼，炮眼间距50cm，外插用30度左右，间隔装药，引爆后在拱部2~3m以上的岩体内部形成一个爆破松动圈，截断岩体内部应力的集中，使岩体本身形成一个保护层。
3）、根据岩爆稳定，大多数隧道断面都形成了一种不规则的梯形，因此，将隧道洞室直接开挖成不规则梯形的断面开头，也有得于防止岩爆。另外，采用线孔爆破，减少一次装药量，拉大不同部位的炮眼的管段信间隔，从而延长爆破时间，减少爆破动应力声的叠加，降低岩爆的频率和强度衬砌工作紧跟开挖工序，减少岩层暴露时间，有利于减少岩爆的发生。
（3）、围岩软岩变形的预测及维护阶段：
高地应力区段的隧道围岩类别较低时，易发生塌方及软岩塑性大变形等变形破裂现象，可建立一套围岩变形跟踪监测系统，来了解和判定围岩是否有大变形现象，、3m、2m、1m、、，钢筋用锚固剂固结在孔底。由于离开挖洞越高，其变形越小，，通过定时测量它与其他不同深度的传递杆间的相对位移，可以得到围岩不同深度的经向位移，再辅以其他常规量测平段得出的数据，作为判定围岩是否发生变形的依据。
在施工中，除减轻爆破对围岩的扰动，利用喷、锚网、钢栅等强支护手段加强支护外，提前释放应力，根据量测结果及时施作二次衬砌，并封闭成环，都有利于隧道的安全施工。
五、高地应力地质隧道施工方法及施工机械
隧道施工开挖方法采用“五台阶三部开挖法”，开挖爆破采用减振光面爆破法。施工开挖过程中采用的机械主要是凿岩台车、喷锚台车。
凿岩台车由钻臂、推进器、底盘、台车架、稳车机构、风水系统、液压系统、操纵系统等部分组成
1-动力系统；2-底盘；3-台车架；4-凿岩机；5-钻臂；
6-推进器；7-稳车机构
锚杆台车是在隧道施工中用于围岩支护的专用设备。在需要锚杆支护的地方用锚杆台车进行钻孔、注浆、插入锚杆，全套工序均由锚杆台车完成，如图所示为锚杆台车示意图。锚杆台车由台车底盘、大臂、锚杆机头等组成。
混凝土喷射机 射混凝土有干喷和湿喷两种方式。干喷是先用搅拌机将骨料和水泥干拌均匀，投入喷射机料斗，同时加入速凝剂，用压缩空气将混合料输送到喷头，在喷头处加水喷