11.1 隧道施工地质预报概论 11.2 隧道施工地质预报常用方法 11.3 隧道施工地质预报实例 11.4 特殊地质地段的施工技术措施 11.5 长隧道施工技术措施 11.6 小净距隧道与连拱隧道施工技术措施,第11章 隧道施工地质预报与特,11.1 隧道施工地质预报概论,1.隧道地质预报的概念 2.隧道地质预报的必要性 3.隧道地质预报的特点 4.隧道施工地质预报的内容 5.隧道施工地质预报分类 6.隧道施工地质预报的报告,1.隧道地质预报的概念,隧道工程设计的基本依据是地质勘察资料，而隧道施工的依据主要是设计文件。大量隧道工程建设实践表明，由于地质勘察精度、经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料作出的设计与实际不符的情况屡有发生，由此而来的隧道洞内塌方、涌水、涌泥、涌砂、岩爆、瓦斯爆炸等灾害时有发生，这给隧道施工造成极大的危害。,2.隧道地质预报的必要性,1)深埋长大隧道。 2)地质复杂的隧道。 3)水下隧道。 4)可能存在大断层、岩溶、大量涌水、涌泥、岩爆、废弃巷道、瓦斯突出等严重工程地质灾害的隧道。 5)可能因开挖造成环境生态破坏的隧道。 6)覆盖层太厚、植被良好不易进行地质调查和勘探的隧道等，则应进行地质预报，特别是施工期地质预报。 1)勘测设计阶段的地质工作量投入有限。 2)勘测设计阶段的地质预估预评价是对隧道所处地质背景的宏观把握，不可能对复杂的地质情况作出微观的把握。 3)复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性影响。 4)人为作用(施工开挖)引起的地质变化只有在施工期才显现出来。 5)施工期要求对地质的掌握不能只是停留在定性评价上，要有定量的评价。,3.隧道地质预报的特点,1)综合性。 2)系统性。 3)未知性。 4)实用性。 5)客观性。 6)时效性。,4.隧道施工地质预报的内容,1)断层及其影响带和节理密集带的位置、规模和性质。 2)软弱夹层(含煤层)的位置、规模及其性质。 3)岩溶发育位置、规模及其性质。 4)不同岩类间接触界面位置。 5)在采、废弃巷道分布及其与隧道的关系。 6)工程地质灾害可能发生的位置和规模。 7)隧道围岩级别变化及其分界位置。 8)不同风化程度的分界位置。 9)不良地质体(带)的成灾可能性。 10)隧道涌水位置、水压及水量。 11)隧道围岩级别变化及其分布。,5.隧道施工地质预报分类,1)分类是制定针对具体隧道的具有可操作性的预报规程、实施细则或指南的重要依据。 2)地质工作是贯穿隧道工程可行性研究、勘察、设计、施工及运营全过程的一项工作，而隧道施工期地质预报是隧道施工期一项极为重要的地质工作，预报的正确分类有利于将预报纳入施工计划，便于施工管理。 3)正确的分类有利于预报实施人员明确任务，按照制定的操作规程、实施细节或指南开展施工。,6.隧道施工地质预报的报告,1)工程概况。 2)地质预报采用的方法及其原理。 3)探测掌子面地质调查结果、掌子面地质素描图。 4)探测区、点布置图。 5)结合隧道勘察设计资料，补充地质调查、探测分析结果(包括文字、探测典型波形图、波谱图和成果图等)。 6)预报结论及下一步施工措施建议(如围岩加固、初期支护、超前支护、永久支护措施等，必要时给出掌子面前方岩体分级建议)。 1)工程概况。 2)地质预报采用的方法及其原理。 3)隧道地质展示图(包括掌子面素描图)。 4)隧道地质纵剖面图。 5)典型预报包括预报掌子面地质描述，探测区、点布置图，探测典型波形图，波谱图和成果图，预报结论及下步施工措施建议，验证结果。 6)预报与施工验证对比表。,6.隧道施工地质预报的报告,7)结论(包括预报准确率统计结果)。,11.2 隧道施工地质预报常用方法,11.2.1 地质法 11.2.2 超前(平行)导坑(隧道)法 11.2.3 超前水平钻孔法 11.2.4 波反射法 11.2.5 声波透射法及CT层析成像法 11.2.6 地震波反射层析成像法(TRT),11.2.1 地质法,图11-2 地质法隧道地质预报程序框图,11.2.2 超前(平行)导坑(隧道)法,1)超前平行隧道或导坑施工所遇地质情况记录，包括边墙地质调查和掌子面地质素描。 2)必要的测试试验(岩石、体声速测试和岩石强度试验等)。 3)地质作图。 4)按超前平行导坑(隧道)与施工隧道的平面关系，根据既有隧道或超前平行导坑(隧道)施工所遇地质情况，通过计算、相关性分析，推测隧道将遇到的地质情况。,11.2.4 波反射法,1.地震反射法 2.水平声波剖面法(HSP) 3.地质雷达法 4.隧道地震预报(TSP)法 5.陆地声纳法,11.2.4 波反射法,图11-5 波反射法地质预报原理,图11-6 波反射法地质预报工作程序框图,1.地震反射法,图11-7 地震反射法隧道施工地质预报原理,2.水平声波剖面法(HSP),图11-8 HSP法隧道施工地质预报原理,3.地质雷达法,图11-9 地质雷达探测典型图像 a)断层带 b)富水带 c)岩脉及其破碎带 d)节理密集发育带,4.隧道地震预报(TSP)法,图11-10 TSP法隧道施工地质预报原理,5.陆地声纳法,1)一般要求最浅探测层的反射角30。 2)为了便于解释，当剖面构造复杂时，可进行偏移归位处理等。 3)应尽量采用能产生高频弹性波的锤击、爆炸、电火花等振源，反射波的频率应大于4000Hz。 4)采集系统应具有超短余振的功能，反射波延续周期不大于1.01.5个周期。 5)为提取不同频率的信号，应采用分段带通滤波的方法处理数据。 6)测线布置应采用十字剖面的形式。,11.2.5 声波透射法及CT层析成像法,图11-11 声波CT层析成像法钻孔 及测线剖面布置图,11.2.6 地震波反射层析成像法(TRT),图11-13 三维地震反射岩土工程地质条件成像原理,11.3 隧道施工地质预报实例,11.3.1 隧道前方岩溶发育分布探测预报 11.3.2 顺层错动(断层)破碎带预报 11.3.3 断层与煤层预报,11.3.1 隧道前方岩溶发育分布探测预报,图11-14 园梁山隧道DK354+362 掌子面测点布置,11.3.2 顺层错动(断层)破碎带预报,图11-15 DK125+285掌子面测点布置,11.3.3 断层与煤层预报,南昆线康牛隧道地质平、剖面图表明，地表DK555+860处断层走向与隧道轴线呈38交角，断层倾向进口。 探测隧道掌子面(DK555+784.5)地质调查表明，掌子面岩体破碎，已进入断层影响带，围岩稳定性差。,11.4 特殊地质地段的施工技术措施,11.4.1 含瓦斯地层施工措施 11.4.2 膨胀土地层的隧道施工措施 11.4.3 流砂突泥地层隧道施工措施 11.4.4 松散地层隧道施工措施 11.4.5 黄土层隧道施工措施 11.4.6 溶洞地层隧道的施工措施 11.4.7 岩爆地段隧道施工措施 11.4.8 高温地段隧道施工措施,11.4.1 含瓦斯地层施工措施,(1)制定探测方法及相关防治措施 隧道穿过瓦斯溢出地段之前，就必须预先确定瓦斯探测方法，并制定瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施等。 (2)选择合适的施工方法 隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采用全断面开挖，因其工序简单、面积大、通风好，随掘进随衬砌，能够有效缩短煤层的瓦斯放出时间，有利于排除瓦斯。 (3)加强通风 加强通风将瓦斯排出洞外，把空气中的瓦斯含量稀释到爆炸含量以下的1/101/15。 (4)控制瓦期含量 瓦斯含量超过下述规定，工作人员必须立即撤到符合规定的地段，并切断电源。 (5)采用防爆设施 (6)严格执行有关制度,(5)采用防爆设施,1)遵守电器设备及其他设备的保安规则，避免发生电火，瓦斯散发区段，使用防爆安全型的电器设备，洞内运转机械需具有防爆性能，避免运转时发生高温火花。 2)采用湿式钻眼，防止钻头产生火花，洞内钻眼作业时，防止金属与坚石撞击、摩擦产生火花。 3)爆破作业，使用安全炸药及毫秒安全电雷管，采用毫秒安全雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。 4)洞内只准用电缆，不准使用皮线。 5)铲装石渣前必须将石渣浇湿，防止金属与坚石撞击、摩擦产生火花。,(6)严格执行有关制度,1)瓦斯检查制度。 2)洞内严禁使用明火，严禁将火柴、打火机、手电筒及其他易燃品带入洞内。 3)进洞人员必须经过瓦斯知识和防止瓦斯爆炸的安全教育。 4)瓦斯检查必须挑选工作认真负责、有一定业务能力的人员，并经过专业培训、考试合格，方可进行监测工作。,11.4.2 膨胀土地层的隧道施工措施,(1)加强调查、量测围岩的压力和流变 除了认真实施设计文件所提出的技术要求外，在膨胀土隧道施工过程中应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测，分析其变化规律。 (2)合理选择施工方法 膨胀土隧道围岩压力的施工效应，是导致隧道变形病害的主要原因。 (3)防止围岩湿度变化 隧道开挖后，膨胀土围岩脱水或浸水都将引起围岩体积变化，产生胀缩效应。 (4)合理进行围岩支护,11.4.3 流砂突泥地层隧道施工措施,(1)加强调查，制定方案 施工中应调查流砂特性、规模，了解地质构成、贯入度、相对密度、粒径分布、塑性指数、地层承载力、滞水层分布、地下水压力和透水系数等，并制定出切实可行的治理方案。 (2)因地制宜，综合治水 隧道通过流砂地段，正确处理地下水，是解决隧道流砂、突泥施工难题中的关键技术。 (3)先支后挖，加强支护 开挖时必须采取自上而下分部进行，先支后挖，密闭支撑，边挖边封闭，遇缝必堵，严防砂粒从支撑缝隙中溢出。 (4)尽早衬砌，封闭成环 流砂地段，拱部和边墙衬砌混凝土灌筑的时间应尽量缩短，尽快与仰拱形成封闭环，以使围岩中出现流砂也不会对洞身衬砌造成破坏。,11.4.4 松散地层隧道施工措施,(1)超前支护 隧道开挖前，先向围岩内打入锚杆管、板等构件，用以预先支护围岩，防止坑道掘进时岩体发生坍塌。 (2)超前小导管预注浆 超前小导管预注浆是沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液，它既能将洞周围岩体预加固，又能起超前预支护作用。 (3)降水、堵水 松散地层中的含水对隧道施工的危害极大。,11.4.5 黄土层隧道施工措施,1)黄土隧道施工，应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。 2)施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织施工。 3)开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法(留核心法)，初期支护应紧跟开挖面施作。 4)黄土围岩开挖后若暴露时间过长，围岩周壁风化至内部，则围岩体松弛加快，进而发生塌方。 5)做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水侵蚀洞体周围，造成土体坍塌。 1)施工中如发现工作面有失稳现象，应及时用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。 2)施工时特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填。 3)黄土隧道施工，宜先作仰拱，如果不能先作仰拱时，在开挖与浇筑仰拱前，为防止边墙向内位移，应加设横撑。,11.4.6 溶洞地层隧道的施工措施,1.隧道遇到溶洞的处理措施 2.岩溶地段隧道施工注意事项,1.隧道遇到溶洞的处理措施,(1)引排水 遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。 (2)堵填 对已停止发育、跨径较小、无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭(图11-19)，并根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。 (3)跨越 当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞时，可加深该侧的边墙基础通过()。 (4)绕行施工 在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。,图11-16 桥涵宣泄水流,1.隧道遇到溶洞的处理措施,图11-19 溶洞回填处理,图11-20 溶洞喷锚加固与浆砌支护拱处理,1.隧道遇到溶洞的处理措施,图11-21 加深边墙基础,图11-23 溶洞跨越 a)筑拱 b)设桥台架梁,