高地应力区域隧道施工

高地应力区域隧道施工高地应力区域的隧道施工，易发生塌方和岩爆等变形破裂现象，当围岩类别较高，质地坚硬、干燥无水时，极易发生岩爆，南昌当围岩类别较低时，易发生软岩奕形并引起塌方。(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。施工措施：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，长度为2.5m左右，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，孔深3.0m，间距0.5~1.0m，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，在掌子面周边拱线处钻两排4.5m~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。爆破后岩体松动层预裂孔装药孔隧道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。(2)软岩变形的预测及施工措施：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，这个系统由长度分别为3.5m、3m、2m、1m、0.2m、3.5m元根Φ22的钢筋简易位移传递杆组成，钢筋用锚固剂固结在孔底。由于离开挖洞越高，其变形越小，较3.5m传递杆或视为座标杆，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。三线车站隧道(三类围岩)双侧壁导坑法施工方案(一)侧壁导坑施工：导坑尺寸拟定为高7.5m、宽5m，导坑开挖用台阶法，先开挖上台阶。上台阶高3m，开挖后，立即施作喷、锚网等施工支护，必要时设格栅。上台阶开挖至6~8m时，开挖下台阶，并支护。为保持围岩稳定，两侧壁进尺错开10m左右。(二)开挖拱部环形导坑：由于拱部跨度较大，开挖前先用小导管注浆加固，开挖后按设计施作临时支护，钢格栅与两侧壁焊连使整个拱部的支护形成整体。(三)开挖核心土及仰坡核心土待拱部衬砌结束后再安排开挖，以便为拱部衬砌留下一个作业平台，衬砌采用先墙后拱法，先衬砌侧壁部分，然后拆除侧壁临时支护，拱部一次衬砌成型。核心土分两次开挖，仰拱同样分两次施工，以减少对拱部开挖的干扰。13500cm750cmHB11913300CMⅣⅦⅩⅫⅡⅣⅦ5ⅥⅧⅢ类岩侧壁导坑法施工步骤1.侧壁上导开挖。2.侧壁上导支护。3.侧壁下导开挖。4.侧壁下导支护。5.拱部环形导坑开挖。7.侧壁边墙及底部站台衬砌9.11.核心土开挖。10.12.仰拱施工。6.拱部支护。8.拱部衬砌。8515353560606060606015151513139999913119753331119098454590368cm三线隧道台阶法开挖钻爆设计一.上台阶钻爆设计：（一）上台阶炮眼布置图单位：cm掏槽眼详细尺寸图：6060606060606015151515159755551515151515151515158585858585858585204516045250152cm250cm周边眼装药结构示意图竹片导爆管雷管小药卷炮泥接传爆线60606060606060606060606060351515151515151515151515151513579111397558585858585858585859999131315151515331设计说明1、叁线隧道断面参考“专隧0044----9”，取加宽值W=02、本设计适用于四类以上围岩正台阶开挖，上台阶光面爆破3、因上台阶采用小型机具施工，断面不宜过大，再考虑便函二钻眼，取其高度为368cm。4、各炮眼起爆管段位标于炮眼石上角。(三)光爆主要参数周边眼间距E=60，最小抵抗线W=90E/W=0.67炮孔堵塞长度≮30cm，采用非电毫秒管起爆。(四)经济技术指标开挖面积：30.2立方米，每循环进尺2.1m，爆破石方63.42立方米，钻眼总数79个，钻眼总长178.2m，耗用炸药72.45kg=1.14kg/m由于上台阶断面狭窄，其单位用药量适当偏高，同时，为保证拱部光爆效果，周边眼加宽到60cm间距，采用小药卷间隔装药，装药集中度0.35kg/m二、下台阶钻爆设计：（一）下台阶炮眼布置图二.下台阶钻爆设计：1311111111111111111113131313131313131313131313131313131313610111257910111213567891011156669121355611445678910111515151515151515111010108766665556137090909090801208090858853x848x858695959595908070605045809495959595909292899492°87°82°72°65°152230250单位：cm（二）光爆参数：E=65ω=90K=0.72炮孔堵塞长度30cm,非电毫秒雷管起爆。（三）技术经济指标；开挖面积152.3m,炮眼深度2.3m,循环进尺2.1m,每循环爆破石方319.8m,炮眼数量221个，总装药量220.7kg,q=0.69kg/m.233879151515151511×1512131313131115131311131369131311131111131311613613131113111311131210111312691075510151010119910915111111101571515688876767615815151515151566155454539594959590959292948992°87°72°82°65°959586958060508070459590(二)设计说明1、本设计适用于双线隧道直墙式衬砌地段。出碴采用无轨运输。2、采用一字形直眼掏槽，掏槽眼深度380cm，中空眼深度400cm，为保证掏槽效果，除采用辅助抛掷外，掏槽眼内加设导爆索。3、起爆顺序见炮眼右上角雷管段位。(三)光爆参数E=57cmW=85cmK=0.67炮孔堵塞长度40cm，非电毫秒雷管起爆(二)主要技术经济指标隧道全断面开挖面积92.8平方米，每循环进尺3.2米，每循环爆破石方297立方米，每立方米石方耗用炸药1.03kg炮眼总数157个（其中空眼2个），总装药量306kg。