变质片岩长大隧道综合施工技术

目前，隧道围岩大变形处理措施尚没有系统规范的统一做法，隧道工程围岩大变形已经成为困扰地下工程界的一个重大难题；特别是长大隧道的变质片岩围岩，破碎且遇水极易软化膨胀，变形速率高、累计变形量大、持续时间长、围岩破坏牵引范围大，由此引发的涌水突泥现象极其明显。开展针对变质片岩隧道大变形、涌水突泥灾害的发生机理及灾害控制技术研究、长大隧道施工作业环境治理技术等科技难题的研究具有重要的工程价值和现实意义

 

本书主要通过概述、隧道地质勘察、变质片岩隧道大变形控制、隧道通风竖井施工、长大隧道施工作业环境治理、隧道地质灾害防治和隧道工程施工管理7章，全面系统地对“变质片岩大变形防治”、“长大隧道施工作业环境治理”、“隧道超深 竖井节能快速成井技术”开展了专题研究，提出了变质片岩长大隧道施工中围岩大变形分级方法，形成了针对不良地质安全施工与灾害防治技术的较为完善的体系。

刘新福，男，1974年9月出生，中共党员，博士学历，硕士生导师，教授级高级工程师，一级注册建造师。现任中铁十七局集团第三工程有限公司董事长、党委书记，兼任集团公司安全总监。2009年毕业于中国科学院寒区旱区环境与工程研究所岩土工程专业，主要研究方向为岩土力学、隧道与地下工程灾害防护。曾参加青藏铁路、京津城际轨道工程、京沪高铁、神延铁路、宝兰铁路、晋阳高速公路、成乐高速公路、宁安铁路等一批国家重难点工程建设。先后荣获河北省科学技术奖3项，甘肃省科学技术进步奖1项，铁道部科技进步奖3项，北京茅以升科学技术奖1项，主持研发达到国际先进水平成果2项。科学管理、大胆创新、着力培养技术骨干的理念，全心全意为职工服务。先后获得山西省“五一”劳动奖章、西藏自治区劳动模范、铁道部“火车头奖章”、全国建筑业企业“优秀项目经理”、国家优质工程奖突出贡献者、河北省BIM协会副理事长、河北省建筑业协会理事会理事等荣誉称号。

章概述

节变质片岩的分布及特性

一、变质片岩的分布

二、变质片岩的特性

第二节变质片岩长大隧道的工程特点及研究现状

一、变质片岩长大隧道的工程特点

二、研究现状

第三节依托工程概况

一、工程地质概况

二、水文地质概况

三、工程主要特点

四、施工方案

第二章隧道地质勘察

节隧道初期地质勘察

一、初期地质勘察工作

二、通省隧道区域地质特征

第二节加深地质勘察

一、加深勘察的主要内容

二、大变形基本特征与机理分析

三、大变形观测技术

四、超前地质预报

第三章变质片岩隧道大变形控制

节隧道预设计与修正设计

一、
隧道结构预设计

二、
隧道结构修正设计

第二节变质片岩隧道大变形分类技术

一、通省隧道围岩变形概况

二、大变形破坏特征及机理分析

三、通省隧道施工阶段围岩大变形分级标准

四、小结

第三节变质片岩隧道大变形预报监测预警技术

一、变质岩区围岩大变形专项地质预报方法

二、变质岩区围岩大变形监控量测预警系统

三、小结

第四节变质片岩隧道大变形防治技术

一、变质片岩隧道大变形开挖方法

二、变质片岩隧道大变形段初期支护参数优化

三、变质片岩隧道大变形不规则段抛物线形锚杆支护法

四、变质片岩隧道大变形局部加强控制技术

五、小结

第四章隧道通风竖井施工

节隧道通风竖井施工技术国内外现状

第二节竖井节能快速施工技术

一、竖井概况

二、施工方案的比选

三、反井钻机成孔工艺

四、竖井开挖配套技术

五、隧道竖井开挖、衬砌同步往复式施工方案

第三节大坡度变截面联络风道施工

一、联络风道概况

二、施工方案

第四节小结

第五章长大隧道施工作业环境治理

节隧道施工作业环境分析

第二节超长距离通风方案

一、通风设计

二、通风风量计算

三、通风方案

四、通风辅助装置

五、实施效果对比

第三节隧道喷射混凝土减尘方案

一、采用湿喷工艺代替干喷和潮喷

二、XPM外加剂新材料应用

第四节小结

第六章隧道地质灾害防治

节地质灾害基本情况

一、通省隧道变形塌方、突泥涌水情况统计

二、典型塌方、突泥涌水处治过程

第二节地质灾害原因分析与防治措施

一、塌方原因分析

二、涌水突泥原因分析

三、灾害防治对策

第七章隧道工程施工管理

节施工管理组织框架

一、施工管理组织框架

二、架子队的建设

三、项目部与架子队管理模式的关系

第二节隧道科学管理的程序

第三节隧道施工质量管理

一、施工质量管理体系

二、围岩监控变形

三、混凝土品质控制

第四节隧道施工安全管理

一、安全生产管理体系

二、安全管理制度

三、安全施工教育

第五节隧道地质灾害应急预案

一、隧道坍塌冒顶事故的应急预案

二、隧道突水涌泥事故的应急预案

三、隧道岩爆事故的应急预案

四、隧道软岩变形事故的应急预案

第六节科学技术支撑

一、技术咨询

二、科研攻关

三、主要科技成果

第七节工程技术人员培育

一、科研任务

二、人才培养

三、工作室的成效

主要参考文献

随着顶层战略设计“一带一路”和“十三五”规划的实施，国家交通基础设施建设的步伐将进一步加快，作为穿越山体、河流、湖泊的隧道工程，规模、数量明显增多。隧道工程本身所处的地质条件也呈现出多样化，尤其在西部地区，情况更为复杂。交通隧道、水工隧洞及其他地下工程在穿越深埋、高地应力、复杂地质构造、软弱围岩及节理裂隙发育岩体地段时，隧道围岩变形引发的多种地质灾害，特别是隧道围岩大变形情况的处理，极为困难。目前，隧道围岩大变形处理措施尚没有系统规范的统一做法，隧道工程围岩大变形已经成为困扰地下工程界的一个重大难题；特别是长大隧道的变质片岩围岩，破碎且遇水极易软化膨胀，变形速率高、累计变形量大、持续时间长、围岩破坏牵引范围大，由此引发的涌水突泥现象极其明显。开展针对变质片岩隧道大变形、涌水突泥灾害的发生机理及灾害控制技术研究、长大隧道施工作业环境治理技术等科技难题的研究具有重要的工程价值和现实意义。通省隧道是湖北省骨架公路网中迄今为止长的变质片岩隧道，修建历时7年之久，是十堰至房县高速公路“难隧道”。隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩占比高达996%，揭示围岩变形量高达160
cm，施工过程中多次发生拱顶坍塌、涌水突泥等地质灾害；为创新施工技术、总结施工经验，施工过程中对“变质片岩大变形防治”、“长大隧道施工作业环境治理”、“隧道超深竖井节能快速成井技术”开展了专题研究。本书是对研究成果的归纳和总结，重点对通省隧道变质片岩大变形防治、长大隧道超长距离作业环境治理、超深竖井节能快速成井等施工技术进行研究。通过分析研究区段隧道的围岩受力和变形特征，提出了变质片岩长大隧道施工过程中围岩大变形分级方法及标准建议，提出了大变形预报监测预警技术；通过对围岩大变形、塌方、涌水突泥等地质灾害的防治和基于“二次扩井”的施工理念发明的隧道通风竖井节能快速施工方法的实施，提出了基于机械通风原理的置换式通风和联合竖井综合通风配套技术来改善作业环境；形成了针对复杂地质条件下山区高速公路变质片岩大变形、涌水突泥等不良地质安全施工与灾害防治技术的一整套较为完善的变质片岩长大隧道综合施工技术体系，对提升地下工程施工期灾害控制技术水平、保障隧道工程施工安全起到极其重要的作用。本书在编撰过程中得到了参阅了大量研究成果，收集、借鉴和参考了相关设计、施工和管理成果。在此对提供技术指导、参与十房高速公路通省隧道建设的有关专家、技术人员和提供资料的人员表示感谢。此书出版之际，谨向通省隧道全体建设者致以崇高的敬意。